Soft X-ray emission studies of biomaterials

Kurmaev, E.Z.; Werner, Johannes P.; Moewes, A.; Chiuzbăian, S. G.; Bach, M.; Ching, W. Y.; Motozaki, W.; Otsuka, Takao; Matsuya, Shigeki; Endo, Kazunaka; Neumann, M.

doi:10.1016/j.elspec.2004.02.122

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“…The biological materials and systems studied to date by x-ray emission spectroscopy include vitamin B 12 and its derivatives [97,98], hemoglobin [99], antioxidants (aspirin and paracetamol) [100], chitosan [101], nucleo-and DNA bases [102][103][104], dental substitute materials [105], and human teeth [100]. Figure 27 shows the C K x-ray emission spectra for enamel, a caries area, and an intermediate region [100]. The main peak, labeled b (279.5 eV), is seen to be nota- bly weaker in the spectrum of the caries area.…”

Section: Investigation Of Biomaterials and Liquidsmentioning

confidence: 99%

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X-ray Fluorescence Spectroscopy of Novel Materials

Kurmaev

2005

Inorg Mater

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This review focuses on the capabilities and potential of soft x-ray fluorescence spectroscopy for the study of the electronic structure and chemical bonding of novel materials. The basic principle of x-ray fluorescence measurements using synchrotron radiation and the corresponding instrumentation issues are outlined. Particular attention is given to x-ray spectroscopic studies of the electronic structure and characterization of nanostructures, thin films, interfaces, adsorbates, half-metallic ferromagnets, and impurities in alloys, superconductors, and semiconductors and the chemical bonding in biomaterials and liquids.

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Section: Investigation Of Biomaterials and Liquidsmentioning

confidence: 99%

“…N K x-ray emission and UV photoemission spectra of N/Cu(100). O K x-ray emission spectra for O/Ni(100) measured along the normal to the specimen surface and at a grazing angle.…”

mentioning

confidence: 99%

X-ray Fluorescence Spectroscopy of Novel Materials

Kurmaev

2005

Inorg Mater

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“…For XPS and X-ray emission spectroscopy (XES), much work was dedicated to such spectroscopy of oligomers and polymers [1][2][3][4][5]. We also used DFT calculations of the model molecules [6][7][8] with the work, and compare them to experimental XPS and the non-resonant XES of C-, N-, O-, Si-, and S-containing polymers.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Valence XPS, IR, and C13 NMR spectral analysis of 6 polymers by quantum chemical calculations

Endo

Ida

Shimada

et al. 2012

Journal of Molecular Structure

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Valence XPS (VXPS), IR, and C13 NMR spectra of 6 polymers (PE, PS, PMMA, PET, Nylon6, PVC) have been analyzed using the model oligomers from B3LYP/6-31+G(d, p) basis calculations in GAUSSIAN 09. We simulated VXPS of the polymers by the negative of the orbital energies of the ground electronic state at the geometry-optimization of the model oligomers. The simulated VXPS spectra by B3LYP/6-31+G(d, p) basis level were compared with simulated spectra by calculations of SAOP method of ADF program. Simulated IR, and C13 NMR spectra of polymers were obtained from the other SCF calculations of B3LYP/6-31+G(d, p) basis using atomic coordinates of the model molecules at the geometry optimization, in order to gain the vibrational frequencies and nuclear magnetic shielding tensors, respectively. We have clarified the electronic states of the polymers from the good accordance of simulated VXPS, IR, and C13 NMR spectra of polymer models molecules with the experimental ones of the polymers.

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“…Algunos investigadores (Pireaux et al, 1977;Winarski et al, 1998;Mähl et al, 1999;Kurmaev et al, 2002aKurmaev et al, , 2002bKurmaev et al, , 2004 han analizado la región de banda de valencia de los espectros XPS (XPS-VB) de polímeros. La mayoría de estos estudios se han realizado simultáneamente mediante espectroscopia de emisión de rayos X (XES).…”

Section: Fundamentos Teóricosunclassified

“…El pico C2s situado entre las energías de enlace entre 10.5eV y 20.5eV corresponde principalmente a grupos funcionales C-C/C-H (Pireaux et al, 1977;Mähl et al, 1999;Kurmaev et al, 2004). Los resultados obtenidos mediante el análisis de los espectros XPS-VB en el presente apartado 4.5.4 confirman los resultados semicuantitativos obtenidos en el análisis de grupos funcionales del carbono (apartado 4.5.3 anterior).…”

Section: Análisis De Los Espectros Xps De La Banda De Valenciaunclassified

Tratamientos de tejidos de algodón con ozono: análisis de las variables de proceso, aproximación cinética, estudio del envejecimiento y caracterización superficial

Bautista Pérez

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Los tejidos de algodón se someten a procesos de preparación (desencolado, descrudado y blanqueo) basados en la eliminación de impurezas presentes en la superficie de la fibra. Actualmente se blanquean con peróxido de hidrógeno, lo que comporta la generación de aguas residuales y un gran consumo energético y de productos químicos. Las principales alternativas a los procesos de blanqueo de algodón se basan en catalizadores del peróxido, cócteles enzimáticos u ozono. El blanqueo con ozono se trata de una alternativa respetuosa con el medio ambiente, ya que tiene lugar a temperatura ambiente. Se han realizado estudios de blanqueo de algodón con ozono mayoritariamente en fase acuosa sobre tejidos desencolados y descrudados. En el presente trabajo se estudian procesos de ozonización en fase gas directamente sobre tejidos crudos, así como las modificaciones superficiales introducidas en la fibra de algodón. Las condiciones de operación adecuadas para obtener un grado de blanco aceptable (WICIE ≥ 80) sin modificar las propiedades mecánicas del algodón son: 10-20 min de ozonización, 5-15 gO3/m3, 10-50 L/h; pH 4-5 (del tejido), 50-60% H2O y 30ºC. Los grados de blanco obtenidos en tejidos ozonizados son similares a los de tejidos blanqueados con peróxido de hidrógeno. Sin embargo, los tratamientos con ozono comportan una reducción del grado de polimerización del algodón. Esto indica que las fibras ozonizadas quedan dañadas químicamente, aunque no se hayan observado pérdidas de resistencia mecánica significativas. La reacción global de blanqueo de algodón con ozono sigue una cinética de segundo orden y presenta una energía de activación de 16.2 kJ/mol. Se ha observado un fenómeno de pérdida de grado de blanco con el tiempo (envejecimiento) en los tejidos de algodón ozonizados en húmedo. Los lavados con tensioactivo aniónico (SDS) en caliente o con proteasa en frío consiguen reducir significativamente el envejecimiento. No se ha observado una relación clara entre el envejecimiento y la mojabilidad, la composición química o la presencia de radicales libres en algodón. Los tejidos de algodón blanqueados con peróxido o descrudados presentan una hidrofilia muy superior a la de los tejidos ozonizados. La hidrofilia aumenta a medida que se incrementa el tiempo de ozonización. Los resultados de ángulo de contacto de retroceso sugieren que las fibras ozonizadas poseen una primera capa superficial hidrófoba seguida de una segunda capa altamente hidrófila. Se han analizado tejidos de algodón por espectroscopía fotoelectrónica de rayos X (XPS) y espectroscopia infraroja (FTIR-ATR). Los tratamientos con ozono modifican la composición química superficial de fibras de algodón crudo, incrementando el porcentaje de grupos oxigenados. La eliminación de grasas y ceras presentes como impurezas en la fibra de algodón crudo es mayor cuanto mayor es el tiempo de tratamiento y/o más básico el pH. Los tratamientos de algodón con ozono consiguen alcanzar valores de carga superficial (potencial ξ similares al descrudado alcalino o al blanqueo con peróxido, siendo la carga superficial más negativa cuanto mayor haya sido el tiempo de ozonización. Los incrementos de potencial ξ negativo se deben mayoritariamente a la introducción de grupos oxigenados en superficie. Los resultados de mojabilidad y propiedades electrocinéticas se han validado con ensayos de tinción. El análisis de la morfología superficial de fibras de algodón por microscopía de fuerza atómica (AFM) indica que los procesos de ozonización no parecen eliminar la capa fina hidrófoba al completo. En resumen, mediante el blanqueo de tejidos de algodón con ozono se pueden conseguir grados de blanco aceptables a temperatura ambiente para tiempos de tratamiento cortos y consumiendo pequeñas cantidades de agua. Sin embargo, es necesario estudiar sistemas de protección del daño químico producido en la fibra de algodón, así como posibles sinergias obtenidas entre la ozonización en fase gas y otros procesos de blanqueo. Cotton fabrics are properly prepared (i.e. desizing, scouring and bleaching processes) in the textile industry in order to remove impurities present in the surface of cotton fibres. Bleaching of cotton fabrics are currently carried out by using hydrogen peroxide, what involves generation of wastewaters and a high consumption of chemicals and energy. The main alternatives to cotton bleaching by hydrogen peroxide are based on peroxide catalysts, enzyme cocktails or ozone. Ozone bleaching is an environmentally friendly approach because it is carried out at room temperature. Several studies about ozone bleaching of desized and/or scoured cotton fabrics mainly in water solutions have been carried out previously. In this work gas phase ozonation of raw cotton fabrics together with associated surface modifications has been studied. Optimum operational parameters to obtain an appropriate whiteness degree (WI CIE = 80) without modifying mechanical properties of cotton are: 10-20 min of ozonation, 5-15 gO3/m3, 10-50 L/h; pH 4-5 (of the fabric), 50-60% H2O y 30ºC. Whiteness degree obtained for ozonated fabrics are similar from those obtained for peroxide bleached ones. However, ozone treatments involve a significant reduction of the degree of polymerization of cotton. Ozonated fibres are chemically damaged, although not any decrease of mechanical resistance have been observed.

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Soft X-ray emission studies of biomaterials

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X-ray Fluorescence Spectroscopy of Novel Materials

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Valence XPS, IR, and C13 NMR spectral analysis of 6 polymers by quantum chemical calculations

Tratamientos de tejidos de algodón con ozono: análisis de las variables de proceso, aproximación cinética, estudio del envejecimiento y caracterización superficial

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