Nanotech tools offer affordable, accurate historical paint analysis

UID/HIS/04666/2013A nanotech-based clinical diagnosis kit for analysing ancient layers of paint promises conservation professionals cost reductions and greater accuracy.publishersversionpublishe

An interdisciplinary approach to the study of colour in portuguese manuscript illuminations

Dissertação apresentada para obtenção do Grau de Doutor em Conservação e Restauro, especialidade Teoria, História e Técnicas, pela Universidade Nova de Lisboa, Faculdade de Ciências e TecnologiaThis dissertation explores the materials used and practice undertaken by medievalist illuminators to produce some remarkable Portuguese illuminations from the 12th and 13th centuries. New techniques and applications were also explored to better characterize the paints’ composition. In the first part of this dissertation a methodology to study the illuminations of nine Lorvão scriptorium manuscripts, selected as representative and for being suitable for an analytical study, was developed and used to characterize the Lorvão’s scriptorium medieval palette. Further studies were performed in two very important dated manuscripts: Apocalypse and Book of Birds. Comparing them with other Portuguese or European copies it was concluded that the Lorvão Apocalypse differs from other contemporaneous Beatus Commentaries, either on the uniqueness of the colours used –orange, red and yellow- or on iconographic choices; and the Book of Birds was found to have many similarities with the copy made on Santa Cruz monastery. Based on medieval written sources, a database of paint reconstructions was built and characterized by HPLC-DAD, UV-VIS, μ-FTIR, μ-EDXRF, μ-Raman and μ-spectrofluorimetry. It allowed an easier description of the manuscripts’ paints components by non-invasive techniques: binders, organic and inorganic pigments. The last ones were found singly applied or in a mixture of two or three pigments, such as the orange paint of the Apocalypse or the blue paint of the Book of Birds. When mixtures were found, EDXRF analysis was used to quantify the inorganic paint components. The red lead degradation product in most of orange paint applied on Lorvão Apocalypse’s folia was recognized as galena, using μ-Raman and XRD techniques. The second part of this dissertation outcomes from the study of red organic colorants that could be expected in medieval illumination manuscripts, based on madder, lac dye and cochineal. Their main chromophores: alizarin, purpurin, acid laccaic A and carminic acid, were photochemically and photophysically characterized. Photodegradation studies were performed in homogeneous (alizarin, purpurin and carminic acid) and heterogeneous media. Based on this study, the use of microspectrofluorimetry as a new technique to identify red colorants was applied on red lake paint reconstructions, on the Book of Birds, on millenary Andean textiles (a collaboration with Museum of Fine Arts, Boston) and applied on impressionists’ (Vincent van Gogh or Pissarro) paintings’ cross-sections (a collaboration with Red Lakes international project). It revealed that it is possible to characterize red lake pigments and paints based on alizarin, purpurin and eosin (weak, medium and strong emitters) and that can also be used as a semi-quantitative method for madder lake pigments, enabling the determination of purpurin lake ratio in a mixture of purpurin and alizarin.FCT and Feder for funding this work through the projects POCTI/EAT/33782/2000, POCI/QUI/55672/2004 and PTDC/EAT/65445/2006, and also the PhD grant SFRH/BD/36130/200

Estudo material

UIDB/04666/2020 UIDP/04666/2020 PTDC/ART-HIS/32459/2017publishersversionpublishe

Estudo de populações de mexilhão-de-rio (Margaritifera margaritifera L.): análise da qualidade ecológica de ecossistemas lóticos da bacia hidrográfica do Rio Tua (NE Portugal)

Margaritifera margaritifera, qualidade da água, habitat, biomonitorizaçãoNa bacia hidrográfica do Rio Tua, no Nordeste de Portugal, estão referenciadas as últimas populações viáveis duma espécie ameaçada a nível nacional e mundial, o mexilhão-de-rio Margaritifera margaritifera Linnaeus 1758. Apesar de existirem trabalhos acerca da distribuição e densidade da espécie em Portugal, são poucos os estudos que analisam os requisitos ecológicos desta náiade em sistemas aquáticos da região transmontana. Neste estudo fez-se uma abordagem global da qualidade ecológica de sistemas lóticos da bacia do Tua e, mais especificamente, uma análise detalhada da qualidade da água e sedimentos e do habitat/microhabitat usado pela náiade na cabeceira dos rios Tuela e Rabaçal. O bom estado de integridade ecológica detectado nos cursos de água do Alto Tua, ao nível abiótico (bom estado de conservação de habitats aquáticos e ribeirinhos e boa qualidade da água) e biótico (domínio de espécies estenobiontes e composição faunística autóctone) contrastou com sinais de perturbação presentes em troços amostrados no Baixo Tua (e.g. poluição, regularização, degradação de habitats e presença de espécies exóticas). Relativamente aos requisitos ecológicos da náiade, foi caracterizado o habitat (River Habitat Survey) e o microhabitat usado pela espécie. Foram seleccionados 30 transectos por cada troço de rio e determinadas as variáveis da profundidade, substrato dominante e sub-dominante, velocidade da corrente, medida na coluna de água e no leito, e cobertura para cada área amostrada (0,25 m2). Verificou-se que a M. margaritifera apresentou uma distribuição espacial muito agregada. As curvas de preferência detectaram diferenças entre juvenis, presentes maioritariamente em habitats com corrente, menor profundidade e substrato grosseiro (pedras) e adultos, também presentes em zonas lênticas, com maior profundidade e substrato de granulometria fina (areias). Paralelamente, foi ainda encontrada uma similitude de comportamento entre a M. margaritifera e os juvenis e alevins de Salmo trutta, o que permite confirmar a importância assumida pelo hospedeiro na preservação da náiade. Apesar da boa qualidade da água foi encontrada alguma influência antrópica dada a presença de coliformes totais na água e sedimentos. No futuro, será importante proceder regularmente à monitorização dos sistemas aquáticos e avaliar os efeitos de potenciais impactos (e.g. regularização, poluição, sobrepesca) com o intuito de evitar a regressão assinalada noutros rios de Portugal e definir e aplicar medidas de conservação orientadas especificamente para a espécie mas também para os ecossistemas aquáticos e ribeirinhos, nomeadamente nos sectores localizados no Parque Natural de Montesinho.The last viable populations of pearl mussel populations Margaritifera margaritifera Linnaeus 1758, a threatened national and world species, are reported in the River Tua basin, northeastern Portugal. Despite of the knowledge about species distribution and density, there is a lack of information related with ecological quality of aquatic systems of the region. In this study, it was made a global approach of ecological quality of lotic systems and, in detail, a particular analysis of sediment and water quality and the habitat/microhabitat used by the pearl mussel populations in the headstreams of Tuela and Rabaçal rivers. The good ecological integrity status detected in the water courses of Upper Tua, in terms of abiotic (i.e. good aquatic and riparian habitats and excellent water quality) and biotic features (dominance of autochthonous species with high ecological requirements) differed, markedly, from some sampled reaches in the Lower Tua, where different signs of disturbance (e.g. pollution, regulation, habitat disruption and presence of alien species) were found. The ecological requirements of pearl mussel populations were evaluated through the habitat characterization (River Habitat Survey) and the microhabitat used by M. margaritifera. 30 transects were selected in each river reach and measured the following variables: total depth, dominant and sub-dominant substrate, water current into the water column and near the bottom and cover for each sampled area (0.25 m2). It was found an aggregated spatial distribution by the pearl mussel populations. Preference curves detected differences between juvenile, mainly present in riffle zones, with lower depth and coarse substrate (cobbles) and adult pearl mussels, also present in pool zones with higher depths and fine substrate (silt and sand). The same behaviour for the microhabitat used was found between M. margaritifera and Salmo trutta, namely with young-of-year and juveniles, confirming the importance assumed by this unique obligatory host species in the preservation of the bivalve species. Despite of the good water quality, typically found in these headwater streams, it was found some microbiological contamination of water and sediments. In the future, it will be important promote a regular monitoring of aquatic systems and the evaluation of potential impacts (e.g. regulation, pollution, over-fishing) in order to avoid the regression of pearl mussel populations reported in other Portuguese rivers. At the same time, conservation measures must be defined and applied not only for this species but also for all the aquatic and riparian ecosystems where this species is present, namely in segments located inside of Montesinho Natural Park

Development of a Novel Nanotextured Titanium Implant. An Experimental Study in Rats.

This animal study evaluated the osseointegration level of a new nanotextured titanium surface produced by anodization. Ti-cp micro-implants (1.5 mm diameter by 2.5 mm in length) divided into two groups: titanium nanotextured surface treatment (Test Group) and acid etched surface treatment (Control Group). Surface characterization included morphology analysis using scanning electron microscopy and wettability by measuring contact angle. Sixteen Wistar rats were submitted to two micro implants surgical placement procedures. In each rat, one type of micro implant placed in each tibia. The animals sacrificed after two (T1) and six weeks (T2) post-implantation. After the euthanasia, tibias processed for histomorphometric analysis, which allowed the evaluation of bone to implant contact (BIC) and the bone area fraction occupancy between the threads (BAFO). Our surface analysis data showed that the Control Group exhibited an irregular and non-homogenous topography while the Test Group showed a nanotextured surface. The Test Group showed higher wettability (contact angle = 5.1 ± 0.7°) than the Control Group (contact angle = 75.5 ± 4.6°). Concerning the histomorphometric analysis results for T1, Control and Test groups showed BIC percentages of 41.3 ± 15.2% and 63.1 ± 8.7% (p < 0.05), respectively, and for BAFO, 28.7 ± 13.7% and 54.8 ± 7.5%, respectively (p < 0.05). For T2, the histomorphometric analysis for Control and Test groups showed BIC percentages of 51.2 ± 11.4% and 64.8 ± 7.4% (p < 0.05), respectively and for BAFO, 36.4 ± 10.3% and 57.9 ± 9.3% (p < 0.05), respectively. The findings of the current study confirmed that the novel nanotextured surface exhibited superior wettability, improved peri-implant bone formation, and expedited osseointegration

Disponibilidade de fósforo no solo após o cultivo de leguminosas herbáceas no olival

Algumas espécies da família das leguminosas, como o tremoço doce (Lupinus albus), podem utilizar fósforo (P) do solo a partir de formas pouco solúveis, beneficiando outras espécies quando cultivadas em consociação ou aquelas que se seguem na rotação. No NE Portugal alguns olivicultores costumam cultivar tremoço doce em olival como forma de aumentar a fertilidade do solo

Filmes automontados com óxido de grafeno e íons Tb3+ ou Eu3+ como sensores eletroquímicos

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Química, Programa de Pós-Graduação em Química, 2016.O interesse por íons lantanídeos (Ln) surge, principalmente, por suas inúmeras aplicações, como sondas luminescentes, tubos de raios catódicos, laser, sensores, dentre outros. Neste contexto, a obtenção de novos materiais contendo íons Ln tem sido bastante almejado. Inserindo-se nesse cenário, o processamento de filmes ultrafinos à base de óxido de grafeno (GO) vem crescendo de forma exponencial nas últimas décadas com diversas aplicações, como por exemplo, em sensores e biossensores, área de aplicações de novos materiais que viabilizem a detecção rápida, precisa, seletiva e de baixo custo. Neste trabalho, a técnica de automontagem layer-by-layer (LbL) foi utilizada na deposição de novos filmes ultrafinos (nanoestruturados) com GO e íons Tb3+ ou Eu3+, produzindo assim, os filmes GO/Tb3+ e GO/Eu3+. Para tal processo, foram otimizadas as melhores condições de deposição dos filmes, que consistem em ajuste de pH em torno de 3,03, e concentrações para a suspensão de GO de 0,2 g. L-1, soluções de cloreto de térbio e cloreto de európio em 10 g. L-1. Foi definido ainda, o tempo de 10 minutos de imersão nas soluções dos sais de Ln e 3 minutos de imersão na suspensão de GO. A caracterização dos filmes foi feita por espectroscopias nas regiões ultravioleta e visível (UV-Vis), no infravermelho (IV) e no Raman, além de análises por espectroscopia de massa (ICP-MS). A formação dos filmes ultrafinos ocorreu pela rápida adsorção do GO em camadas alternadas com soluções de cloreto de térbio ou európio. O monitoramento do crescimento dos filmes foi realizado utilizando espectroscopia no UV-Vis, onde o crescimento da absorbância obedeceu um comportamento linear. As análises dos filmes GO/Tb3+ e GO/Eu3+ por espectroscopias no IV e Raman evidenciaram fortes indícios de formação dos filmes por ligações covalentes (coordenação entre os íons Ln3+ e os grupos oxigenados presentes na estrutura do GO), além de interações eletrostáticas. As análises de ICP-MS evidenciaram a presença dos íons Tb3+ ou Eu3+ na composição dos filmes com GO. Tentativas de reduções químicas dos filmes GO/Tb3+ e GO/Eu3+ foram realizadas, onde por luz UV não foi efetiva, corroborando com a proposta de coordenação dos íons metálicos à estrutura de GO. Em contrapartida, após o tratamento dos filmes com solução aquosa 8% de hidrazina, a redução é observada. A aplicação como sensores eletroquímicos na detecção de dopamina (DA) dos filmes GO/Tb3+ e GO/Eu3+ foi testada na presença e ausência do interferente, ácido ascórbico (AA), por meio da técnica de voltametria cíclica. Os sensores (filmes GO/Tb3+ e GO/Eu3+ depositados em eletrodos de ITO) não apresentaram seletividade na presença do interferente AA, entretanto apresentou maior sensibilidade quando comparado ao sensor de referência, também produzido, PDAC/GO, demonstrando a promissora aplicação dos filmes GO/Tb3+ e GO/Eu3+ como sensores eletroquímicos.The interest in lanthanide ions (Ln) arises, mainly, due to their numerous applications, such as luminescent probes, cathode ray tubes, laser, sensors, and so forth. In this context, obtaining new materials containing Ln3+ ions is of great importance. The processing of ultrathin films based on graphene oxide (GO) has grown exponentially in recent decades with various applications, such as sensors and biosensors, and in areas of new materials applications that enable fast, precise, selective and low cost detection. Herein, the self-assembly layer-by-layer (LbL) technique was used in the deposition of new nanostructured ultrathin films with GO and Tb3+ and Eu3+ ions, producing GO/Tb3+ and GO/Eu3+ films. The best deposition conditions of the films consisted in pH adjustment to around 3.03, GO suspension concentration of 0.2 g L-1 and terbium and europium chloride solutions at 10 g L-1. Immersion times were set at 10 minutes immersion in Ln salt solutions and 3 minutes immersion in the GO suspension. Film characterization was conducted by infrared (IR), ultraviolet-visible (UV-VIS) and Raman spectroscopy, in addition to analysis by mass spectroscopy (ICP-MS). The production of ultrathin films occurred by fast adsorption of GO in alternating layers with terbium or europium chloride solutions. The monitoring of film growth was verified by UV-Vis spectroscopy, where growth of the absorbance followed a linear behavior. Analyses of the GO/Tb3+ and GO/Eu3+ films by IR and Raman spectroscopy showed strong evidence of film formation due to covalent bonds (coordination between Ln3+ ions and oxygen groups present in the GO structure), as well as electrostatic interactions. The ICP-MS analysis showed the presence of Tb3+ and Eu3+ ions in the GO film compositions. Attempts to perform chemical reduction of the GO/Tb3+ and GO/Eu3+ films were performed under UV light and were not effective, supporting the proposal of the coordination of the metal ions to the GO structure. In contrast, reduction was observed after film treatment with an aqueous 8% hydrazine solution. The application of the films as electrochemical sensors in the detection of dopamine (DA) was tested in the presence and absence of the interferer, ascorbic acid (AA), per cyclic voltammetry technique. The sensors (GO/Tb3+ films and GO/Eu3+ deposited on ITO electrodes) showed no selectivity in the presence of interfering AA, however showed higher sensitivity compared to a PDAC/GO reference sensor, demonstrating the promising application of GO/Tb3+ and GO/Eu3+ films as electrochemical sensors

Produção, estado nutritivo das plantas e fertilidade do solo após doze anos de não mobilização em olival

Em 2001 teve início uma experiência de gestão da vegetação do solo em olival na Qta do Pinheiro Manso em Bragança. Ao contrário da maior parte das experiências encontradas na literatura, que partem de olival mobilizado ao qual se aplicam outros sistemas de manutenção do solo, neste caso o olival era gerido com uma pastagem sob-coberto à data do início da experiência. A partir desta base estabeleceram-se mais dois tratamentos, designadamente mobilização e aplicação de um herbicida não seletivo à base de glifosato. Em cada um dos três talhões marcaram-se 10 árvores homogéneas em termos de tamanho da copa. Após 11 colheitas, excluindo a do primeiro ano em que as produções foram equivalentes, as produções acumuladas atingiram os valores 187, 143 e 89 kg de azeitona por árvore, respetivamente nos talhões glifosato, mobilizado e mantido com pastagem. No estado nutritivo das árvores não tem havido diferenças significativas entre tratamentos, parecendo o que a maior exportação de nutrientes na azeitona no talhão glifosato é equilibrada pela facilidade de absorção de nutrientes pelo desenvolvimento radicular à superfície e pela ausência de vegetação herbácea neste tratamento. A partir dos solos tem-se verificado uma tendência para a redução da matéria orgânica no talhão com glifosato relativamente ao talhão com pastagem. No talhão mobilizado ocorreu redução do teor de matéria orgânica na camada superficial 0-10 cm e incremento na camada 10-20 cm em comparação com os outros tratamentos, provavelmente devido ao fato da mobilização conduzir os detritos vegetais para maior profundidade