01 - Doutorado - Física

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Determinação da composição química de materiais através de imagens microtomográficas
Jussiani, Eduardo Inocente; Appoloni, Carlos Roberto [Orientador]; Nogueira, Liebert Parreiras; Rizzutto, Márcia de Almeida; Melquiades, Fábio Luiz; Andrello, Avacir Casanova; Reis, Paulo José dos [Coorientador]
Resumo: A microtomografia de raios X é uma metodologia que, através de imagens digitais, permite uma visualização 3D da estrutura interna de amostras Recentemente, diferentes métodos na tentativa de se determinar a composição química de materiais têm sido realizados Neste trabalho propomos um novo método experimental para a determinação da composição química de amostras, usando, para isso, amostras de composição conhecida Esse método relaciona o tom de cinza médio, obtido nas imagens microtomográficas, com a densidade e número atômico efetivo do material Dois conjuntos de amostras-padrões foram usadas para testar o modelo usando dois microtomógrafos SkyScan-Bruker, modelos 1172 e 1173 Testes variando os parâmetros de aquisição e reconstruções foram realizadas e não houve mudanças significativas nos resultados, mostrando, assim, a robustez do método Um conjunto de amostras de rochas e outro contendo nylon, grafite, carbonato de cálcio (CaCO3) e alumínio foram testadas e os resultados experimentais, obtidos pelo método, foram coerentes com os valores teóricos Também foram testadas amostras de interesses na área da petrografia, como halita, gipsita, goethita e hematita Para esses casos, os resultados obtidos pelo modelo concordaram com os valores teóricos para amostras em pó
Eletrocromismo e transporte iônico em eletrodos de filmes finos de óxidos de W, Mo e V e de seus óxidos binários
Silva, Paulo Rogério Catarini da; Scarminio, Jair [Orientador]; Urbano, Alexandre; Torresi, Susana Inés Córdoba; Avellaneda, César Antônio Oropesa; Dall'Antonia, Luiz Henrique
Resumo: Este trabalho teve como objetivo realizar um estudo das propriedades eletrocrômicas e de intercalação iônicas (Li+) em eletrodos de filmes finos de óxidos de W, Mo, V e de suas misturas binárias na composição nominal 5/5, observando possíveis efeitos de sinergia das propriedades dos óxidos monometálicos nos óxidos mistos Os filmes foram depositados por sputtering reativo e por evaporação por feixe eletrônico, e estudados na forma como-depositada e após tratamentos térmicos a 2 e 5 ºC em atmosfera de argônio Antes das caracterizações do efeito eletrocrômico e do fenômeno de intercalação foram realizadas medidas de espectroscopia óptica e difração de raios X, que identificaram como óxidos amorfizados os filmes como-depositados e tratados a 2 ºC e como policristalinos os filmes tratados 5 ºC O eletrocromismo foi analisado pelos resultados de medidas da eficiência eletrocrômica espectral (35 a 9 nm) e em 632,8 nm, pelo tempo de resposta e contraste óptico em 632,8 nm (transmitâncias máximas e mínimas) O fenômeno de intercalação foi caracterizado por medidas da capacidade de carga, do coeficiente de difusão e da energia livre de Gibbs Verificou-se que os tratamentos térmicos exercem grande influência nas propriedades eletrocrômicas e de transporte iônico dos filmes Verificou-se também que as propriedades eletrocrômicas e de intercalação nos óxidos mistos são diferentes das dos óxidos monometálicos que os compõem, com claro efeito de sinergia destas propriedades, particularmente no eletrocromismo da mistura W-V Os coeficientes de difusão dos íons Li+, medidos pelas técnicas GITT e PITT, apresentaram valores médios entre 1-1 e 1-12 cm2/s nos filmes depositados por sputtering e valores mais dispersos para os filmes evaporados por feixe eletrônico Nos óxidos contendo V verificou-se um aumento no coeficiente de difusão nos filmes policristalinos, comparado aos correspondentes filmes amorfos
Theoretical methods in spatially anisotropic cosmologies
Marcori, Oton Henrique; Pereira, Thiago dos Santos [Orientador]; Abramo, Luís Raul Weber; Quartin, Miguel; Gomes, Pedro Rogério Sérgi; Baldiotti, Mário César
Resumo: O princípio Copernicano (a hipótese de que o universo é, em média, homogêneo e isotrópico) é a base do modelo padrão da cosmologia Medidas da RCF mostram que desvios da isotropia são minúsculos, e um cenário onde homogeneidade é quebrada é altamente improvável Entretanto, a RCF permite somente afirmar que o universo primordial era muito isotrópico, de forma a não excluir a possibilidade de anisotropias tardias Ademais, uma distribuição de temperatura isotrópica pode surgir de espaços-tempo não isotrópicos Isso motiva investigações sobre a hipótese de isotropia Relaxar esse requerimento leva a uma classe de espaços-tempo: os modelos de Bianchi Eles são espacialmente homogêneos mas anisotrópicos, e uma das generalizações mais simples de espaços-tempo FLRW, possuindo portanto forte apelo cosmológico Essa tese apresenta dois novos métodos teóricos para serem aplicados no contexto de modelos cosmológicos espacialmente anisotrópicos O primeiro é relacionado ao estudo de funções de correlação e como elas estão conectadas com as simetrias do espaço-tempo Nós mostramos que exigir que as correlações sejam invariantes por transformações de simetrias fixa sua dependência funcional Uma solução geral foi encontrada para espaços de Bianchi, o que permitiu analisar o impacto de anisotropias primordiais na matriz de covariância da RCF no limite de grandes ângulos Também mostramos como os resultados se aplicam para tanto correlações Gaussianas como não-Gaussianas O segundo método lida com o drift dos observáveis cosmológicos no contexto de cosmologia em tempo real Medidas astrométricas altamente precisas, permitidas por avanços tecnológicos recentes, podem em princípio detectar variações temporais no redshift e direção de observação de estrelas distantes em um intervalo de tempo relativamente curto Isso pode ser usado para inferir outros observáveis cosmológicos, como a velocidade peculiar da Terra com relação ao referencial da RCF, e, especialmente, anisotropias tardias de modelos tipo Bianchi I Esse método originial desenvolvido para avaliar os drfits é aplicado a diversos cenários cosmológicos e pode, em princípio, ser estendido para outros espaços-tempo
q-Séries e funções espectrais de geometria hiperbólica com aplicações em teoria topológica de campos
Luna, Rodrigo Moreno; Bytsenko, Andrei Aleksandrovich [Orientador]; Bruzzo, Ugo; Helayël Neto, José Abdala; Gonçalves, Maria Emília Xavier; Gonçalves, Antônio Edson
Resumo: Esse trabalho mostra como as funções espectrais de geometria hiperbólica associadas à q-séries podem ser empregadas em alguns modelos físicos Mostra-se que identidades combinatoriais, importantes para a teoria física, podem ser obtidas a partir de complexos de álgebras de Lie Vê-se também que para a gravidade AdS3 o caráter formal do Vir-module está ligado à funções partição one-loop Evidencia-se a ligação existente entre funções geradoras quânticas e funções espectrais de Selberg-Patterson E, por ?m, com o auxílio das q-séries reescreve-se as funções partição para branas lagrangeanas, stack de branas, assim como determina-se a forma generalizada (da função partição) para dois casos de variedades Calabi-Yau tóricas em termos das funções de Ruelle
Simulação de espectros de EDXRF via algoritmo Monte Carlo para análise quantitativa de amostras metálicas
Santos, Sandro da Silva Vanz; Melquiades, Fábio Luiz [Orientador]; Lopes, Fábio; Appoloni, Carlos Roberto; Antoniassi, Marcelo; Andrello, Avacir Casanova; Parreira, Paulo Sérgio; Lopes, Fabio [Coorientador]
Resumo: Motivado pela recorrente dificuldade dos laboratórios de pesquisas em obter padrões físicos para calibração de equipamentos, esse trabalho apresenta um método alternativo de quantificação por EDXRF utilizando espectros simulados Para isso, foi usado um código com o Método de Monte Carlo para simulação, combinado com espectros medidos com equipamentos de EDXRF de bancada e portátil Foram avaliadas oito amostras de padrões de aço com liga de Fe, V, Cr, Mo e W, e dezesseis amostras arqueológicas de ligas de Au, Cu e Ag As simulações permitiram construir modelos de regressão com espectros simulados e validados com os dois conjuntos de amostras metálicas sem a necessidade de padrões físicos para calibração Referente às ligas de aço, foram construídos modelos de regressão multivariada para dois equipamentos de EDXRF e seus resultados comparados com valores de referência Quanto às amostras arqueológicas, foi possível construir modelos de regressão linear univariada para quantificar a concentração de Au, Cu, e, indiretamente, estimar o teor de Ag, permitindo traçar um perfil quantitativo para cada uma das amostras Os resultados indicam que para as ligas de aço, os modelos foram eficientes para quantificar os cinco elementos, principalmente Fe, com desvio relativo aos valores de referência menores que 3% Para as concentrações dos demais elementos, onde os valores de referência indicam variar de ,48 % até 8,74%, o desvio relativo médio foi de 1%; para as amostras arqueológicas, os resultados mostram que a concentração de Cu para os dezesseis artefatos são menores que 5% e a concentração de Au varia em um amplo intervalo de concentração, partindo de 8 até 1% Foi possível identificar também, que algumas amostras, com formato de copo, apresentam grandes variações de Au ao longo delas, indicando que as mesmas passaram por um processo de soldagem, onde base e corpo foram feitas em etapas diferentes de produção Com isso, esse estudo conclui que a simulação de espectros com Método Monte Carlo mostra-se como uma alternativa viável par suprir a ausência de padrões certificados físicos e também eficaz para análises quantitativas de amostras de ligas métalicas de aço contendo Fe, V, Cr, Mo e W, assim como para ligas ternárias contendo Au, Cu e Ag
Imageamento e avaliação de fluidos em meios porosos por microtomografia de Raios X
Marques, Leonardo Carmezini; Appoloni, Carlos Roberto [Orientador]; Andrello, Avacir Casanova; Oliveira Junior, José Martins de; Coimbra, Melayne Martins; Portezan Filho, Otávio
Resumo: Neste trabalho, a metodologia de microtomografia de raios X foi utilizada para obtenção da microestrutura de amostras confeccionadas com esferas de vidro com diâmetro padronizado e amostras naturais da Formação Botucatu de arenito A técnica foi aplicada, principalmente, para identificação de diferentes fases de fluidos quando da injeção de líquido nas amostras, para avaliação das diferentes fases através de histogramas de níveis de cinza obtidos para imagens 2D, quantificação das fases e geração de imagens 3D das mesmas Um tipo de óleo comercial, da Petrobras Distribuidora S A, um óleo industrial, de densidade ,97 g/cm3, fornecido pelo CENPES/Petrobras, e solução água/sal/dopante foram os fluidos utilizados nos experimentos, aplicados individualmente ou em conjunto Os dopantes utilizados foram iodeto de potássio ou cloreto de bário hidratado Três sistemas microtomográficos Skyscan, modelo 1172, foram utilizados: um deles possui câmera CCD de 1 Mpixels de resolução e dois com câmera CCD de 11 Mpixels Três amostras de esferas de vidro foram medidas em diferentes condições: seca e contendo líquido na região porosa As amostras EV1 e EV3 continham apenas um líquido em cada medida da mesma infiltrada, enquanto a amostra EV2 continha dois líquidos imiscíveis quando medida infiltrada A resolução espacial utilizada foi de, aproximadamente, 5 µm e voltagem de 6 a 1 kV foi aplicada no tubo de raios X, dependendo do teste realizado Houve a ocorrência de bons resultados quanto ao contraste das fases nas imagens 2D Diferentes imagens 3D foram geradas para estas amostras Volumes de líquidos presentes nos volumes analisados foram calculados por meio de análises 2D e 3D Seis amostras de arenito Botucatu foram medidas Três delas contendo solução dopada com iodeto de potássio, uma com solução dopada com cloreto de bário hidratado, uma contendo óleo comercial e uma contendo óleo industrial A resolução espacial utilizada para estas amostras foi de, aproximadamente, 4,8 µm Voltagem de 8 ou 9 kV foram aplicadas ao tubo de raios X para as amostras de arenito contendo solução e de 6 ou 8 kV para a amostra contendo óleo Os perfis de porosidade são mostrados para as condições seca e infiltrada das amostras Imagens 3D foram criadas para o preenchimento da fase porosa Resultados de volumes de líquido injetado foram calculados com base em análises 2D e 3D Quantificações da alteração da distribuição de tamanho de poros foram obtidas após a injeção de líquido na região porosa das amostras
Estudo de misturas de pigmentos de interesse arqueométrico pelas espectroscopias Raman e EDXRF
Bruno, Madson Albertini; Appoloni, Carlos Roberto [Orientador]; Rizzutto, Márcia de Almeida; Melquiades, Fábio; Rizzo, Márcia de Mathias; Jussiani, Eduardo Inocente; Santana, Henrique de [Coorientador]
Resumo: Neste trabalho, objetivou-se realizar medidas de ultravioleta no visível (UV-Vis), de espectroscopia Raman (ER) e de fluorescência de Raios X por dispersão de energia (EDXRF) em amostras puras e de misturas binárias e ternárias, utilizando um tipo específico de tinta, a guache, a fim de quantificá-las Neste sentido, foram preparadas cerca de 19 amostras, no total, sendo 15 amostras de misturas com plantel de 17 tintas selecionadas Destas 17 tintas puras, 11 eram de qualidade profissional e 6 eram de qualidade comercial Das 15 amostras de misturas, 1 foram preparadas com tintas profissionais, sendo 8 amostras binárias e 2 ternárias As demais 5 amostras de misturas utilizadas foram de qualidade comercial, sendo 4 misturas binárias e 1 ternária Objetivou-se, também, analisar 3 obras de arte, feitas com o uso de tinta guache, de autores renomados no mundo da arte, que fazem parte do acervo permanente do Museu de Artes da cidade de São Paulo (MASP), a fim de realizar a caracterização dos pigmentos utilizados na produção destas Assim, no que tange as medidas feitas no UV-Vis, de ER e de EDXRF, estas foram realizadas em 3 diferentes laboratórios da Universidade Estadual de Londrina, a saber, o Laboratório de Física Nuclear Aplicada, o Laboratório de Espectroscopia e o Laboratório de Análises de Raios X Com relação à análise das obras de arte utilizadas neste trabalho, as medidas destas foram realizadas no MASP Para todos os espectros Raman obtidos, utilizou-se a ferramenta baseline, fornecida nos softwares NuSpec As técnicas de análises de componentes principais (PCA), análises de agrupamentos por métodos hierárquicos (HCA) e regressão pelo método dos quadrados mínimos parciais (PLSR), foram feitas com o uso de um programa para se obter o resultado quantitativo das misturas Por fim, os resultados mostraram ser bem próximos dos valores das concentrações reais para cada mistura preparada, tanto utilizando os dados de Raman quanto os de EDXRF A utilização dos dados de EDXRF mostrou ser mais indicada para este método utilizado, pois, apresentou menores erros na validação de calibração dos dados Foi possível distinguir tintas com mesma coloração com a utilização da técnica de PCA com muito mais facilidade que a forma mais comum utilizada, à sobreposição espectral Também por PCA foi possível sugerir, em muitos casos de misturas, uma possível relação de proporção, pois, as posições das amostras ficaram separadamente ordenadas e próximas das amostras de tinta pura que compunham a mistura As três obras foram analisadas com espectroscopia Raman portátil e os resultados obtidos indica a presença de misturas de tintas Para as cores branca, vermelha e amarela, foi possível realizar indicações da caracterização dos pigmentos presentes na composição química das tintas Também foi realizado o procedimento indicado em um dos diagramas do trabalho para verificar a existência de tinta utilizadas nas obras, semelhantes as tintas selecionadas neste trabalho
Aplicação da espectroscopia de ressonância paramagnética eletrônica e técnicas complementares no estudo dos compósitos restauradores fotopolimerizáveis
Fontes, Adriana da Silva; Di Mauro, Eduardo [Orientador]; Sano, Walter; Laureto, Edson; Dall'Antonia, Luiz Henrique; Wang, Linda
Resumo: Os compósitos fotopolimerizáveis ainda requerem muitos estudos, pois, por não se polimerizarem completamente, apresentam alguns inconvenientes que podem omprometer a longevidade da restauração dentária Diante disso, torna-se cada vez maior o interesse em realizarem-se novas investigações com metodologias que possam contribuir para um melhor entendimento das propriedades físico-químicas deste produto Nesse contexto, o presente trabalho visa colaborar mostrando que a espectroscopia de Ressonância Paramagnética Eletrônica (RPE) combinada com as análises convencionais, pode trazer informações importantes sobre o processo de polimerização desse material restaurador estético Inicialmente, oito tipos de compósitos comerciais, do tipo fotopolimerizável foram utilizados nesta investigação: FILTEKTM Z35 (3M ESPE), FILTEKTM Z25 (3M ESPE), Z1 (3M ESPE), Opallis (FGM), Charisma (Heraues Kulzer), Master Fill (Biodinâmica), Suprafill (SSWhite) e Fillmagic (Vigodent) Foram utilizadas para a fotopolimerização das amostras uma fonte halógena (Kehr XR Light) e uma fonte LED -Ultra Blue (Dabi Atlante) Devido à natureza do radical gerado durante o processo de fotopolimerização, a espectroscopia de RPE foi empregada para sondar o comportamento dessa espécie paramagnética sob diversas condições Em adição, técnicas experimentais de Espectroscopia de Absorção na região do Infravermelho por Transformada de Fourier, resistência mecânica (flexural e compressão), microdureza superficial, contração volumétrica, profundidade de polimerização, Microscopia Eletrônica de Varredura, Sistema de Energia Dispersiva,Sorção e Solubilidade, Testes de Raspagens e Análise da Translucidez foram realizadas para a obtenção de informações adicionais A combinação desses métodos foi utilizada com sucesso facilitando a compreensão do comportamento do material em estudo Através da análise dos dados obtidos por RPE foi possível comprovar que a polimerização continua ocorrendo mesmo após o encerramento da fotopolimerização; que o espectro de RPE tem a contribuição de duas espécies de radicais; que a dose de irradiação deve ser diferenciada para as resinas, sendo dependente da composição química, da cor do compósito e do grau de translucidez, entre outros fatores, tendo esses, influencia significativa sobre o desempenho mecânico do material; A resina re-irradiada, após 24h da irradiação, gerou novos radicais, indicando que parte dos agentes iniciadores da polimerização ainda não haviam reagido; a resina armazenada em água a 37C apresenta uma polimerização mais rápida Os resultados das técnicas utilizadas se complementam e indicam que a resina que gerou maior número de radicais livres, identificada por RPE, apresenta melhor qualidade
Universalidade e criticalidade da mesofase nemática
Simeão, David da Silva; Simões Filho, Manuel [Orientador]; Gonçalves, Antônio Edson; Oliveira, Italo Marcos Nunes de; Domiciano, Sandra Mara; Pereira, Thiago dos Santos
Resumo: Nesta tese demonstra-se que a mesofase nemática apresenta tanto um comportamento universal global como também um comportamento crítico efetivo global A universalidade da mesofase nemática é demonstrada através de um estudo comparativo de dados experimentais, encontrados na literatura, pertencentes a cristais líquido nemáticos (CLNs) que representam três mesofases nemáticas distintas Através de uma transformação de escala linear, mostra-se que os dados de 61 CLNs diferentes, formando um conjunto de 96 experimentos, coalescem em uma curva universal que se estende por todo o domínio de suas mesofases Na seqüência, o expoente crítico efetivo do parâmetro de ordem (B) é estudado usando um approach que permite seu cálculo para todas as temperaturas da mesofase Os resultados mostram que B possui um valor constante próximo a 1=4 ao longo de toda a mesofase A combinação deste resultado - a constância global de B - com a universalidade global do parâmetro de ordem sugere que a mesofase nemática apresenta um comportamento crítico efetivo global A demonstração da universalidade da mesofase nemática, o approach usado no estudo do comportamento térmico de B, assim como a caracterização do seu valor, são as principais contribuições da presente tese
Aproximação de conexão afim para constantes elásticas de cristais líquidos nemáticos
Inforzato, Adriana de Campos; Simões Filho, Manuel [Orientador]; Shibli, Suhaila Maluf; Moraes, Fernando Jorge Sampaio; Evangelista, Luiz Roberto; Gonçalves, Antônio Edson
Resumo: Neste trabalho, generalizamos a aproximação de conexão afim de Hess passando a definila em termos de uma transformação local Deste modo, a anisotropia macroscópica do meio nemático será concebida como resultado de uma transformação local, onde em cada ponto da amostra, as moléculas esféricas de um líquido isotrópico hipotético são transformadas para moléculas elipsoidais de um cristal líquido nemático Quando tal característica local é imposta para a transformação, a configuração determinada pelas texturas do meio nemático adquire uma curvatura intrínseca, cujo tratamento requer a substituição das técnicas e métodos do cálculo usual por aquelas usadas na geometria de superfícies não planas Tais aproximações serão usadas para o cálculo das constantes elásticas nemáticas de "bulk" Como resultado, determinaremos relações para as constantes elásticas que dependem do parâmetro de ordem escalar, da excentricidade das moléculas nemáticas e da interação entre elas e, finalmente, proceder-se-á a uma comparação dos resultados obtidos com dados experimentais
Características elétricas e ópticas de espelhos de Bragg do sistema AIGaAsSb/ AIAsSB sobre INP
Toginho Filho, Dari de Oliveira; Dias, Ivan Frederico Lupiano [Orientador]; Duarte, José Leonil; Iwamoto, Hiromi; Likawa, Fernando; Ribeiro, Evaldo
Resumo: O objetivo deste trabalho é o estudo de espelhos de Bragg do sistema AlGaAsSb/AlAsSb não dopado e dopados com Te, preparados pela técnica de BEM sobre substrato de InP, empregados em VCSELs na região de 1,55 µm Empregando a técnica Hall, absorção, SIMS e principalmente fotoluminescência, foi realizada uma análise comparativa e sistemática entre amostras “bulk” de GaAsSb e AlGaAsSb não dopadas e dopadas com Te Com estes resultados desenvolvemos um estudo sistemático das propriedades elétricas e ópticas de espelhos com 61/2 e 21/2 períodos não dopado, com dopagem homogênea, com dopagem do tipo “d-doping” e dopagem com liga digital em gradiente nas interfaces, empregando as técnicas de SIMS, Hall, IxV, PL, e refletividade Fizemos também a simulação de espectros de refletividade em espelho de Bragg aplicando um formalismo matricial Nossa principal conclusão é a altíssima viabilidade do emprego da estrutura AlGaAsSb/AlAsSb na preparação de espelhos de Bragg para operação na região de 1,55 µm, com os melhores resultados apresentados pelo espelho com liga digital
Análise da propagação de neutrinos na matéria e aplicações em geofísica
Oliveira, Josefa Surek de Souza de; Aquino, Veríssimo Manoel de [Orientador]; Iwamoto, Hiromi; Pádua, Antônio Braz de; Tonasse, Mauro Donizetti; Oliveira, Rosevaldo de; Simões Filho, Manuel [Coorientador]
Resumo: A oscilação entre sabores de neutrinos, fenômeno proposto para explicar discrepâncias no fluxo observado de neutrinos em vários contextos, é afetada pela matéria na qual o neutrino se propaga Em geral, para simplificar o tratamento, a oscilação entre três sabores é aproximada para o contexto de duas famílias Aqui, a solução exata para o operador de evolução à densidade constante é discutida e um método para analisar a propagação de neutrinos em matéria de densidade eletrônica variável é apresentado As possibilidades de utilizar oscilação e a influência de considerá-la entre três sabores são examinadas para aplicações em Geofísica Na geotomografia com neutrino, verifica-se a faixa de energia em que o neutrino é mais sensível ao efeito de uma suposta cavidade na tentativa de utilizar neutrinos para detectar poços de petróleo No estudo de geoneutrinos, o tratamento da oscilação em três famílias é introduzido e o fluxo calculado é comparado com o obtido pelo tratamento convencionalmente dado, neste caso, de tomar a média da oscilação entre dois sabores de neutrinos A influência na medida de geoneutrinos que modelos alternativos, presença de 4K no núcleo e existência de um georeator natural no centro da Terra, gerariam é discutida para analisar a possibilidade de que medidas de fluxo de antineutrinos possam vir a corroborar, ou não, tais modelos
Viscosidade em cristais líquidos : uma aproximação geométrica para os coeficientes de Leslie
Silva, João Lucas Correia; Simões Filho, Manuel [Orientador]; Domiciano, Sandra Mara; Palangana, Antônio José; Gonçalves, Antônio Edson; Moraes, Fernando Jorge Sampaio
Resumo: A viscosidade anisotrópica dos cristais líquidos é uma das propriedades mais desafiadores desses materiais [5] Em 1935 Miesowicz [39, 58] mostrou que os cristais líquidos exibem uma viscosidade peculiar quando submetidos a um campo externo Desde então tem sido desenvolvida uma grande quantidade de estudos teóricos e experimentais sobre esse assunto, apesar de não encontrarmos uma teoria microscópica satisfatória Uma aproximação baseada na teoria mecânica do contínuo foi proposta por Ericksen, Leslie e Parodi [19, 24, 25], conhecida como aproximação ELP, estabelecendo que a viscosidade nemática é determinada por seis coeficientes, conectados pelas relações de Onsager-Parodi [19,2], que confirmam que somente cinco deles são independentes Recentemente, surgiu outra teoria, conhecida como aproximação HB, proposta por Hess e Baalss [13, 3- 32, 43], sugerindo que muitos aspectos da viscosidade nemática poderiam ser entendidos sob um ponto de vista geométrico Assim sendo, a proposta da aproximação HB, tanto quanto o objetivo deste trabalho, é capturar a essência dessa contribuição geométrica Este trabalho está direcionado a, por meio da utilização dessa última aproximação citada, determinar a contribuição geométrica para os coeficientes de viscosidade da fase nemática, apresentando assim os fundamentos da geometria nemática Portanto, o conteúdo geométrico da aproximação HB será apresentado detalhadamente, mostrando que, nesse contexto, tal aproximação nos conduz a uma conexão com os coeficientes de Miesowicz [5]
Efeito de confinamento em poços quânticos de Al0,18Ga0,82As/GaAs
Morais, Rômulo Ronan Oliveira de; Dias, Ivan Frederico Lupiano [Orientador]; Duarte, José Leonil; Laureto, Edson; Oliveira, José Brás Barreto de; Borrero, Pedro Pablo Gonzáles
Resumo: Neste trabalho nós analisamos os efeitos de confinamento em poços quânticos de Al,18Ga,82As/GaAs sobre a interação elétron-fônon acústico através do modelo de ajuste Pässler-p e estudamos alguns modelos teóricos de ajuste do “gap” de energia do GaAs “bulk” em função da temperatura Inicialmente nós usamos os modelos de Viña, Pässler-p e Pässler-p para ajustar conjuntos de dados experimentais disponíveis na literatura para o “gap” de energia do GaAs “bulk” no intervalo de temperatura de 12 K a 974 K (957 K) Esses modelos de ajuste diferem basicamente na descrição de Eg(T) a baixas temperaturas, a altas todos apresentam uma dependência assintoticamente linear Realizando vários ajustes para diferentes valores da temperatura máxima de cada intervalo (Tmáx), pudemos acompanhar a evolução dos parâmetros de ajuste até o limite de altas temperaturas (974 K/957 K) Mostramos que o valor da energia de ponto-zero do GaAs, estimado através destes modelos, contrasta com o obtido dos dados experimentais da variação do “gap” de energia com a massa isotópica e mesmo com cálculos teóricos Além disso, os modelos de Viña, Pässler-p e Pässler-p não levam em conta os efeitos das vibrações de ponto-zero na variação do “gap” de energia com a temperatura A insuficiência de dados experimentais do “gap” de energia do GaAs “bulk” e a grande dispersão destes dados a altas temperaturas, dificultam a visualização de um eventual comportamento não linear de Eg(T) a altas temperaturas Esta não linearidade pode ser observada através de uma variação relativamente forte de dEg(T)/dT dos dados de Johnson et al [59] no intervalo de ~33 K a ~957 K Em seguida estudamos o efeito de confinamento em poços quânticos com largura variável por meio da análise da dependência da energia de transição excitônica com a temperatura em poços quânticos simples de Al,18Ga,82As/GaAs com espessuras entre 15 Å e 75 Å Os dados experimentais da energia de transição excitônica foram obtidos de espectros de fotoluminescência no intervalo de temperatura de 12 K a 1 K com potência de 7 mW Pelo ajuste da dependência das transições excitônicas com a temperatura usando o modelo Pässler-p, pode-se verificar que o efeito de confinamento tende a diminuir a interação de elétrons com fônons acústicos em relação ao “bulk” Isso ocorre devido à presença das barreiras, que afetam fortemente o comportamento excitônico tanto no poço quântico mais estreito (15 Å) como no mais largo (75 Å) A análise comparativa entre os espectros de fotoluminescência a baixas temperaturas, dos poços quânticos e do “bulk”, mostra que os níveis de energia excitônicos são fortemente afetados pelo confinamento mesmo em poços com largura maior que o diâmetro excitônico
Medida da concentração de metais em água com equipamento portátil de EDXRF
Melquiades, Fábio Luiz; Appoloni, Carlos Roberto [Orientador]; Nascimento Filho, Virgílio Franco do; Moreira, Silvana; Gimenez, Sônia Maria Nobre; Aragão, Pedro Henrique Arruda; Parreira, Paulo Sérgio [Coorientador]
Resumo: O desenvolvimento de novas técnicas analíticas e metodologias capazes de identificar e quantificar os componentes de amostras complexas, como aquelas relacionadas a problemas ambientais, é uma tendência atual Os objetivos deste trabalho foram: fazer uso da técnica de fluorescência de raios X, com equipamento portátil, para identificação dos elementos químicos existentes na água e a medida da sua concentração no local de amostragem; implementar no Laboratório de Física Nuclear Aplicada da Universidade Estadual de Londrina, a metodologia de quantificação de metais em amostras aquosas, através de medidas de amostras in natura e pré-concentradas em filtros de membrana usando a técnica de Fluorescência de Raios-X com Dispersão em Energia (EDXRF) e otimizar a metodologia de pré-concentração e adaptá-la para utilização em campo As análises foram realizadas em laboratório e in situ, com água in natura e amostras pré-concentradas em membranas O trabalho consistiu na utilização de um tubo de raios X portátil (alvo de Ag, filtro de Ag de 5 µm, 4 W) para excitar a amostra e um detector de Si-PIN (resolução de 221 eV para a energia de 5,9 keV e janela de Be de 25 µm) com a eletrônica padrão para aquisição e avaliação do espectro As amostras foram filtradas em membranas para retenção do material particulado em suspensão Após isso, o procedimento de pré-concentração otimizado, utilizando a precipitação com APDC foi aplicado nas amostras com posterior filtragem em membranas Ambos os filtros foram analisados para obtenção dos metais não dissolvidos e dissolvidos A metodologia foi validada através da análise dos materiais de referência certificados SRM164 e SRM1643e preparados nas mesmas condições das amostras Foram analisadas amostras de vários pontos da cidade de Londrina, PR, sendo possível identificar e quantificar Ca, Ti, Mn, Fe, Cu, Zn e Pb A performance e robustez do equipamento foram muito boas e os resultados satisfatórios para medidas in situ empregando equipamento portátil Considerando as medidas em membranas, os limites de detecção do sistema estão abaixo dos valores máximos permitidos, satisfazendo a legislação nacional e internacional para corpos de água doce Além disso, o limite de quantificação, que é da ordem de ,1 mg L-1 para a maioria dos elementos, torna viável a aplicação da metodologia para análises em água A EDXRF portátil mostrou-se uma ferramenta muito útil para análises ambientais, por ser uma técnica de análise rápida, eficiente e conveniente, com potencial para substituir métodos laboratoriais demorados e com custo elevado
Estudo in silico por dinâmica molecular do sistema canabinoide : receptor de canabinoides tipo 1 e ligantes canabinoides
Severiche Castro, José Gregorio; Costa, Marcello Ferreira da [Orientador]; Urbano, Alexandre; Di Mauro, Eduardo; Paschoal, Diego da Silva; Amaral, Marcos Serrou do; Mendes, Tiago de Oliveira [Coorientador]
Resumo: Muito tem se discutido, recentemente, acerca do uso da Cannabis medicinal, mas pouco se conhece do que realmente é o que está por trás do termo medicinal É conhecida como Cannabis Medicinal já que possui controle de qualidade, cuja produção é padronizada e que atende aos padrões internacionais de medicamentos fitoterápicos O uso medicinal da cannabis refere-se sobretudo aos usos potencialmente benéficos que podem ser observados em muitas doenças, pois quase todos os órgãos e sistemas possuem locais onde ela pode exercer o seu efeito por meio da ação dos princípios ativos da planta (canabinóides) Um desses alvos é a proteína CB1, ela é receptora dos compostos fitocanabinoides canabidiol (CBD) e tetrahidrocanabidiol (?9- THC) presentes na planta Cannabis sativa Estudos in vivo com canabinóides como o CBD no tratamento da epilepsia, têm demonstrado o potencial terapêutico do composto agonista, reduzindo os efeitos de doenças como a síndrome de Dravet, Lennox-Gastaut, entre outras No entanto, a maioria dos programas de descoberta de drogas baseados em GPCR (receptores acoplados a proteína G) focam no desenvolvimento de moléculas ortostéricas que competem com ligantes endógenos O desenvolvimento de novos ensaios tornou possível identificar ligantes ativos que interagem em locais topograficamente distintos do receptor, a saber, locais alostéricos Ligantes alostéricos, como CBD no receptor CB1, exercem seus efeitos modificando a conformação do receptor, levando a uma mudança estrutural da proteína e perda da afinidade a ligantes ortostéricos Este sítio pode ser alvo para o desenho de novos fármacos, oferecendo uma nova abordagem para modular o CB1 O estudo de biomoléculas usando técnicas computacionais tem produzido bons resultados, capazes de orientar estudos experimentais economizando tempo e recursos Assim, neste estudo usou-se a dinâmica molecular como ferramenta computacional, fornecendo informações sobre o comportamento dinâmico, dependente do tempo, das interações do sistema CB1-CBD em ambiente membrana e água O estudo da interação CB1-CBD foi desenvolvido em duas etapas, diferenciando-se em que na primeira o objetivo foi determinar o melhor sítio de ligação do CBD no receptor, e na segunda, foi avaliar se o aumento do número de moléculas de CBD interagindo com CB1, causa sinergismo entre os ligantes A partir das duas etapas empregadas concluímos que a estimação da energia livre de ligação dos complexos e o cálculo da contribuição dos aminoácidos da proteína CB1 permitiu determinar que o sítio alostérico 1 é o local de interação com as melhores características energéticas e estruturais para a ligação do CBD a CB1 A maior contribuição à energia de interação é feita pelos resíduos de aminoácido Arg477 e Ser64 do receptor CB1, cuja presença é estável em todos os sistemas analisados, interagindo por meio de ligações hidrofóbicas e mantendo a afinidade do CB1 com o ligante CBD As interações não-covalentes mais importantes entre os grupos químicos do CBD e os resíduos de aminoácido do CB1 são alquil, pi-alquil e pi-pi em forma de T E o aumento do número de moléculas CBD interagindo com o CB1 não potencializa o efeito antagonista do ligante, demonstrado pela perda de afinidade quando outras moléculas são adicionadas, assim, o melhor sistema de interação é CB1-CBD-AS1 (-1437 Kcal/mol)
Effective theories for fracton phases
Fontana, Weslei Bernardino; Gomes, Pedro Rogério Sérgi [Orientador]; Hernaski, Carlos; Baldiotti, Mário César; Teotônio Sobrinho, Paulo; Pereira, Rodrigo
Resumo: O objetivo desta tese encontrar descrições efetivas de fases fractonicas Fractons repre sentam um novo tipo extico de matéria quântica na qual as excitações fundamentais carecem da habilidade de se mover livremente, uma característica não compartilhada por nenhuma quasi partícula previamente conhecida Em tais sistemas, os estados ligados das excitações fundamentais podem adquirir mobilidade restrita, caracteri zando o que agora é conhecido como fratons do tipo I, mas em casos particulares mesmo os estados ligados permanecem imóveis, estes são chamados de fratons do tipo II Além disso, esses sistemas so quase topológicos, no sentido que algumas de suas propriedades possuem uma dependência topológica, mas não se "desvinculam" inteiramente da geometria Buscamos entender esses sistemas em termos de uma teo ria quântica de campos Em princípio, isso parece uma tarefa bastante difícil, uma vez que parece impossível acomodar todas as características dos sistemas fractonicos na linguagem de uma teoria contínua; no entanto, fomos capazes de encontrar descrições efetivas que capturam as propriedades fundamentais de tais sistemas Usamos repre sentações das matrizes de Dirac da álgebra de Clifford para construir modelos de fractons na rede e sua teoria do tipo de Chern-Simons correspondente Como exem plo, construímos uma generalização do modelo de Chamon em D dimensespaciais, ˜ (com D mpar) e sua teoria efetiva com dimensão do espao-tempo igual a (D + 1) A descrição do contínuo possui uma matriz K anti-simétrica semelhante à da construção hierarquica do efeito Hall quântico As cargas do grupo de calibre são conservadas em sub-variedades que garantem o comportamento fractonico A construção se estende a qualquer modelo de fractons na rede construído a partir de operadores comutantes e com produtos tensoriais de spin-1/2 como graus de liberdade nos sítios Continu ando nossos esforos, tambm construímos também uma teoria de campo efetiva para um modelo de fracton do tipo II a partir do código Haah na rede A teoria topológica efetiva no é dada exclusivamente em termos de uma ação; deve ser complementado com uma condição que seleciona estados físicos Sem a restrição, a ação descreve apenas um fracton do tipo I A restrição surge de uma condição de que os operado res de cubo na rede se multiplicam a identidade e , esta, no pode ser implementada de forma consistente na teoria do contínuo a nível operatorial, mas apenas em uma forma mais fraca, em termos de elementos de matriz de estados físicos
Estudo da composição elementar e estratigrafia das camadas de pigmentos em estátuas de madeira policromada usando um sistema portátil de EDXRF
Blonski, Maria Sélia; Appoloni, Carlos Roberto [Orientador]; Coimbra, Melayne M.; Falleiros, Marcos de Castro; Neiva, Augusto; Added, Nemitala
Resumo: A técnica de fluorescência de raios X por dispersão de energia (EDXRF), é uma técnica analítica não destrutiva, que permite a determinação de elementos químicos presentes em obras de arte EDXRF é uma metodologia não destrutiva e muito interessante para o estudo de objetos de interesse cultural e histórico, devido a simplicidade da técnica, que não necessita de uma preparação prévia das amostras para a análise multielementar e a possibilidade do uso de equipamento portátil, que permite análise in situ Neste trabalho usou-se um equipamento portátil de fluorescência de raios X do LFNA/UEL para medidas de pigmentos em esculturas de madeira policromada pertencentes ao Laboratório de Conservação e Restauração do Museu de Arqueologia e Etnologia da Universidade de São Paulo (MAE- USP) e esculturas e adereços de madeira da Igreja da Paróquia Imaculada Conceição, em São Paulo-SP O sistema portátil de EDXRF é constituído de um tubo de raios X com anodo de Ag (operado a 17 kV e 2µA para as medidas na Igreja e 17 kV e 3µA para as medidas das esculturas do museu), um detector Si-PIN (FWHM = 221 eV para a linha do Mn de 5,9 keV), cadeia de eletrônica nuclear padrão deespectrometria de raios X, multicanal 8K, palm top HP2LX, note book Semp Toshiba e um sistema mecânico projetado para o posicionamento do detector e do tubo de raios X, que permite movimentos com dois graus de liberdade do sistema de excitação-detecção O tempo de excitação-detecção de cada medida foi de 5 s Nas esculturas da Igreja, a análise das regiões da vestimenta marrom de ambas as esculturas mostrou a presença de Fe e Mn indicando ser o pigmento marrom úmbria, devido a forte presença dos respectivos elementos No adereço da coluna do altar, região dourada, verificou-se a presença dos elementos Ti, Cr, Fe, Cu, Zn e Au No púlpito (região dourada), constatou-se os elementos K, Ca, Ti, Fe, Cu e Au Em uma mancha dessa região dourada do púlpito, que foi restaurada mais recentemente, verificou-se a ausência de Au e uma grande quantidade de Cu Por outro lado, a análise das razões das intensidades das linhas Ka/Kß ou La/Lß nas áreas medidas permitiu explorar a possibilidade de medir as estratigrafias das camadas dos pigmentos
A indicatriz liotrópica
Gobato, Ricardo; Simões Filho, Manuel [Orientador]; Palangana, Antônio José; Laureto, Edson; Oliveira, Elisabeth Andreoli de; Alves, Fernando da Silva
Resumo: Para cristais líquidos termotrópicos a dependência do parâmetro de ordem orientacional com a temperatura descreve completamente as fases ordenadas do sistema No entanto, para liotrópicos, a ordem orientacional observada macroscopicamente também depende da concentração que, alterando a geometria micelar, também altera a sua ordem de orientação A ligação estreita entre estes dois fenômenos não é diretamente considerada pelo parâmetro de ordem orientacional habitual, e a compreensão de como a mudança da geometria micelar é ligada às anisotropias macroscopicamente observadas é uma questão desafiadora que tenha sido sujeito a um incessante debate, o qual é o tema deste trabalho O objetivo deste trabalho é estudar a correlação entre o parâmetro de ordem orientacional e a representação geométrica das anisotropias observadas em liotrópicos Vamos mostrar que o conceito do parâmetro de ordem e a generalização do conceito de indicatriz óptica, largamente utilizada em óptica de cristais anisotrópicos, podem ser unidos para dar uma nova representação geométrica para as anisotropias encontradas em liotrópicos Nossa abordagem teórica será baseada nos índices de refração, obtidos de dados experimentais de uma mistura liotrópica de laurato de potássio, decanol e óxido de deutério
Determinação por TXRF e MEV-EDS da liberação de nanopartículas de TiO2 de tecidos com proteção ultravioleta durante o processo de lavagem
Ferreira, Diego de Dio; Appoloni, Carlos Roberto [Orientador]; Melquiades, Fábio Luiz; Santana, Henrique de; Marques, Leonardo Carmezini; Galvão, Tiago Dutra
Resumo: Nanopartículas de dióxido de Titânio (TiO2NPs) são atualmente uma das nanopartículas mais usadas pela indústria em geral, sendo encontrada em vários produtos como comida, cosméticos e tecidos O dióxido de Titânio é conhecido pela sua característica de absorver e espalhar UVA e UVB, portanto NPs de TiO2 são utilizadas em tecidos para obter FPU (fator de proteção ultravioleta) maior A liberação dessas nanopartículas durante a lavagem para o meio ambiente em grandes quantidades pode prejudicar ecossistemas marinhos, assim como diminuir a eficácia oferecida pelo produto com proteção UV O objetivo desse trabalho é determinar, utilizando Fluorescência de Raios X por Reflexão Total (TXRF), a liberação de TiO2 de tecidos com proteção ultravioleta em água de lavagem após 1 lavagens e também o comportamento dessa liberação durante o processo de lavagem E utilizar MEV-EDS (Microscópio Eletrônico de Varredura com Espectroscopia por Dispersão em Energia acoplado) para o estudo dos tecidos com seus fios e fibras, e também para a determinação da presença de TiO2 no tecido Para determinar se essas partículas são liberadas ou não na água durante a lavagem, foi criado um protocolo de lavagem baseado na ISO-15 e na literatura Nesse estudo, 21 amostras, de 7 tecidos com proteção UV (FPU 5+), passaram pelo protocolo de lavagem A água utilizada nas lavagens foi amostrada em 15 mL e 15 µL de Ga foi adicionado como padrão interno para possibilitar a quantificação do Ti via TXRF (Fluorescência de Raio X por Reflexão Total) com equipamento S2 PICOFOX O equipamento de EDS acoplado ao MEV foi utilizado para determinar a presença de Ti nas amostras de tecidos utilizadas Resultados mostraram que os sete tecidos liberaram TiO2 durante a lavagem em baixas concentrações, indo de ,28 a ,337 mg/L, após 1 lavagens A quantidade de Ti liberada no meio ambiente pela lavagem de roupas com proteção UV é, no mínimo, de 5 a 32 vezes menor que a quantidade de Ti que chega ao meio ambiente a partir da ingestão de comida por um adulto médio Assim, a maior preocupação, do ponto de vista ambiental, está na fase de fim de vida das peças, descarte ou reciclagem, e não na fase de uso e lavagem Quanto ao comportamento da liberação de Ti de cada amostra durante as lavagens, relacionou-se o tecido/marca com a quantidade de Ti liberado após 1 lavagens e também com o intervalo entre ciclos de lavagem de cada amostra As amostras analisadas por MEV-EDS tiveram a porcentagem de Ti liberado após 1 lavagens determinadas em 2,72% e 49,54% para as amostras 1 e 2, respectivamente Imagens de MEV-EDS possibilitaram a caracterização de todos tecidos como malhas compostas por fios de, aproximadamente, 12 µm, formados por em torno de 2 fibras de 1 a 13 µm

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