[pt] A descoberta da importância do óxido nítrico na fisiologia humana expandiu a investigação dos mecanismos de interação das espécies reativas derivadas de óxidos de nitrogênio com biomoléculas. S-nitrosotióis são uma fonte conveniente de óxido nítrico para utilização in vivo. Um dos métodos largamente utilizados para S-nitrosilação de compostos contendo o grupo -SH, incluindo proteínas contendo o aminoácido cisteína, é a reação com nitrito em meio ácido. Nesse trabalho investigaram-se as espécies derivadas da reação de albumina sérica, humana e bovina, e de insulina com nitrito, através de espectrofotometria de absorção e de fluorescência. Além da modificação dos resíduos de cisteína, demonstrou-se que resíduos do aminoácido triptofano também sofrem modificação, podendo participar dos processos in vivo. A partir da comparação entre os espectros de absorção dos cromóforos formados em albumina humana e bovina, bem como em insulina, demonstrou-se que a banda de absorção no ultravioleta, descrita na literatura como característica de S-nitrosilação de cisteína, é dominada pelos resíduos de triptofano N-nitrosados. Experimentos de fluorescência confirmaram a modificação dos resíduos de triptofano, já que os espectros apresentaram redução do rendimento quântico e também deslocamento do pico característico desses resíduos. Acompanhou-se a cinética de formação de novos cromóforos, comparando as albuminas nativas e bloqueadas no resíduo de cisteína. Investigou-se a cinética de modificação dos resíduos de triptofano em pH fisiológico através de fluorescência. / [en] The discovery of the importance of nitric oxide to the human physiology expanded the investigation of mechanisms involved in the interactions of nitrogen oxide reactive species with biomolecules. S-nitrosothiols are a convenient source of nitric oxide for in vivo applications. Acid treatment with nitrite of compounds containing the SH group, including proteins containing cysteine residues, is a widely used method to synthesize S-nitrosothiols. In this work, several species derived from the nitrite acid treatment of human and serum albumins as well as insulin were investigated using optical absorption and fluorescence. It was demonstrated that, besides cysteine, tryptophan residues are modified and can participate in processes in vivo. Comparing the absorption spectra from human and bovine serum albumin with that from insulin, it was demonstrated that the ultraviolet absorption band, described in the literature as coming from Snitrosylation, was mainly due to N-nitrosation of tryptophan residues. Fluorescence experiments confirmed the modification of tryptophan residues, since the characteristic fluorescence peak exhibited a reduction and a blue shift. The kinetics of the new chromophores was followed by comparison of native and cysteine-blocked albumins. The kinetics of tryptophan modifications was investigated at the physiological pH using fluorescence.

[pt] Geralmente, o ambiente marinho é o ambiente natural mais agressivo para tubulações metálicas, promovendo corrosão, levando a falhas catastróficas. O método de reparo tradicional metálico soldado é um método de reparo inconveniente e custoso para a indústria. Compósitos poliméricos (FRP) são um material com potencial para reparo devido a sua alta razão resistência/peso e alta resistência à corrosão e degradação ambiental. Porém, os compósitos poliméricos também são suscetíveis a degradação severa quando expostos a condições ambientais agressivas, incluindo absorção de água, temperatura, UV e pressão. Para um melhor entendimento do mecanismo de degradação, amostras de compósito de matriz polimérica reforçado por fibras de vidro e resina epóxi pura foram fabricados e analisados em função do tempo e temperatura de envelhecimento em uma atmosfera salina. Além disso, um grupo de compósitos tiveram suas bordas cobertas com resina epóxi para similar práticas reais comuns no campo, denominado coated FRP. Uma resina epóxi DGEBA bicomponente e um tecido bidirecional de fibras de vidro foram usados como matriz e reforço, respectivamente. O tecido de fibra de vidro detém de uma razão de fibras longitudinais por transversais de 2:1. Os materiais foram sujeitos a envelhecimento de névoa salina em três câmaras à 35, 55 e 70 Celsius por aproximadamente 15171 horas. A concentração de sal na solução usada foi 5.0 por cento por massa. As amostras foram periodicamente retiradas das câmaras de envelhecimento para terem seus ganhos de massa mensurados pelo método gravitacional. Suas mudanças dimensionais também foram capturadas para avaliação do comportamento de inchamento dos materiais. Análises térmicas com DSC e DMTA foram feitas para avaliar o grau de cura dos materiais poliméricos e os efeitos da temperatura na pós-cura do material. Análises químicas com testes FTIR foram feitas para investigar a ocorrência de processos de pós-cura, hidrólise e termo-oxidação durante o envelhecimento. Amostras de compósito para testes destrutivos de flexão e resistência ao cisalhamento (ILSS) foram testados periodicamente para terem suas degradações monitoradas com o tempo. Testes de Excitação por Impulso (IET) e Colorímetro foram realizados como testes não-destrutivos (NDT) complementares. A primeira parte deste trabalho foca na avaliação do comportamento de absorção de umidade nos compósitos e resina epóxi pura. A relação entre a capacidade de absorção de umidade dos materiais, considerando a fração volumétrica de fibras, foi investigada. Além disso, modelos de absorção não-Fickianos também foram aplicados aos dados experimentais do FRP e resina epóxi para considerar desvios do modelo Fickiano padrão. Com isso, relaxações poliméricas e interações polímero-água, assim como mudanças na rede polimérica induzidas por umidade e temperatura, foram investigados. Uma modificação ao modelo não-Fickiano de Berens-Hopfenberg (BH) foi proposta para incluir os efeitos de pós-cura na absorção de umidade; tal modificação aplicada a pós-cura não foi encontrada na literatura. Na segunda parte deste trabalho, o comportamento de inchamento da resina epóxi pura e compósitos revestidos e não-revestidos foi avaliado e correlacionado com a absorção de umidade. A ortotropia do compósito ficou evidente, visto que o material apresentou maior capacidade de inchamento na direção da espessura. Um modelo do tipo Fickiano foi implementado ao inchamento na espessura com o intuito de investigar deformação de inchamento de saturação e a frente de inchamento. A terceira parte deste trabalho foca nos testes destrutivos e na avaliação dos efeitos hidrotérmicos na degradação do material. A temperatura se mostrou um fator acelerador para degradação de propriedade. Além disso, uma metodologia para estimar a curva de serviço de sistemas de reparo e extrapolá-la para temperaturas mais baixas foi elaborada. Metodologias de extrapolação de propriedades para exposição hidrotérmica de longa duração não foram encontradas na literature. Parâmetros como platô de retenção de propriedade e taxa de degradação foram estimados para temperatura ambiente. Curvas de Arrhenius também foram plotadas para avaliar o tempo requerido para alcançar os níveis de retenção em cada temperatura testada. Por fim, duas técnicas não-destrutivas foram utilizadas no FRP e resina epóxi pura como testes complementares como forma de validar os resultados encontrados em outras técnicas. A Técnica de Excitação por Impulso (IET) foi realizada para obter o módulo de Young e boa correlação foi obtida entre o teste IET e o ensaio destrutivo de flexão. Através dos testes colorimétricos, os efeitos de umidade e temperatura foram visíveis, já que a mudança de cor da resina foi mais forte para tempos longos e temperaturas mais altas. / [en] Generally, the marine environment is the most aggressive natural environment for metallic pipelines, promoting corrosion, leading to catastrophic failures. The traditional welded metallic repairs are high-cost and inconvenient repair methods for the industry. Polymeric composites (FRP) are a potential repair material due to their high resistance/weight ratio and high resistance to corrosion and environmental degradation. However, polymeric composites are also susceptible to severe degradation when exposed to harsh environment conditions, including water absorption, temperature, UV and pressure. To better understand the degradation mechanism, glass-fiber reinforced polymer matrix composite (GFRP) and neat epoxy samples were fabricated and analyzed as a function of aging time and temperature in a saline atmosphere. In addition, a group of composites had their exposed edges coated with epoxy resin to simulate common real-life practices in the field, namely coated FRP. A two-component DGEBA epoxy resin and a bidirectional glass-fiber woven fabric were used as matrix and reinforcement, respectively. The fiberglass fabric had a longitudinal to transverse fiber ratio of 2:1. The materials were subjected to salt spray aging in three chambers at 35, 55 and 70 Celsius for approximately 15171 hours. The salt concentration in the solution used was 5.0 per cent by weight. Samples were periodically removed from the chambers to have their mass gain measured by the gravitational method. Their dimensional changes were also measured to evaluate the swelling behavior of the materials. Thermal analyses with DSC and DMTA were performed to evaluate the curing degree of the polymeric materials tested and the effects of temperature on the material’s post-curing. Chemical analyses with FTIR tests were performed to investigate the occurrence of post-curing, hydrolysis and thermo-oxidation processes during aging. Composite samples for bending and interlaminar shear strength (ILSS) destructive tests were periodically tested to have their degradation monitored over time. Impulse Excitation Technique and colorimetry tests were also performed as complementary non-destructive tests (NDT). The first part of this work focuses on the assessment of the moisture absorption behavior of both composite and neat epoxy resin. The relationship between the moisture gain capacity of the materials, considering the fiber volume fraction, was investigated. Besides, non-Fickian absorption models were also applied to the experimental data of FRP and neat epoxy resin to account for deviations from the standard Fickian model. Then, polymeric relaxations and polymer-water interactions, as well as network changes induced by moisture and temperature, were investigated. A modification to the Berens-Hopfenberg (BH) non-Fickian model was proposed to account for post-curing effects on the moisture absorption; such modification applied for post-curing was not found in literature. In the second part of this work, the swelling behavior of neat epoxy resin, uncoated and coated composites was evaluated and correlated with moisture absorption. The orthotropy of the composite was evident, since this material showed greater swelling capacity in the thickness direction. A Fickian-like model was implemented to the thickness swelling to investigate swelling strain saturation and swelling front. The third part of this work focuses on the destructive tests and evaluation of the hygrothermal effects on the material degradation. Temperature proved to be an accelerating factor for property degradation. In addition, a methodology to estimate the service-life curve of the repair systems and extrapolate it to lower temperatures was elaborated. The methodology of property extrapolation for long-term hygrothermal exposure in salt spray environments could not be found in literature. Parameters like property retention plateau and degradation rate were estimated for room temperature (25°C). Arrhenius curves were also plotted to evaluate the time required to reach the properties’ retention levels for each temperature. Finally, two non-destructive techniques were performed on the uncoated FRP and on neat epoxy resin as complementary tests in order to validate the results found in other techniques. The Impulse Excitation Technique (IET) was performed to evaluate the Young modulus and good correlation was found between IET and destructive bending tests. From the colorimetry tests, the effects of moisture and temperature were visible, as the resin s color change was stronger at longer aging time and higher temperatures.

[pt] Os compósitos de matriz polimérica reforçados com fibras se destacam em diversas aplicações industriais, devido as suas características, como baixo custo, baixa densidade e boa resistência mecânica. Porém, o ambiente ao qual o compósito será exposto e a variação de temperatura a qual o compósito é submetido, irão exercer influência no comportamento do material. Estudos sobre as características microestruturais e o comportamento mecânico de compósitos poliméricos com fibras de luffa (Luffa cylindrica) e híbridos (fibra de vidro/luffa) em ambientes úmidos são recentes e, para os compósitos de luffae, principalmente, para os híbridos poucas pesquisas foram realizadas. Assim, com a finalidade de obter materiais com diferentes propriedades e comportamentos, foram fabricados e estudados compósitos com matriz epóxi reforçada com fibras de vidro, fibra de luffae híbridos vidro-luffa. O ensaio de envelhecimento foi realizado em amostras submersas em água destilada em duas temperaturas de envelhecimento (25°C e 60°C). O tempo total de envelhecimento foi de 4 meses (120 dias). Para a avaliação da degradação mecânica foram realizados ensaios não-destrutivos (termografia e ensaio sonoro) e ensaios destrutivos (impacto). O processo de absorção de água nos compósitos também foi avaliado. O presente estudo tem como relevância o preenchimento de lacunas de conhecimento do comportamento de híbridos vidro/luffa, notadamente em ambiente úmido com variação de temperatura. Como resultado, observou-se que o ensaio de envelhecimento indicou que os valores de absorção máxima dos compósitos de fibra de vidro, luffa e híbrido, assim como, seus respectivos coeficientes de difusão mostraram-se condizentes com os valores encontrados na literatura. Os compósitos de fibra de luffa foram os que apresentaram maior valor de absorção. Já os resultados do ensaio de impacto, permitiram identificar os modos de falha e avaliar o efeito entre as temperaturas de envelhecimento. Os compósitos de fibra de vidro tiveram pouca variação da resistência ao impacto antes e após o envelhecimento a 25ºC e a 60ºC. Já os compósitos de fibra de luffa e híbrido apresentaram uma variação considerável antes e após o envelhecimento a 25ºC e 60ºC. O ensaio sonoro permitiu avaliar o efeito do envelhecimento sobre o módulo de elasticidade e o fator de perda. O resultado do ensaio sonoro dos compósitos híbridos mostrou que o módulo de elasticidade e o fator de perda não tiveram diferenças significativas entre os tempos de envelhecimento indicando que a hibridização atuou de modo eficiente para proteger as fibras de luffa. O ensaio de termografia foi usado como uma nova abordagem para avaliar a condutividade térmica dos compósitos. Por fim, conclui-se que a hibridização foi eficiente, pois os compósitos híbridos apresentaram características em relação a absorção, resistência ao impacto e condutividade térmica, intermediárias aos compósitos de fibra de vidro e fibra de luffa e, principalmente a hibridização reduziu de modo significativo a degradação do compósito de luffa quando exposto a ambiente úmidos, além de proporcionar uma alternativa de projeto mais ambientalmente amigável. / [en] Polymer matrix composites reinforced with fibers stand out in various industrial applications due to their characteristics such as low cost, low density, and good mechanical strength. However, the environment to which the composite will be exposed and the temperature variation to which the composite is subjected will influence the material s behavior. Studies on the microstructural characteristics and mechanical behavior of polymer composites with Luffa cylindrica fibers and hybrid fibers (glass/luffa) in humid environments are recent, and few studies have been carried out for the Luffa and, especially, the hybrid composites. Thus, in order to obtain materials with different properties and behaviors, composites were fabricated and studied with an epoxy matrix reinforced with glass fibers, Luffa fibers, and glass-Luffa hybrids. The aging test was carried out on samples submerged in distilled water at two aging temperatures (25°C and 60°C). The total aging time was 4 months (120 days). Non-destructive tests (thermography and sound test) and destructive tests (impact) were performed to evaluate mechanical degradation. The water absorption process in the composites was also evaluated. The present study is relevant to filling knowledge gaps in the behavior of glass/luffa hybrids, especially in a humid environment with temperature variation. As a result, it was observed that the aging test indicated that the maximum absorption values of the glass, Luffa, and hybrid fiber composites, as well as their respective diffusion coefficients, were consistent with the values found in the literature. The Luffa fiber composites had the highest absorption value. The results of the impact test allowed for the identification of failure modes and the evaluation of the effect between aging temperatures. The glass fiber composites had little variation in impact strength before and after aging at 25°C and 60°C. The Luffa and hybrid fiber composites showed considerable variation before and after aging at 25°C and 60°C. The sound test allowed for the evaluation of the aging effect on the modulus of elasticity and loss factor. The sound test results for the hybrid composites showed that the modulus of elasticity and loss factor had no significant differences between aging times, indicating that hybridization efficiently protected the luffafibers. The thermography test was used as a new approach to evaluate the thermal conductivity of the composites. Finally, it is concluded that hybridization was efficient because the hybrid composites had characteristics regarding absorption, impact resistance, and thermal conductivity that were intermediate between glass and Luffa fiber composites, and mainly hybridization significantly reduced the degradation of the Luffa composite when exposed to humid environments, as well as providing a more environmentally friendly design alternative.

[pt] O objetivo do trabalho foi desenvolver métodos analíticos capazes de especiar mercúrio, determinando metilmercúrio (CH3Hg), etilmercúrio (CH3CH2Hg), mercúrio inorgânico (Hg2+, Hg0), em água de produção (AP), e tiomersal (C9H9HgNaO2S), em urina e em efluente de uma indústria farmacêutica. Apesar de existir muitos métodos para quantificar espécies de mercúrio, poucos estudos abordam a especiação em AP, amostras conhecidas por ter altos teores de óleo e sal. Além disso, o uso de nanomateriais, como pontos quânticos de grafeno (GQDs), sozinho ou dopados de nanopartículas de dióxido de titânio (GQDs-TiO2 NPs), foram usados como agentes fotocatalíticos para produzir o mercúrio elementar detectado. As técnicas analíticas utilizadas para a detecção de mercúrio total e para especiação por mercúrio foram espectrometria de absorção atômica com vapor frio em cela multipasso (multipath-CV-AAS) e espectrometria de fluorescência atômica com vapor frio acoplado ao sistema de cromatografia gasosa (GC-CV-AFS). No primeiro trabalho, a foto-degradação do tiomerosal foi alcançada utilizando luz visível e GQDs, obtidos a partir da hidroexfoliação de ácido cítrico e glutationa, como foto-catalisador. O Hg0 gerado (usando condições experimentais ajustadas) foi detectado por multipath-CV-AAS, permitindo a quantificação de tiomersal em concentrações equivalentes a 20 ng L-1, mesmo em amostras complexas como efluentes aquosos da indústria farmacêutica e em urina. A cinética de reação (pseudo-primeira ordem com k = 0,11 min-1) foi determinada. O segundo trabalho relata o método de especiação de mercúrio em AP usando o sistema CV-AAS. Sob condições ajustadas de concentrações de sal e óleo (por diluição e centrifugação), uma alíquota de amostra foi tratada com SnCl2, levando ao Hg0 quantificado como mercúrio inorgânico original. Uma segunda alíquota de amostra foi exposta a UV (sob condições otimizadas) que promoveu a oxidação de CH3Hg a Hg2+, formando Hg2+ que foi posteriormente reduzido, com SnCl2, produzindo o Hg0 referente ao teor total de mercúrio na amostra. O teor de CH3Hg foi obtido pela diferença nos resultados alcançados para as duas alíquotas. O efeito matriz imposto por óleo e sal foram estudados e, apesar de afetar a intensidade do perfil do tempo de mercúrio, a quantificação foi alcançada com sucesso com padrões ajustados (assemelhamento de matriz) combinando quantidades de NaCl e óleo mineral. As medições de condutividade (estimativa de teor de sal) e turbidimétrica (estimativa de teor de óleo) foram feitas para as amostras de PW, a fim de permitir o ajuste adequado da amostra aos padrões correspondentes (contendo óleo mineral a 5 mg L-1 e NaCl a 5 g L-1). O método de adição de analito também foi utilizada e o limite de quantificação foi de 12 ng L-1. / [en] The aim of the present work was to develop analytical methods capable of determining mercury species such as methylmercury (CH3Hg), ethylmercury (CH3CH2Hg), inorganic mercury (Hg2+, Hg0), in produced water (PW) and urine, as well as thiomersal C9H9HgNaO2S) in effluent from a pharmaceutical industry and in urine. Despite many methods for quantifying mercury species are reported, few studies address speciation in PW, sample known to have high oil and salt contents. Besides, the use of nanomaterials such as graphene quantum dots (GQDs) alone or decorating titanium dioxide nanoparticles (GQDs-TiO2 NPs) were used as photocatalytic agents to produce the detected elemental mercury. The analytical techniques used for total mercury detection and mercury speciation were multipath cold vapor atomic absorption spectrometry (multipath˗CV˗AAS) and gas chromatography cold vapor atomic fluorescence spectrometry (GC˗CV˗AFS). In the first work, the photo-degradation of thiomersal has been achieved using visible light and GQDs, obtained from hydro-exfoliation of citric acid and glutathione, as catalysts. The generated Hg0 (using adjusted experimental conditions) was detected by multipath-CV-AAS, enabling quantification of thiomersal at values as low as 20 ng L-1 even in complex samples as aqueous effluents from the pharmaceutical industry and in the urine. The reaction kinetic (pseudo-first-order with k = 0.11 min-1 ) was determined. The second work provided a speciation method for mercury in PW using multipath-CV-AAS. Under adjusted salt and oil contents (by dilution and centrifuging), a sample aliquot was treated with SnCl2, leading to the Hg0 quantified as the original inorganic mercury. A second sample aliquot was exposed to UV (under optimized conditions) that promoted oxidation of CH3Hg to Hg2+, which was then reduced, with SnCl2, producing the Hg0 relative to the total mercury content in the sample. The CH3Hg content was obtained by the difference in results achieved for both aliquots. Matrix effects imposed by oil and salt were studied, and although affecting the intensity of the mercury time profile, quantification was successfully achieved by matrix-matched standards containing NaCl and mineral oil.

[pt] Um tipo de resina epoxídica (RE) foi modificada com polibutadieno líquido hidroxilado (PBLH) a partir da mistura física de ambos os componentes (EPH) ou a partir da obtenção de copolímeros em bloco da resina epoxídica com PBLH funcionalizado com grupos isocianato (EPI) e carboxila (EPA). Foi realizado um estudo do comportamento mecânico desses sistemas epoxídicos, após a cura com um endurecedor a base de aminas, antes e após envelhecimento. Também foram avaliadas as propriedades adesivas, antes e após envelhecimento, através de ensaios com juntas de topo e juntas sobrepostas simples fabricadas com esses adesivos e com substratos de aço. O estudo do envelhecimento abrangeu absorção de água a temperatura ambiente e envelhecimento térmico. Foi possível concluir que a condição de pós-cura estabelecida em um trabalho anterior não acarretou na densidade máxima de ligações cruzadas dos sistemas e isto afetou o comportamento dos mesmos após os envelhecimentos. Para as condições de cura e pós-cura aplicadas, a água, no período de tempo estudado, acarretou na plastificação dos sistemas, mas não afetou as propriedades adesivas das juntas fabricadas com os adesivos RE, EPA e EPI. Já o tratamento de envelhecimento térmico a 150oC por 7 dias acarretou na queda de algumas propriedades mecânicas, mas teve o efeito distinto de melhorar as propriedades adesivas das juntas fabricadas com EPI, EPH e EPA em relação à carga de ruptura, todavia resultando num aumento da rigidez efetiva dessas juntas. / [en] A kind of epoxy resin was modified with hydroxyl- terminated polybutadiene (HTPB), using a physical blend of both components (EPH) or using a block copolymer of HTPB-RE. The block copolymers were prepared by reacting RE with isocyanate-funcionalized HTPB (EPI) or carboxyl- funcionalized HTPB (EPA). The cure agent was a blend of amines. A study of the mechanical behavior of these systems was carried out, before and after aging. Also the adhesive properties were evaluated, before and after aging, testing bonded joints (both butt and single-lap) manufactured with these adhesives and employing a steel adherent. This ageing study enclosed water absorption, at ambient temperature, and thermal aging. It can be concluded that the condition of post-cure, established in a previous work, did not promote the maximum crosslink density of the systems and this affected the behavior of these systems after aging. Considering the conditions of cure and post-cure and the period of time applied in this work, the water caused the plasticization of the systems, but it did not affect the adhesive properties of the joints manufactured with the adhesives RE, EPA and EPI. Considering the thermal aging treatment at 150oC during 7 days, it caused the decrease of some mechanical properties, but it had the distinct effect to improve the adhesive properties of the joints manufactured with EPI, EPH and EPA regarding the rupture load, however resulting in an increase of the joints stiffness.

[pt] O presente trabalho apresenta um estudo experimental da distribuição da fuligem e de hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (PAH) em chamas laminares não pré-misturadas de etileno e ar, mediante o uso de técnicas de diagnóstico espectroscópico, num queimador tipo co-flow. Para este fim são aplicadas as técnicas de fluorescência induzida por plano laser e incandescência induzida por plano laser, com excitação no espectro ultravioleta. Bandas espectrais de detecção centradas em 340, 400, 450, 500, 550 nm são empregadas para caracterizar diferentes PAH, aproveitado o fenômeno do deslocamento do espectros de fluorescência para o infravermelho, conforme se incrementa sua massa molecular. A técnica de extinção laser é utilizada para calibrar os resultados de incandescência e obter a fração volumétrica de fuligem. A radiação espontânea emitida pela fuligem é utilizada para medir a temperatura pela técnica de termometria em duas cores. A comparação dos resultados obtidos com uma detecção simultânea (0 ns) e atrasada (50 ns) com respeito ao pulso laser permite discriminar entre as regiões onde estão presentes PAHs e fuligem ou apenas fuligem. Os resultados mostram que na região mais fria, perto da entrada de combustível, apenas existem PAH. Seguindo esta região, numa zona de altura intermediária e mais quente, tanto a fuligem como o PAHs coexistem até a o ponto de máxima fração volumétrica integrada de fuligem. O deslocamento no sentido vertical da distribuição de fluorescência é observado com o aumento do comprimento de onda de detecção, o que é consistente com o crescimento do tamanho de PAH e sua progressiva transformação em fuligem. A distribuição de PAH e da fuligem é investigada como função da vazão de combustível. A fração volumétrica de fuligem apresenta uma distribuição clássica, cujo valor se incrementa com a vazão de combustível, enquanto que a temperatura medida diminui. / [en] This work presents an experimental study of soot and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) distribution in axisymmetric ethylene-air non-premixe laminar flames using spectroscopic diagnostic in a co-flow target burner. For this purpose, are applied laser-induced fluorescence and laser-induced incandescence techniques with UV excitation. Spectral detection bands centered at 340, 400, 450, 500, 550 nm are employed to characterize PAH, using the infrared fluorescence spectra displacement phenomenon with the molecular mass increase. The incandescence is captured at 400 nm and the laser extinction technique is used to calibrate the signal, and, thus to obtain the soot volume fraction at the reaction zone. The soot spontaneous emitted radiation is used to measure the temperature by the two-color pyrometry technique. The comparison between results with prompt (0 ns) and delayed (50 ns) detection, with respect to the laser pulse, allows to discriminate the regions between soot precursors (PAH) and soot. The results show that, in the colder region, near the fuel inlet, PAH exist only. Following this region, in an intermediate warmer zone, both soot and PAH appear to coexist until the point of maximum integral soot volumetric fraction. A vertical displacement of the fluorescence distribution with increasing detection wavelength is observed, which is consistent with PAH size growth and with its progressive transformation into soot. PAH and soot distribution are investigated as a function of the fuel flow rate. The soot volumetric fraction exhibits a classical distribution, whose value increases with the fuel flow rate, whereas the measured temperature decreases, exhibiting a singular behavior in the region where the soot is formed.

[pt] A investigação da geometria quântica em semicondutores e isoladores tornou-se significativa devido às suas implicações nas características dos materiais. A noção de geometria quântica surge considerando a métrica quântica do estado de Bloch da banda de valência, que é definido a partir da sobreposição dos estados de Bloch em momentos ligeiramente diferentes. Ao integrar a métrica quântica em toda a zona de Brillouin, introduzimos uma quantidade que chamamos de número de fidelidade, que significa a distância média entre estados de Bloch adjacentes. Além disso, apresentamos um formalismo para expressar o número de fidelidade como um marcador de fidelidade local no espaço real que pode ser definido em qualquer sítio da rede. O marcador pode ser calculado diretamente diagonalizando o hamiltoniano da rede que descreve o comportamento das partículas na rede. Posteriormente, o conceito de número e marcador de fidelidade é estendido para temperatura finita utilizando a teoria de resposta linear, conectando-os a medições experimentais que envolvem analisar o poder de absorção óptica global e local quando o material é exposto à luz linearmente polarizada. Particularmente para materiais bidimensionais, a opacidade do material permite a determinação direta do número de fidelidade espectral, permitindo a detecção experimental do número de fidelidade. Finalmente, um marcador de fidelidade não local é introduzido considerando a divergência da métrica quântica. Este marcador é postulado como um indicador universal de transições de fase quântica, assumindo que o momento cristalino permanece um número quântico válido. Este marcador não local pode ser interpretado como uma função de correlação dos estados de Wannier, que são funções de onda localizadas que descrevem estados eletrônicos em um cristal. A generalidade e aplicabilidade destes conceitos são demonstradas através da investigação de vários isoladores topológicos e transições de fase topológicas em diferentes dimensões. Essas descobertas elaboram o significado dessas quantidades e sua conexão com vários fenômenos fundamentais na física da matéria condensada. / [en] The investigation of quantum geometry in semiconductors and insulators has become significant due to its implications for material characteristics. The notion of quantum geometry arises by considering the quantum metric of the valence-band Bloch state, which is defined from the overlap of the Bloch states at slightly different momenta. By integrating the quantum metric through-out the Brillouin zone, we introduce a quantity that we call fidelity number, which signifies the average distance between adjacent Bloch states. Furthermore, we present a formalism to express the fidelity number as a local fidelity marker in real space that can be defined on every lattice site. The marker can be calculated directly by diagonalizing the lattice Hamiltonian that describes particle behavior on the lattice. Subsequently, the concept of the fidelity number and marker is extended to finite temperature using linear-response theory, connecting them to experimental measurements which involves analyze the global and local optical absorption power when the material is exposed to linearly polarized light. Particularly for two-dimensional materials, the material s opacity enables straightforward determination of the fidelity number spectral, allowing for experimental detection of the fidelity number. Finally, a nonlocal fidelity marker is introduced by considering the divergence of the quantum metric. This marker is postulated as a universal indicator of quantum phase transitions, assuming the crystalline momentum remains a valid quantum number. This nonlocal marker can be interpreted as a correlation function of Wannier states, which are localized wave functions describing electronic states in a crystal. The generality and applicability of these concepts are demonstrated through the investigation of various topological insulators and topological phase transitions across different dimensions. These findings elaborate the significance of these quantities and their connection to various fundamental phenomena in condensed matter physics.

[pt] A geometria quântica na física da matéria condensada nos permite entender várias propriedades geométricas dos estados da zona de Brillouin, como a curvatura de Berry e a métrica quântica. Especialmente em relação a esta última, foram observados estudos que mostram sua relação com a supercondutividade. Motivados por estas investigações, esta dissertação visa investigar as propriedades geométricas quânticas de supercondutores singletos, como os tipos s-wave e d-wave, e identificar sua relação com várias respostas eletromagnéticas. Começamos mostrando a descrição desses supercondutores através da teoria do campo médio, posteriormente analisando sua métrica quântica, que é definida pela sobreposição de dois estados de quasihole em momentos ligeiramente diferentes. Subsequentemente, estudamos o número de fidelidade, que é definido como a integração de momento da métrica quântica e representa a distância média entre estados de quasihole vizinhos. Além disso, expressamos esse número de fidelidade como um marcador de fidelidade definido localmente em cada sítio da rede, o que nos permite observar o efeito de impurezas não magnéticas nesse marcador. Para supercondutores de tipo s-wave, mostramos que respostas eletromagnéticas como a absorção no infravermelho estão relacionadas à métrica quântica, enquanto, por outro lado, a corrente paramagnética e a função dielétrica estão relacionadas ao número de fidelidade, que por sua vez é determinado pelo comprimento de coerência. Por outro lado, para supercondutores de tipo d-wave, observamos que sua métrica quântica mostra um comportamento singular e que seu número de fidelidade diverge. O resultado mais relevante desta dissertação é que descobrimos que supercondutores singletos, descritos pela teoria do campo médio BCS, exibem uma métrica quântica não trivial, e que para supercondutores de tipo s-wave as respostas eletromagnéticas mencionadas estão diretamente relacionadas à geometria quântica, o que não havia sido encontrado anteriormente. / [en] Quantum geometry in condensed matter physics allows us to understand various geometric properties of the Brillouin zone states, such as the Berry curvature and the quantum metric. Especially in relation to the latter, studies have been observed that show its relationship with superconductivity. Motivated by these investigations, this dissertation aims to investigate the quantum geometric properties of singlet superconductors, such as s-wave and d-wave types, and identify their relation to various electromagnetic responses. We begin by showing the description of these superconductors through mean field theory, subsequently analyzing their quantum metric, which is defined by the overlap of two quasihole states at slightly different momenta. Subsequently, we study the fidelity number, which is defined as the momentum integration of the quantum metric and represents the average distance between neighboring quasihole states. Furthermore, we express this fidelity number as a fidelity marker defined locally at each lattice site, which allows us to observe the effect of non-magnetic impurities on this marker. For s-wave superconductors, we show that electromagnetic responses such as infrared absorption are related to the quantum metric, while on the other hand, the paramagnetic current and the dielectric function are related to the fidelity number, which in turn is determined by the coherence length. On the other hand, for d-wave super-conductors, we observe that their quantum metric shows a singular behavior and that their fidelity number diverges. The most relevant result of this dissertation is that we have discovered that singlet superconductors, described by the BCS mean field theory, exhibit a nontrivial quantum metric, and that for s-wave superconductors the aforementioned electromagnetic responses are directly related to the quantum geometry, which has not been found previous.

[pt] Este trabalho teve como objetivo comparar as diferentes influências que aditivos e tratamentos térmicos têm sobre as propriedades ópticas e elétricas de filmes finos semicondutores formados por polímeros contendo principalmente bitiofenos e fluorenos. Os polímeros contendo tiofenos em sequência, como o poli[(9,9-dioctilfluorenil-2,7-diil)co-bitiofeno] (F8T2), apresentam conformações cis e trans dependente da posição relativa dos átomos de enxofre, tendo suas propriedades alteradas de acordo com a proporção entre os domínios de ambas as conformações em um mesmo filme. Os átomos de iodo presentes no aditivo 1,8- diiodooctano são tidos como uma possível forma de alterar os agregados nesse polímero e, consequentemente, alterar as propriedades físicas do filme formado. Para aumentar o entendimento sobre os átomos diferentes de carbono e hidrogênio nos aditivos foram estudados os efeitos dos aditivos 1,8-diiodooctano, 1,8- octanoditiol e octano, que contém dois iodos, dois enxofres e não contém heteroátomos, respectivamente, em sua composição. Além disso, foi estudada a introdução do polímero PMMA (polimetilmetacrilato) de forma que alterasse a estrutura interna do filme fino e também foram estudados tratamentos térmicos em diferentes temperaturas, uma vez que parâmetros como tempo de evaporação do solvente também influenciam a formação e as propriedades do filme após seu crescimento. Outro ponto de interesse foi justamente a composição dos polímeros, para tal, foram estudados, além do F8T2, os polímeros poli(9,9-dioctilfloureno) (PFO), poli(9,9-dioctilfluoreno-cobenzotiadiazol) (F8BT) e poli(3-hexiltiofeno-2,5-diil) regiorregular (rrP3HT). Eles são formados, respectivamente, por bitiofenos e fluorenos, apenas fluorenos, fluorenos e benzotiadiazol e apenas politiofenos. Dessa forma, seria possível isolar as contribuições de cada grupo isolado e combinados com grupos que permitem ou não a mudança entre conformações. Os filmes foram depositados em substratos de vidro pela técnica de spin-coating e a caracterização foi feita com medidas de absorção, fotoluminescência e FTIR. Quando possível, foram realizadas medidas CELIV e corrente-tensão de dispositivos fotovoltaicos usando os polímeros como camada doadora de elétrons. Com este trabalho foi possível variar as intensidades dos picos de absorção e alterar o gap de energia dos polímeros. Destacando a ação do DIO, observou-se que a conformação cis do F8T2 é maximizada quando se utiliza 1 por cento do aditivo. Além disso, o DIO também aumenta a porcentagem de fase beta do PFO. Já para o P3HT, foi constatado um aumento no ordenamento do filme. / [en] This work aimed to compare the different influences that additives and heat treatments have on the properties of semiconductor thin films formed by polymers containing mainly bitiophenes and fluorenes. Polymers containing thiophenes in sequence, such as poly[(9,9-dioctylfluorene-2,7-diyl)co-bithiophene] (F8T2), have cis and trans conformations depending on the relative position of the sulfur atoms, having their optical and electrical properties altered according to the proportion between the domains of both conformations in the same film. The iodine atoms present in the additive 1,8-diiodooctane are considered as a possible way to change the aggregates in this polymer and, consequently, change the physical properties of the formed film. To increase the understanding of the atoms other than carbon and hydrogen in the additives, the effects of the additives 1,8-diiodooctane, 1,8- octanodithiol and octane, which contain two iodines, two sulfur and do not contain heteroatoms, respectively, were studied. In addition, the introduction of the PMMA (polymethylmethacrylate) polymer was studied in order to alter the internal structure of the thin film and, also, heat treatments at different temperatures were studied, since parameters such as solvent evaporation time and the available thermal energy also influence the formation and properties of the film after its growth. Another point of interest was precisely the composition of the polymers. For this purpose, in addition to F8T2, the polymers poly(9,9-dioctylflourene) (PFO), poly(9,9-dioctylfluorene-cobenzothiadiazole) (F8BT) and regioregular poly(3- hexylthiophene-2,5-diyl) (rrP3HT) were studied. They are formed, respectively, by bitiophenes and fluorenes, only fluorenes, fluorenes and benzothiadiazole and only polythiophenes. In this way, it would be possible to isolate the contributions of each isolated and combined groups that allow or not to change between conformations. The films were deposited on glass substrates using the spin-coating technique and the characterization was done via absorption, photoluminescence and FTIR measurements. When possible, CELIV and current-voltage measurements of photovoltaic devices were performed using the polymers as an electron donor layer. With this work it was possible to vary the intensities of the absorption peaks and to change the energy gap of the polymers. Highlighting the action of DIO, it was observed that the cis conformation of F8T2 is maximized when 1 percent of the additive is used. In addition, DIO also increases the percentage of beta phase of PFO. For P3HT, on the other hand, there was an increase in the ordering of the film.

[pt] O presente trabalho aborda o desenvolvimento de sistemas de detecção de gases na região do infravermelho. Conceitos fundamentais sobre a teoria eletromagnética da luz e como o sinal luminoso pode ser absorvido por gases é apresentado na etapa inicial. Em seguida, são apresentados novos métodos de detecção utilizando fibras ópticas através de simulações eletromagnéticas destas fibras e por observações de medições em laboratório. O software utilizado é o Optiwave. Um sistema de interrogação baseado em um laser em anel é desenvolvido para o comprimento de onda em 2000 nm. São aplicados dispositivos ópticos, fibras padrão, fibras micro estruturadas como elementos constituintes de sistemas de detecção de gases. Adicionalmente, um método de detecção coerente homodina e um subsistema capaz de detectar variações do índice de refração até pelo menos a sexta casa decimal são introduzidos, discutidos e propostos como novas técnicas a serem utilizadas na detecção e medição de gases. O desenvolvimento das técnicas aqui propostas tem ainda por finalidade segurança industrial e ambiental, avaliação de riscos de explosões, e no controle de vazamentos, emissões e poluição atmosférica. / [en] This thesis discusses the development of gas detection systems in the infrared region. Fundamental concepts on the electromagnetic theory of light and how the light signal can be absorbed by gases is shown in the initial stage. Then, the possibility of new optical fiber detection methods is presented using electromagnetic simulations and laboratory observations activities. The software used is the Optiwave. A scanning system based on laser ring is designed for the wavelength of 2000 nm. In this step, the study of Bragg gratings is explored. Other systems using optical devices, Micro structured optical fibers, coherent homodyne systems are presented and realized. Besides, a subsystem able to detect at least 10- 6 variations of the refraction index is introduced and evaluated as a gas detection application. All procedures presented can also be activated in industrial security, environment and atmospheric pollution evaluation, gas leakage, and gas blasts risks.