[pt] Nanopartículas metálicas apresentam um pico no espectro de absorção devido ao efeito de LSPR (Localized Surface Plasmon Resonance – Ressonância de Plasmon de Superfície Localizado). A posição espectral do pico depende da forma, do tamanho, do material das nanopartículas e do índice de refração do meio em que se encontra. Conhecendo como a posição espectral deste pico varia de acordo com o índice de refração externo, pode-se utilizar, em princípio, estas nanopartículas como elemento sensor para medir a refração de líquidos e gases. Um sensor de índice de refração foi desenvolvido fabricando-se nanopartículas metálicas na extremidade de uma fibra óptica. Estas nanopartículas foram fabricadas a partir de um filme de ouro evaporado na extremidade de uma fibra óptica que depois foi aquecida. As nanopartículas assim formadas possuem uma distribuição não homogênea de forma e tamanho. De forma a se obter um maior controle do tamanho e da forma das nanopartículas metálicas fabricadas para o desenvolvimento de um sensor óptico com maior controle dos parâmetros, foi investigada nesta dissertação a formação de nanopartículas de prata por síntese química. Diferentes processos para a síntese foram investigados. As nanopartículas de prata localizadas na extremidade da fibra óptica foram caracterizadas quanto à resposta do sinal de LSPR quando as nanopartículas estavam em contato com meios com diferentes índices de refração. Visando ainda a investigação de sistemas de fibras ópticas com aplicação em sensoriamento, foi realizada uma simulação da deformação de cavidades elípticas formadas no interior de fibras ópticas quando estas estão sujeitas à aplicação de uma tensão longitudinal da fibra. Este tipo de cavidade pode ser usada como sensor de deformação devido à interferência das múltiplas reflexões no interior da cavidade. / [en] Metallic nanoparticles show a peak in the absorption spectrum due to the Localized Surface Plasmon Resonance (LSPR) effect. The position of this peak depends on the shape, size and the type of the nanoparticles as well as on the refractive index of the surrounding media. From the dependence of the position of the peak with the external refractive index, it is possible to use these nanoparticles as a sensor element to measure the refractive index of liquids and gas. A refractive index sensor was developed with nanoparticles deposited at the end face of an optical fiber. These nanoparticles, fabricated from a heated gold film deposited at the end face of the fiber, have a non homogenous distribution of size and form. In order to obtain a better control of the size and form of the fabricated metallic nanoparticles, aiming the development of an optical sensor with control of the involved parameters, it was investigated in this work the formation of silver nanoparticles by chemical synthesis. Furthermore, extending the investigation of fiber optics systems with applications on sensing, it was performed a simulation of the deformation of elliptical air cavities, formed in the interior of optical fibers, under the effect of longitudinal stress along the fiber. This type of system can be used as a deformation sensor due to the multiple interference reflections in the interior of the cavity.

[pt] Este trabalho investiga empiricamente como as taxas de negociação no mercado secundário de debêntures se correlacionam com mudanças na atividade econômica do país. A base de dados analisada se refere a debêntures com remuneração indexada a CDI (mais) spread de janeiro de 2010 até dezembro de 2019. Para isso, criou-se um Índice de Spread de Crédito, visando ser um indicador da atividade econômica. Em um segundo passo, o Índice é decomposto em um componente que captura a expectativa de default das companhias, observando seus dados dos balanços financeiros, e um componente residual – o Excess Bond Premium. Em linha com a literatura, o estudo sugere que um aumento do Excess Bond Premium evidencia uma redução na oferta de crédito, assim como uma alta nas taxas das debêntures, o que, segundo a teoria estudada, leva a uma desaceleração na atividade econômica. O estudo sugere que um aumento de 100 basis points no Excess Bond Premium leva a uma retração de aproximadamente 4,2 por cento na taxa de crescimento do PIB. / [en] This paper empirically investigates how trading rates in the secondary corporate bond s market correlate with changes in the country s economic activity. The database consists of corporate bonds with floating rates tied to CDI (plus) spread from January 2010 to December 2019. For this purpose, a Credit Spread Index was created, aiming to be an indicator of economic activity. The second step was to decompose the Index into a component that captures companies default expectations, observing their financial statement data, and a residual component – the Excess Bond Premium. In line with references, the paper suggests that an increase in Excess Bond Premium, generates a reduction in the supply of credit, as well as an increase in the rates of corporate bonds, which, according to the theory studied, leads to a slowdown in economic activity. The study suggests that an increase of 100 basis points in the Excess Bond Premium leads to a drop of 4.2 percent in GDP growth rate.

[pt] Desde o trabalho seminal conduzido por Schumpeter (1934), vários pesquisadores estudaram a relação entre os gastos com Pesquisa, Desenvolvimento & Inovação (P, D e I) e o desempenho das empresas, obtendo evidências contraditórias entre setores, tamanhos das empresas, geografia e graus de desenvolvimento dos mercados. Esta tese tem como objetivo propor, por meio de três ensaios, a criação de um índice que capture um conjunto de ações de empresas listadas na Brasil, Bolsa, Balcão (B3) que investem e declaram investir em P, D e I, bem como produtos financeiros, notadamente Exchange-traded Funds (ETFs), que, atrelados a este índice, possam contribuir para aumentar o volume de negócios das referidas ações, e assim encorajar mais empresas a se envolverem em atividades de P, D e I, bem como, para as que já o fazem, se comprometerem a divulgar essas ações ao mercado. Os resultados indicam ser possível formar uma carteira de empresas que declaram investimento em P, D e I de tal sorte que o desempenho dessas supere o principal benchmark do mercado brasileiro. Para o caso de produtos atrelados a essa carteira teórica, as evidências apontam para a necessidade de se observar o comportamento dos investidores nestes ativos em mercados emergentes como o brasileiro, bem como desenvolver mecanismos que garantam a aderência do produto ao índice, minimizando erros de precificação. / [en] Since the seminal work conducted by Schumpeter (1934), several researchers have studied the relationship between Research, Development and Innovation (R, D and I) expenditures and firms performance, with mixed outputs among sectors, firms sizes, geography, and markets degrees of development. This thesis aims to propose, through three essays, the creation of an index that captures a set of shares of companies listed in Brasil, Bolsa, Balcão (B3) that invest and declare to invest in R, D and I, as well as financial products, notably Exchange-traded funds (ETFs), which, linked to this index, can contribute to increase the volume of transactions of said shares, and thus contribute to more companies engaging in R, D and I activities, as well as, for those that already do, that commit themselves to divulge these actions to the market. The results indicate that it is possible to form a portfolio of companies that declare investment in R, D and I in such a way that their performance exceeds the main benchmark of the Brazilian market. For products linked to this theoretical portfolio, the evidence points to the need to observe the behavior of investors in these assets in emerging markets such as Brazil, as well as to develop mechanisms that guarantee the adherence of the product to the index, minimizing tracking errors.

[pt] O Índice de Desenvolvimento Humano (IDH) foi criado pela Organização das Nações Unidas (ONU) em 1975, sendo um índice composto que mede a obtenção da média do país em três aspectos básicos que são a expectativa de vida, a educação e a renda familiar. O IDH é um indicador alternativo ao Produto Nacional Bruto (PNB), que mede a riqueza de uma nação, acrescentando a este dois indicadores sociais abrangentes, a saber: a educação e a saúde. O IDH torna-se útil na medida em que chama a atenção das pessoas responsáveis politicamente pelo país, no sentido de se aterem mais à área social, ou seja, de verificarem como está o desenvolvimento integral do país permitindo inclusive a comparação com outros. Além do IDH, o estudo descreve índices que medem a condição humana, HPI-1 e HPI- 2, para medirem índices de pobreza em países em desenvolvimento e em países selecionados, o GDI e GEM, que são índices relacionados ao sexo, tanto para desenvolvimento como participação e o IDH-M que é um índice apropriado para municípios. O estudo faz também um diagnóstico da situação do Brasil e de sua evolução, desde a criação do índice. Serão propostos modelos em pesquisa operacional para otimização do IDH, o que facilitará e agilizará a tomada de decisões por parte dos governantes, que poderão tomar suas decisões baseadas agora num modelo matemático que certamente trará mais retornos de investimento sobre o capital empregado. As variáveis principais do problema serão a saúde, educação e a renda da população. As soluções e sugestões a serem apresentadas terão como meta básica o menor custo e de mais rápida implementação. / [en] The Human Development Index (HDI) is a compound index that measures the levels of a country in three basic aspects: life expectancy, education level and the family income. The HDI indicates an alternative to the Gross Domestic Product (GDP), which measures the overall wealth of a country, adding two social indexes: the education pattern and the health level. The HDI is a useful index because it shows the social area to people who have political responsabilities in a country, suggesting them the evaluation of the country development including social aspects, and permitting the comparison with the other countries. Besides the HDI, the study describes indexes which measure the human condition, HPI-1 and HPI-2, of poverty in development and in selected countries, the GDI and GEM, which are gender related indexes to check development and participation, and the HDI-M which is an appropriate index to measure the human condition in an urban environment. The study makes a diagnosys of the Brazilian situation and evolution, since the creation of these indexes. The dissertation proposes HDI optimization models. Such proposal might simplify and improve the efficiency of the decision making process. In this way, public officials may take their decisions based on a mathematical model which will increase the ratio benefits and investment costs.

[pt] Valor em Risco -VaR- já é parte das ferramentas habituais que um analista financeiro utiliza para estimar o risco de mercado. Na implementação do VaR é necessário que seja estimados quantis de baixa probabilidade para a distribuição condicional dos retornos dos portfólios. A metodologia tradicional para o cálculo do VaR requer a estimação de um modelo tipo GARCH com distribuição normal. Entretanto, a hipótese de normalidade condicional nem sempre é adequada, principalmente quando se deseja estimar o VaR em períodos atípicos, caracterizados pela ocorrência de eventos extremos. Nesta situações a distribuição condicional deve apresentar excesso de curtose. O uso de distribuições derivadas do Teorema do Valor Extremos -TVE-, conhecidas coletivamente como GEV,associadas aos modelos tipo GARCH, tornou possível o cálculo do VaR nestas situações.Um parâmetro chave nas distribuições da família GEV é o índice de cauda, o qual pode ser estimado através do estimador de Hill. Entretanto este estimador apresenta muita sensibilidade em termos de variância e viés com respeito à fração amostral utilizada na sua estimação. O objetivo principal desta dissertação foi fazer uma comparação entre três métodos de escolha da fração amostral, recentemente sugeridos na literatura: o método bootstrap duplo Danielsson, de Haan, Peng e de Vries 1999, o método threshold Guillou e Hall 2001 e o Hill plot alternativo Drees, de Haan e Resnick 2000. A avaliação dos métodos foi feita através do teste de cobertura condicional de Christoffersen 1998, o qual foi aplicado às séries de retornos dos índices: NASDAQ, NIKKEY,MERVAL e IBOVESPA. Os nossos resultados indicam que os três métodos apresentam aproximadamente o mesmo desempenho, com uma ligeira vantagem dos métodos bootstrap duplo e o threshold sobre o Hill plot alternativo, porque este ultimo tem um componente normativo na determinação do índice de cauda ótimo. / [en] Value at Risk -VaR- is already part of the toolkit of financial analysts assessing market risk. In order to implement VaR it is needed to estimate low quantiles of the portfolio returns distribution. Traditional methodologies combine a normal conditional distribution together with ARCH type models to accomplish this goal. Albeit well succeed in evaluating risk for typical periods, this methodology has not been able to accommodate events that occur with very low probabilities. For these situations one needs conditional distributions with excess of kurtosis. The use of distributions derived from the ExtremeValue Theory -EVT-, collectively known as Generalized Extreme Value distribution -GEV-, together with ARCH type models have made it possible to address this problem ina proper framework. A key parameter in the GEV distribution is the tail index, which can be estimated by Hill s estimator. Hill s estimator is very sensible, in terms of bias and RMSE, to the sample fraction that is used in its estimation. The objective of this dissertation is to compare three recently suggested methods presented in the statistical literature: the double bootstrap method Danielsson, de Haan, Peng and de Vries 1999,the threshold method Guillou and Hall 2001 and the alternative Hill plot Drees, de Haan and Resnick 2000. The methods have been evaluated with respect to the conditional coverage test of Christoffersen 1998, which has been applied to the followingreturns series : NASDAQ, NIKKEY, MERVAL e IBOVESPA. Our empirical findings suggests that, overall the three methods have the same performance, with some advantage of the bootstrap and threshold methods over the alternative Hill plot, which has a normative component in the determination of the optimal tail index.

[pt] A seca é um dos desastres naturais mais críticos que tem efeitos devastadores sobre habitats naturais, ecossistemas e muitos setores econômicos e sociais. Devido a esses graves impactos dos eventos de seca, muitos estudos estão focados no monitoramento, previsão e análise de risco de secas para auxiliar os planos de preparação e medidas de mitigação. Esta tese propõe um sistema de monitoramento e alerta de secas na região do semiárido do Brasil, chamado Drought Risk Assessment Interface (DRAI), que se baseia em um índice composto de risco de seca. O índice de risco possui duas componentes: ameaça e vulnerabilidade. A ameaça considera indicadores meteorológicos, enquanto a vulnerabilidade considera variáveis sociais. Com base na opinião de especialistas de vários países do mundo, com mais de 10 anos de experiência na área, foi definido o peso de cada um desses indicadores usando o processo de hierarquia analítica (AHP - Analytical Hierarchy Process). Os resultados foram comparados com outros índices de seca com o intuito de validar o índice proposto. Em seguida, foram levantados os principais sistemas de monitoramento e alertas em nível nacional e internacional e, então, foi proposto um padrão para geração de alertas no DRAI. Os alertas foram associados à sete medidas de mitigação de risco de seca validadas por técnicos locais. O DRAI tem como usuário final, além de outros pesquisadores, as Defesas Civis que poderão atuar diretamente nas ações de mitigação dos riscos. Como pesquisas futuras, sugere-se a automatização da coleta dos dados que compõem o índice de ameaça bem como a aplicação do estudo para todo o território brasileiro. / [en] Drought is one of the most critical natural disasters that have devastating effects on natural habitats, ecosystems and many economic and social sectors. Due to these severe impacts of drought events, many studies are focused on monitoring, forecasting and analyzing drought risk, to help with drought preparedness plans and mitigation measures. This study presents a drought early warning system in the semiarid region of Brazil, called the Drought Risk Assessment Interface (DRAI), which is based on a composite index of meteorological drought risk. The risk index has two components: hazard and vulnerability. The hazard considers meteorological indicators while the vulnerability considers social variables. Based on the opinion of experts from several countries in the world, with more than ten years of experience in the field, we define the weight of each of these indicators using the analytical hierarchy process (AHP). Then, the main early warning systems at national and international level were raised and then, a standard for generating warnings in the DRAI was proposed. The warnings were associated with seven drought risk mitigation measures validated by local technicians. DRAI has as its end user, in addition to other researchers, Civil Defenses that can act directly in risk mitigation actions. Finally, the system and its main features are presented. As future research, we suggest automating the collection of data that make up the hazard index as well as applying the study to the entire Brazilian territory.

[pt] Arnold no seu trabalho The asymptotic Hopf Invariant and its applications de 1986, considerou sobre um domínio (ômega maiúsculo) compacto de R3 com bordo suave e homología trivial campos X e Y de divergência nula e tangentes ao bordo de (ômega maiúsculo) e definiu o índice de enlaçamento assintótico lk(X; Y ) e o invariante de Hopf associados a X e Y pela integral I(X; Y ) igual a (integral em ômega maiúsculo de alfa produto d-beta), onde (d-alfa) igual a iX-vol e (d-beta) igual a iy-vol, e mostrou que I(X; Y ) igual a lk(X; Y ). Agora, no presente trabalho estenderemos estas definições de índices de enlaçamento assintótico lk(fi maiúsculo,xi maiúsculo) e de invariante de Hopf I(fi maiúsculo,xi maiúsculo), onde (fi maiúsculo) e (xi maiúsculo) são ações de Rk e de Rs, k mais s igual a n-1, respectivamente de difeomorfismos que preservam volume em (ômega maiúsculo n) a bola unitária fechada em Rn e mostraremos que lk (fi maiúsculo, xi maiúsculo) igual a I(fi maiúsculo,xi maiúsculo). / [en] V.I. Arnold, in his paper The algebraic Hopf invariant and its applications published in 1986, considered a compact domain (ômega maiúsculo) in R3 with a smooth boundary and trivial homology and two divergence free vector fields X and Y in (ômega maiúsculo) tangent to the boundary. He defined an asymptotic linking invariant lk(X; Y ) and a Hopf invariant associated to X and Y by the integral I(X; Y ) equal (integral em ômega maiúsculo de alfa produto d-beta) where (d-alfa) equal iX-vol e (d-beta) equal iy- vol. He showed that que I(X; Y ) equal lk(X; Y ). In the present work we extend these definitions of the asymptotic linking invariant lk(fi capital letter,xi capital letter) and the Hopf invariant I(fi maiúsculo,xi capital letter) where (fi capital letter) and (xi capital letter) are actions Rk and Rs, k plus s equal n-1 by volume preserving diffeomorphisms, on the closed unit ball (ômega capital letter n) in and we show lk (fi capital letter, xi capital lette r equal I(ficapital letter ,xi capital letter).

[pt] A contaminação do solo nos postos de serviço é um risco ambiental associado à atividade de distribuição de derivados de petróleo que precisa ser controlado. O aumento deste risco está diretamente ligado à idade dos tanques e tubulações e à baixa qualidade na operação dos postos. Tais problemas vêm sendo minimizados ao longo das duas ultimas décadas graças à utilização de equipamentos mais modernos e das crescentes exigências ambientais. Nesta tese foi desenvolvido e testado em laboratório um equipamento de controle ambiental, baseado em tecnologia de sensores a fibra óptica, para a detecção de vazamentos em tanques jaquetados (dupla parede). A detecção de vazamentos neste tipo de tanque tornou-se uma exigência dos órgãos de proteção ambiental. O uso de tanques jaquetados com sistema de detecção permite que seja evitado o contato dos fluidos combustíveis com o solo, pois, uma vez rompida a parede interna de aço carbono do tanque, o sistema acusa a presença de hidrocarbonetos no interstício do tanque. Outrossim, a discriminação do fluido quando ocorrido o vazamento é importante para que se possa detectar mais facilmente se o rompimento se deu na parede interna ou externa do tanque, possibilitando um rápido diagnóstico e a conseqüente tomada de medidas corretivas do problema. Com a evolução legislativa no campo ambiental e o foco do Poder Público na garantia de uma maior qualidade de vida, o País está passando por um momento de transição onde, em um curto espaço de tempo, quase que 70 por cento dos tanques em operação deverão ser substituídos. Dessa feita, o equipamento para monitoramento ambiental desenvolvido nesta tese visa também tornar economicamente possível a substituição do atual parque de tanques por novos, já com sensores ópticos incorporados. / [en] Soil contamination due to leakage of hydrocarbon fuels from tanks in service stations is an environmental risk associated with the distribution segment of the petroleum industry. Such risk is closely related to ageing tanks and piping systems, as well as to the lack of quality assurance practices in service stations. This problem is being reduced during the last two decades, mainly due to use of modern equipment that must adhere to more rigid environmental legislation. In this thesis, an optical fiber sensor, able to discriminate different liquids, has been developed as a part of a leakage detection system employed to monitor jacketed tanks used to store alcohol or hydrocarbon or fuels. Leakage detection in this type of storage tanks plays an important role to minimize problems due to soil contamination and is now required according to new environmental legislation. If fuel leaks through the carbon steel wall of jacketed tanks it will be contained, within an interstitial space, by the outer, fiber reinforced, polymeric wall of the tank. Presence of fluid in the interstitial space is monitored by the optical fiber sensor, which sends a warning to the service station operator, which immediately has to start maintenance procedures. The capability of discriminating different fuels will allow the operator to quickly identify from which tank compartment the leakage has originated, or, if water coming from the soil has been detected, that the outer wall of the tank has been damaged and needs to be repaired.

[pt] Nos últimos anos, tem aumentado o interesse no uso da transmissão de energia sem fio por acoplamento indutivo em muitas aplicações. Uma das maiores limitações dessa tecnologia é a distância de operação reduzida. Alguns trabalhos recentes sugerem usar materiais artificiais conhecidos como metamateriais para aprimorar a eficiência da transferência de potência ao longo da distância. Devido às suas propriedades eletromagnéticas únicas, tais como permeabilidade magnética negativa, metamateriais podem ser usados para amplificar as ondas evanescentes do campo próximo. No presente trabalho, é estudado o uso de metamateriais eletromagnéticos para aumentar o acoplamento indutivo por meio da amplificação do campo próximo. São apresentados cálculos analíticos e simulações dos metamateriais propostos. O melhoramento da eficiência na transferência de potência é apoiado por evidências experimentais. / [en] Over recent years, the interest in using inductive wireless power transmission for many applications has grown. One of the major limitations of this technology is the reduced operating distance. Some recent works have suggested using artificial materials known as metamaterials to improve the power transfer efficiency over distance. Due to their unique electromagnetic properties, such as negative permeability, metamaterials can be used to enhance the evanescent waves of the near field. In the present work, the usage of an electromagnetic metamaterial to increase the inductive coupling by means of enhanced evanescent waves is studied. Analytical calculations and numerical simulations of the proposed metamaterial are presented. The improvement of the power transfer efficiency is supported by empirical evidences.

[pt] Espectroscopia de ressonância plasmônica de superfície (SPR) é uma técnica óptica amplamente utilizada para monitorizar as alterações físicas ou químicas que ocorrem em uma interface metal - dielétrico. A medição simultânea da espessura e do índice de refração de filmes finos orgânicos, adsorvidos ou depositados sobre a superfície plana de um metal, requer duas medições independentes seguindo uma metodologia designada na literatura como método de duas cores ou método de dois meios. Na primeira, as duas medições são realizadas utilizando diferentes comprimentos de onda da radiação eletromagnética interagindo com a amostra. Na segunda, o índice de refração do meio externo (gás, líquido) é alterado entre as duas medições. Enquanto o primeiro método implica no conhecimento da função de dispersão da fase orgânica, o segundo só produz resultados precisos quando as moléculas orgânicas não interagem quimicamente com o fluido externo. Ambos os métodos apresentam dificuldades quando são aplicados à caracterização de materiais luminescentes orgânicos, os quais são na maior parte do tempo altamente reativos à umidade e ao contato com solventes orgânicos. Neste trabalho foi montado um espectrômetro de SPR automatizado. Primeiramente, ele foi testado na caracterização de amostras feitas no laboratório em termos do valor absoluto, e da homogeneidade das constantes ópticas da deposição metálica que suporta a onda de plasma. Nós demonstramos que medições precisas de constantes ópticas permitem a determinação do índice de refração de filmes finos orgânicos luminescentes, evaporados termicamente utilizando o método de substrato com dois metais. Este método, que até onde sabemos é apenas teorizado na literatura, foi aplicado a uma amostra encapsulada com um filme fino de Alq3 comercial. Além disso, a interface metal/Alq3 foi exposta a ar, e a degradação foi monitorada em tempo real, indicando uma diminuição progressiva do ângulo de ressonância da amostra. / [en] Surface Plasmon Resonance Spectroscopy (SPR) is an optical technique widely used to monitor the physical or chemical changes occurring at a metal-dielectric interface. The simultaneous measurement of the thickness and the index of refraction of organic thin films adsorbed or deposited on the metal flat surface require two independent measurements following a methodology commonly named in literature as Two-Colors Method or Two-Medium Method. In the first one, the two measurements are performed using different wavelength of the electromagnetic radiation interacting with the sample. In the second one the index of refraction of the external medium (gas, liquid) is changed between the two measurements.While the first method implies the knowledge of the dispersion function of the organic layer, the second one gives accurate results only when the organic molecules don t interact chemically with the external fluid. Both of these methods present difficulties when applied to the characterization of luminescent organic materials, most of the time highly reactive to humidity and to the contact with organic solvents. In this work an automated SPR spectrometer was assembled and first tested on the characterization of home-made samples in terms of the absolute value and homogeneity of the optical constants of the metal deposition supporting the plasma wave. We demonstrate that accurate measurements of such optical constants allow the determination of the index of refraction of thermally evaporated luminescent organic thin films using a Two-Metal Substrate Method. This method, to our knowledge only theorized up to now in literature, has been applied to an encapsulated sample containing a thin film of commercial Alq3. Further, the degradation of the metal/Alq3 interface exposed to air has been real time monitored indicating a progressive drop in the angle of resonance of the sample.