Os ânions inorgânicos nitrato (NO3-) e nitrito (NO2-) por muito tempo foram considerados produtos finais inertes do metabolismo do óxido nítrico (NO) e constituintes indesejáveis da dieta. Entretanto, é crescente o interesse das potenciais reações que podem se processar em meio fisiológico e, que envolvem especialmente o íon nitrito mediadas por complexos de metais de transição. Ferro-heme presente em proteínas como a mioglobina podem formar complexos porfirínicos com NO, gerando espécies que podem atuar principalmente como catalisadores em diversas vias biológicos importantes. Complexos com NOx coordenado a ferro-heme estão envolvidos tanto no processo da cura da carne (pigmentação da carne), como em processos redox, nos quais são capazes de oxidar substratos indiretamente pela produção de espécies reativas ou diretamente por reações de transferência de átomo de oxigênio (TAO). Os lipídeos, constituintes celulares fundamentais na composição de membranas e lipoproteínas, podem servir como substratos para essas reações e, sua oxidação pode ocasionar danos ao organismo. Tióis, importantes antioxidantes e constituintes de proteínas, também podem participar desse tipo de reações e, conseqüentemente gerar danos ao organismo. Considerando que o mecanismo e os parâmetros cinéticos e termodinâmicos destas reações ainda não foram completamente estabelecidos para explicar a vasta funcionalidade destes complexos, o presente projeto de pesquisa visa proporcionar um melhor conhecimento das reações redox envolvendo NOx e mediadas por porfirinas de ferro em alimentos e sistemas biológicos. / For long time, the anions nitrate (NO3-) and nitrite (NO2-) were considered inert end products of nitric oxide (NO) metabolism and undesirable constituents of the diet. Currently, there is an increasing interest for potential reactions which may occur in physiological conditions involving specially the nitrite ion and mediated by transition metal complexes. Heme NOx iron complexes are involved in meat curing process (meat pigmentation) and are able to oxidize substrates indirectly generating reactive species or directly by oxygen atom transfer reactions (OAT). Lipids, fundamental cellular constituents of membranes and lipoproteins, and thiols, important antioxidants and protein constituents, may serve as substrates to OAT and their oxidation may promote damage to the organism Considering that the mechanism and kinetic and thermodinamic parameters of these reaction have not yet been fully elucidated to explain the varied functionality of these complexes, the present research project aim to bring a better understanding of redox reactions involving NOx mediated by iron porphyrins in foods and biological systems. Thiols, important antioxidants and protein constituents, may serve as substrates to OAT and their oxidation may promote damage to the organism. The present work aims to bring a better understanding of the mechanism, kinetic and thermodynamic parameters of the reaction involving nitrite mediated by iron-porphyrins in food and biological systems.

Soluções não-adiabáticas em coordenadas hiperesférica para sistemas coulombianos de três corpos são apresentadas. Energias altamente precisas para o estado fundamental do hélio são obtidas, pela primeira vez, no método adiabática hiperesferico (HAA). Com a inclusão de somente três curvas de potencial e os correspondentes acoplamentos, precisão de partes por milhão foram obtidas. Concluímos que o HAA, usado exaustivamente para descrever semi-quantitativamente sistemas atômicos e moleculares, não está mais obstruído pela falata de prescrição para se obter funções de onda de precisão arbritária para sitemas coulombianos. / Non-adiabatic solutions for the Coulombic three-body systems in hyperspherical coordinates are presented. Highly accurated energies for the helium ground state are obtained, by the first time, in the hyperspherical adiabatic approach (HAA). With the inclusion of only three potential curves and the corresponding couplings, precision of parts per million have been achieved. We conclude that the HAA, exhaustively used to describe semi-quantitatively both molecular and atomic systems, is no longer more hampered by the lack of prescription for the obtainment of arbitrary precision wave functions for Coulombic systems.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The comprehension of atomic models is a very importante fator to understand a variety of concepts associated to the field of natural sciences. Adding to this, the fact that chemistry teachers have many difficulties during their activities when they have to teach this subject in classroom is a common problem. It is also a fact that high school students often show limitations in understanding the scientific concepts required by this subject and, therefore, there is an urgente necessity in developing methodologies which could improve the traditional teacher work when in classroom. Bearing this in mind, this work aims to investigate how didactic activities based on series of experiments can augment the conceptual acquisition and the evolution of thought about atoms in high school students. The actual research problem to be analyzed here i show and under what ways, series of experimentations can potentialize the evolution of individuals regarding the concepts of atomic models. To carry that out, a study has been made with a group of students in a private school in the city of Santa Maria – RS, according to action research methods involving the conceptual theory profile proposed by Eduardo Mortimer. Three student grupos (A,B and C) and the project activities happened in four distinct moments: a pretest, a regular background lecture, the experiments and a posttest according to Brazilian educational standards. The experiments used optical spectroscopy to discuss atomic models. Pretests, individual lab notebooks, class quizzes and posttests allowed to evaluate the students and the method. The analysis allowed to conclude that the students showed considerable development in acquisition of concepts since they showed to reach more advanced levels of understanding of atomic models showing the potential of the proposed teaching method. It was also possible to assess that even reaching higher levels of understanding of atomic models, it is difficult for students to abandon noncientific zones like sensorialism and substantialism. This brings about the need of improvement of further classroom methods which allow the students to outcome nonscientific conceptions. This proposal, however, has great potential to be used as standard for the students to reach the fourth conceptual zone, which is the quantum states of simple atoms. / A compreensão dos modelos atômicos é um fator preponderante para o entendimento de uma enorme gama de conceitos associados à área de Ciências Naturais. De forma dissonante a este discurso, é de conhecimento comum que professores de Química têm grandes dificuldades durante sua atividade no que diz respeito ao ensino deste tópico. Fato é que os estudantes de Ensino Médio (EM) apresentam limitações na compreensão do assunto, logo há uma urgente necessidade em se pensar metodologias que superem as práticas docentes tradicionalmente empregadas em nossas salas de aula. Diante deste cenário, este trabalho tem como objetivo investigar como atividades didáticas baseadas em experimentos podem potencializar a evolução conceitual sobre o átomo em estudantes concluintes do EM. Sendo assim, buscou-se responder ao seguinte problema de pesquisa: como e em que medida a experimentação pode potencializar a evolução do perfil conceitual do átomo? Para isso, foi realizado um estudo sobre a evolução do perfil conceitual de átomo, no qual um grupo de estudantes participou de um projeto de ensino, que por meio de atividades experimentais, visava o ensino dos modelos atômicos. Realizado no contexto de uma escola particular de Educação Básica na cidade de Santa Maria - RS esta pesquisa deu-se segundo a perspectiva da pesquisa-ação, ao passo que o pesquisador atuava como professor destes estudantes. A fundamentação conceitual da pesquisa apoiou-se na noção de perfil conceitual proposta por Eduardo Mortimer. Participaram da proposta estudantes de terceiro ano do EM, que foram organizados em três grupos, aqui chamados de A, B e C e as atividades do projeto ocorreram em quatro momentos distintos: pré-teste; aula expositiva sobre os requisitos conceituais; realização dos experimentos; pós-teste. Os experimentos realizados utilizaram uma abordagem sob o viés da espectroscopia para discutir os modelos atômicos. Já a coleta de dados para a pesquisa ocorreu a partir da análise dos pré-testes, cadernos de experimentos, pós-testes e diários da prática pedagógica, elaborados pelo professor. Após a análise dos resultados pode-se evidenciar que os alunos apresentaram considerável evolução conceitual, já que demonstraram ter desenvolvido aprendizagens sobre os estágios mais avançadas do perfil conceitual do átomo. Concluiu-se também que mesmo aprimorando as concepções mais avançadas do perfil do átomo, os alunos não abandonaram totalmente as zonas não científicas, como sensorialismo e substancialismo. Diante disso, a partir dos resultados da pesquisa, conclui-se que a proposta deve ser aperfeiçoada, a fim de superar as dificuldades encontradas durante o trabalho, principalmente no sentido de propiciar aos alunos a superação das concepções não científicas que integram o perfil do átomo. Por fim, acredita-se que esta proposta tenha grande potencial para possibilitar a evolução conceitual, com ênfase à quarta zona do perfil conceitual, o estágio quântico do átomo.

Made available in DSpace on 2015-05-14T12:14:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 9771925 bytes, checksum: 18e09223967768516f9115888a6485b4 (MD5) Previous issue date: 2013-02-01 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The ability to manipulate the adsorption process is very desirable. The possibility of understanding and eventually modifying the underlying mechanism is an intriguing task in fundamental physics as well as useful for applications. Indeed, the ability to control the adsorption processes is motivated by the control of thin film growth, by exploring ways to transfer patterns to a surfaces in development of microelectronics, as well as by constructing nanometer-scaled structures which are very important in the development of quantum devices. A first theoretical proposal (De Silans et al. 2006) has been done on controlling the adsorption of cold alkali atoms in dielectric surfaces using laser light. In 2007, Balykin and co-workers (Afanasiev et al. 2007) demonstrated laser-induced adsorption of hot atoms on a surface. They reported that sending a powerful near resonant laser to the interface between a dielectric surface and an alkali vapour leads to the formation of a metallic thin film, and demonstrated the possibility of using such a technique for sub-micrometer lithography. The aim of this work is to systematically study the process of laser induced hot atomic cesium vapor adsorption so as to understand the underlying mechanism as well as to control the process. We monitor the rate of a thin film growth during an induced adsorption process onto a characterized crystalline surface (sapphire) for a prescribed set of experimental conditions in order to be able to decipher, at the atomic level, the rules governing the evolution of the growth (physisorption or chemisorption), and to explore ways to tailor the film shape (lithography). To probe the film growth, we detect the transmission of a He:Ne laser, thus monitoring the time evolutionof the film's thickness. In this way we obtain the growth rate as a function of experimental parameters (vapour density, laser frequency and power and surface temperature). The data obtained we used to model the physical processes involved in the light-induced adsorption. / A compreensão do mecanismo de adsorção tem sua importância tanto do ponto de vista fundamental, no que concerne a identificação das interações átomo e superfície, como também tem um forte apelo tecnológico. Controlar o processo de adsorção é motivado, por exemplo, pelo controle do crescimento de filmes finos, explorando maneiras de transferir padrões espaciais para uma superfície particularmente visando á litografia, com aplicações evidentes em microeletrônica. Com essa motivação geral estudamos nessa tese processos de interação de átomos com superfícies dielétricas na presença de lasers ressonantes. Uma primeira proposta de um mecanismo para controlar, via laser, o processo de adsorção de átomos alcalinos frios em uma superfície dielétrica foi apresentado em (De Silans et al. 2006). Em 2007, Balykin e colaboradores (Afanasiev et al. 2007) observaram o processo de adsorção de átomos alcalinos de um vapor térmico sobre uma superfície dielétrica. Eles relataram que incidindo um laser quase ressonante na interface dielétrico vapor alcalino formava-se um filme fino metálico e demonstram também a possibilidade de usar tal técnica para litografia sub-micrométrica. O objetivo desse trabalho é estudar sistematicamente o processo de adsorção induzida por laser de vapor atômico de césio térmico em uma superfície dielétrica, para compreender o mecanismo do processo que abre a possibilidade do controle desse processo de litografia. Desta forma, nós monitoramos a taxa de crescimento do filme em uma superfície de safira para um conjunto de condições experimentais com a finalidade de ser capaz de decifrar, no nível atômico, as regras que governam o crescimento do filme, e explorar maneiras de manipular o perfil do filme. Para sondar o crescimento do filme, nós monitoramos a transmissão de um laser não ressonante. Desta maneira, obtemos a taxa de crescimento do filme em função dos parâmetros experimentais (densidade do vapor, frequência e potência do laser e a temperatura da superfície). Os dados obtidos foram usados para modelar o processo físico envolvido, que nos permite descrever de forma bastante completa, as etapas desse processo de adsorção induzida por laser. Além desse estudo sistemático da adsorção induzida por laser, fizemos durante o desenvolvimento desse trabalho uma série de estudos de técnicas para a estabilização de laser semicondutores em uma transição atômica.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:19Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-03-30Bitstream added on 2014-06-13T20:40:13Z : No. of bitstreams: 1 souza_gvb_me_bauru.pdf: 3790655 bytes, checksum: 36b7d2cf1f9336099c7b86d22eaf6c33 (MD5) / Secretaria de Educação do Estado de São Paulo / São calculados os níveis de energia para o átomo de hidrogênio sob campo magnético uniforme, utilizando o método das diferenças finitas. Estes resultados, quando multiplicados pelo Rydberg efetivo (que depende da massa efetiva e da permitividade elétrica do meio) correspondem à solução do problema de um elétron ligado a uma impureza doadora rasa em um semicondutor sob campo magnético (caso isotrópico, parabólico, não degenerado). Os valores encontrados, para campo nulo, são comparados com a solução analítica. Para campos magnéticos não nulos as soluções são comparadas com resultados teóricos obtidos mediante o método variacional ou por expansão em séries de potências na direção radial. O efeito do campo magnético sobre os orbitais atômicos é analisado a partir da representação gráfica dos mesmos. Os valores numéricos das energias de transição são comparados com dados experimentais para impurezas doadoras rasas em GaN, GaAs e InP. / The energy levels of the hydrogen atom in a uniform magnetic field are calculated by using the finite difference method. The resulting energy levels, when multiplied by the effective Rydberg (that depends on the effective mass and the electric permittivity of the medium), correspond to the energy levels of an electron bound to a shallow donor impurity in a semiconductor (with non-degenerate, parabolic and isotropic conduction band) subject to a magnetic field. The results in the absence of the magnetic field are compared with the analytical solutions. For finite magnetic-field strengths, the solutions are compared with the results obtained by the variational method or through an expansion in a power series of the radial variable. The effect of the magnetic field on the atomic orbitals is analyzed with the aid of their graphical representation. The calculated transition energies are compared with experimental data for shallow donor impurities in GaN, GaAs e InP.

Soluções não-adiabáticas em coordenadas hiperesférica para sistemas coulombianos de três corpos são apresentadas. Energias altamente precisas para o estado fundamental do hélio são obtidas, pela primeira vez, no método adiabática hiperesferico (HAA). Com a inclusão de somente três curvas de potencial e os correspondentes acoplamentos, precisão de partes por milhão foram obtidas. Concluímos que o HAA, usado exaustivamente para descrever semi-quantitativamente sistemas atômicos e moleculares, não está mais obstruído pela falata de prescrição para se obter funções de onda de precisão arbritária para sitemas coulombianos. / Non-adiabatic solutions for the Coulombic three-body systems in hyperspherical coordinates are presented. Highly accurated energies for the helium ground state are obtained, by the first time, in the hyperspherical adiabatic approach (HAA). With the inclusion of only three potential curves and the corresponding couplings, precision of parts per million have been achieved. We conclude that the HAA, exhaustively used to describe semi-quantitatively both molecular and atomic systems, is no longer more hampered by the lack of prescription for the obtainment of arbitrary precision wave functions for Coulombic systems.

A energia não adiabática do estado fundamental para o átomo de hélio é obtida com o formalismo adiabático hiperesférico (HAA). Curvas de potencial, acoplamentos não adiabáticos e funções de canal são calculados por um procedimento numericamente exato baseado em uma expansão analítica das funções de canal. As equações radiais acopladas são resolvidas por técnicas usuais. A convergência do procedimento é investigada conforme os acoplamentos não adiabáticos são sistematicamente introduzidos. Com a inclusão, pela primeira vez, de onze curvas de potencial e funções de canal obtém-se uma energia para o estado fundamental que difere do melhor cálculo variacional por 0.1 partes por milhão. As forças de oscilador para as transições discretas do hélio na \"length-form\" e \"acceleration-form\" também são calculadas. Concluímos que o HAA não está mais obstruído pela falta de uma prescrição para se obter funções de onda de precisão arbitrária para sistemas coulombianos. / The nonadiabatic ground state for the helium atom is obtained with the hyperspherical adiabatic approach (HAA). Potential curves, nonadiabatic couplings, and channel functions are calculated by a numerically exact procedure based on the analytical expansion of the channel functions. The coupled radial equations are solved by standard techniques. The convergence of the procedure is investigated as nonadiabatic couplings are systematically introduced. The inclusion, for the first time, of eleven potential curves and channel functions gives a groundstate energy that differs from the best variational calculation by 0.1 parts per million. The oscillator strength for the discrete helium transitions in the length-form and acceleration-form are also presented. We conclude that the HAA is no longer hampered by the lack of prescription for the obtainment of arbitrary precision wave functions for Coulombic systems.

Os ânions inorgânicos nitrato (NO3-) e nitrito (NO2-) por muito tempo foram considerados produtos finais inertes do metabolismo do óxido nítrico (NO) e constituintes indesejáveis da dieta. Entretanto, é crescente o interesse das potenciais reações que podem se processar em meio fisiológico e, que envolvem especialmente o íon nitrito mediadas por complexos de metais de transição. Ferro-heme presente em proteínas como a mioglobina podem formar complexos porfirínicos com NO, gerando espécies que podem atuar principalmente como catalisadores em diversas vias biológicos importantes. Complexos com NOx coordenado a ferro-heme estão envolvidos tanto no processo da cura da carne (pigmentação da carne), como em processos redox, nos quais são capazes de oxidar substratos indiretamente pela produção de espécies reativas ou diretamente por reações de transferência de átomo de oxigênio (TAO). Os lipídeos, constituintes celulares fundamentais na composição de membranas e lipoproteínas, podem servir como substratos para essas reações e, sua oxidação pode ocasionar danos ao organismo. Tióis, importantes antioxidantes e constituintes de proteínas, também podem participar desse tipo de reações e, conseqüentemente gerar danos ao organismo. Considerando que o mecanismo e os parâmetros cinéticos e termodinâmicos destas reações ainda não foram completamente estabelecidos para explicar a vasta funcionalidade destes complexos, o presente projeto de pesquisa visa proporcionar um melhor conhecimento das reações redox envolvendo NOx e mediadas por porfirinas de ferro em alimentos e sistemas biológicos. / For long time, the anions nitrate (NO3-) and nitrite (NO2-) were considered inert end products of nitric oxide (NO) metabolism and undesirable constituents of the diet. Currently, there is an increasing interest for potential reactions which may occur in physiological conditions involving specially the nitrite ion and mediated by transition metal complexes. Heme NOx iron complexes are involved in meat curing process (meat pigmentation) and are able to oxidize substrates indirectly generating reactive species or directly by oxygen atom transfer reactions (OAT). Lipids, fundamental cellular constituents of membranes and lipoproteins, and thiols, important antioxidants and protein constituents, may serve as substrates to OAT and their oxidation may promote damage to the organism Considering that the mechanism and kinetic and thermodinamic parameters of these reaction have not yet been fully elucidated to explain the varied functionality of these complexes, the present research project aim to bring a better understanding of redox reactions involving NOx mediated by iron porphyrins in foods and biological systems. Thiols, important antioxidants and protein constituents, may serve as substrates to OAT and their oxidation may promote damage to the organism. The present work aims to bring a better understanding of the mechanism, kinetic and thermodynamic parameters of the reaction involving nitrite mediated by iron-porphyrins in food and biological systems.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:15:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseCJVB.pdf: 878660 bytes, checksum: 972a61a94d88b2e24ea24710d6c3fe56 (MD5) Previous issue date: 2004-03-02 / Universidade Federal de Minas Gerais / In this thesis we study the interaction between an atom and a cavity mode submitted to linear and parametric amplifications. The evolution operator of the system was derived through the technique of time-dependent invariants of Lewis and Riesenfeld. We show how to prepare several squeezed states of the cavity field and, particularly, the truly mesoscopic "Schrödinger cat"-like state. When submitting such a mesoscopic superposition to the action of a likewise squeezed reservoir, we demonstrate that under specific conditions the decoherence time of the state is about the relaxation time of the cavity field. Next, the amplification process was engineered through the interaction of a single driven three-level atom with two cavity modes. Depending on the configuration of the atomic levels we obtain the parametric up- or down-conversion process between the cavity modes. With these processes we show how to generate one-mode mesoscopic squeezed superpositions (such as squeezed "Schrödinger cat"-like states), two-mode squeezed vacuum states (such as the original Eisntein-Podolsky-Rosen state (EPR)), and two-mode entanglements (such as the even and odd EPR states). The degree of squeezing achieved is up to 95% with currently feasible experimental parameters in cavity quantum electrodynamics. For the atom-field interaction time required in our technique, related to the high coupling parameter, the dissipative mechanism becomes practically negligible. / Estudamos nesta tese o processo de interação de um átomo com um modo de uma cavidade submetido aos processos de amplificação linear e paramétrica. Para a obtenção do operador de evolução do sistema utilizamos a técnica dos invariantes dependentes do tempo de Lewis e Riesenfeld. Mostramos como preparar diferentes estados comprimidos do campo de radiação, em particular o estado do tipo gato de Schrödinger genuinamente mesoscópico. Verificamos que, quando submetido à ação de um reservatório ideal e apropriadamente comprimido, este estado de superposição apresenta um tempo de decoerência da ordem do tempo de relaxação da cavidade. No intuito de eliminar o processo de amplificação paramétrica externo, procuramos implementá-lo através da própria interação do átomo com o campo de radiação. Para isso utilizamos um átomo de três níveis submetido à ação de um campo clássico que, interagindo com dois modos da cavidade, promove, a depender da configuração dos níveis eletrônicos, os processos de conversão paramétrica descendente e ascendente de freqüências. Com a implementação destes processos mostramos como preparar estados de susperposição comprimidos (como estados do tipo gato de Schrödinger ), estados de vácuo de dois modos comprimidos (como o estado original de Einstein-Podolsky-Rosen (EPR)), e emaranhamentos de dois modos (como os estados par e ímpar de EPR). Ressaltamos que a geração destes estados é empreendida sem a necessidade da utilização de zonas de Ramsey e amplificação paramétrica externa. Considerando parâmetros experimentais típicos em eletrodinâmica quântica de cavidades obtemos estados com grau de compressão superior a 95% com a passagem de apenas um átomo pela cavidade. O forte parâmetro de acoplamento paramétrico obtido permite que o tempo de interação átomo-campo seja suficientemente pequeno para que os mecanismos de dissipação possam ser praticamente ignorados.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:28:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 1452.pdf: 916103 bytes, checksum: 40179df116306bc34414ecc8e0c08457 (MD5) Previous issue date: 2007-08-10 / Financiadora de Estudos e Projetos / In this work we study the Hamiltonian of the hydrogen atom in 1, 2 and 3 dimensions. Especifically, it is defined as a self-adjoint operator in the Hilbert space L2(Rn), n = 1, 2, 3. Nevertheless, the main goal is to study the hydrogen atom 1-D. Particularly, for this is model we address some problens related to the singularity of the Coulomb potential. / Neste trabalho vamos estudar o Hamiltoniano do átomo de hidrogênio em 1, 2 e 3 dimensões. Especificamente, queremos defini-lo como um operador auto-adjunto no espaço de Hilbert L2(Rn), n = 1, 2, 3. No entanto, o principal objetivo é estudar o átomo de hidrogênio 1-D. Em particular, para este modelo, abordaremos algumas questões relacionadas à singularidade do potencial de Coulomb −1/|x|.