Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:30Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2001Bitstream added on 2014-06-13T19:06:44Z : No. of bitstreams: 1 silva_aa_me_guara.pdf: 449677 bytes, checksum: 4be6e3535fba004c9b44ce9da9bf8c3a (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / O Sistema de Posicionamento Global oferece um poderoso e relativamente barato processo para se determinar órbitas de satélites artificiais da Terra. Este trabalho apresenta um método de determinação de órbita para satélites com um receptor GPS a bordo. Medidas de pseudo-distância são usadas para estimar o vetor de estado. O estimador considerado é o método dos mínimos quadrados recursivo, através de rotações ortogonais de Givens, com a finalidade de evitar problemas numéricos e de inversão de matrizes. É considerado a modelagem das forças devido ao geopotencial de alto grau e ordem. Resultados indicam que a precisão em posição melhor que 10 m foi obtido usando dados reais do satélite Topex (com um mínimo de duas horas de dados - aproximadamente um período orbital). O resíduo de pseudo-distância teve um desvio padrão cerca de 5 m. / The Global Positioning System is a powerful and low cost process to compute orbits for some artificial Earth satellites. This work presents a method of orbit determination for satellites with an onboard GPS receiver. Pseudo-ranges are used in the measurements equations for the orbit estimator. The estimator considered is the recursive least squares method, numerically improved with orthogonal Givens rotations and thus avoiding problems concerning inversion of matrices. Up to high order geopotential perturbations are taken into account. Results indicate that precision better than 10 m is easily obtained using batches of one orbital period for the TOPEX satellite (two hours of orbital period). Standard deviation of about 5 m resulted for the residuals.

Orientador: Valfrido Antonio Pereira Filho / Resumo: Fraturas orbitárias apresentam alta prevalência, ocasionando alterações estéticas e funcionais com repercussão clínica. A severidade dos defeitos orbitários é dependente da sua extensão, morfologia e localização, sendo que as alterações do volume orbitário estão intimamente relacionadas com a presença de enoftalmia e de diplopia. Desta forma, o tratamento objetiva restabelecer a anatomia e o volume orbitário prévio ao trauma. Atualmente, o material mais utilizado para a reconstrução orbitária é a malha de titânio convencional, sendo que a combinação de outras técnicas, como assistência por endoscopia e utilização de biomodelos, pode otimizar o tratamento. Em relação à fisiopatologia do trauma orbitário, dois mecanismos estão historicamente estabelecidos, mecanismo hidráulico e trauma direto ao rebordo orbitário. Entretanto, o completo entendimento das características da distribuição de forças de cada mecanismo ainda não está esclarecido. Desta forma, este trabalho teve o objetivo de realizar uma análise tomográfica de fraturas orbitárias unilaterais tratadas por meio de malhas de titânio convencionais; confeccionar um modelo digital da cavidade orbitária para a simulação dinâmica dos mecanismos de trauma orbital; e reportar a otimização do tratamento de fraturas orbitárias pela associação de técnicas com endoscopia transantral e biomodelos. / Abstract: Orbital fractures are high prevalent, and result in aesthetic and functional impairments. The severity of orbital defects is related with the extension, morphology and location. The orbital volume changes are intimately associated with the presence of enophthalmos and diplopia. Therefore, the treatment must reestablish the orbital anatomy and volume. Presently, the most applied material for orbital reconstruction is the conventional titanium mesh, and the association of other techniques, such as endoscopic assistance and the use of printed models, can optimize the treatment. About the orbital trauma pathophysiology, two mechanisms are historically established - hydraulic and buckling mechanisms. However, the complete understanding of the features of stress distribution of each mechanism are not clear. Thus, the aim of this work is to perform a tomographic evaluation of unilateral orbital fractures treated with conventional titanium mesh; to create a digital model of the orbital cavity for a dynamic simulation of the mechanisms of orbital trauma; and to report the optimization of treatment of orbital fractures by the association of techniques, with transantral endoscopy and printed model. / Doutor

The objective of this study was to assess the effect of retrobulbar anesthesia in cats with levobupivacaine chloride 0.5% and lidocaine chloride 2% without vasoconstrictor. Fourteen cats were divided into two groups and underwent preanesthetic medication with acepromazine maleate and propofol. Retrobulbar block was performed in the medial corner of the eyelids of the right eyeball with levobupivacaine hydrochloride (Group I) and lidocaine (Group II) without vasoconstrictor. We evaluated the M0 moments i.e. six hours prior to PAM, M1:15 minutes after PAM, when it was taken the anesthetic, as well as the periods M2: 15, M3: 30, M4: M5: 45 and M6: 60 minutes after the anesthetic block. The duration of block with lidocaine was 50 minutes, and 65 minutes with levobupivacaine without change in systolic blood pressure. Anesthetic promoted block of the corneal and the oculocephalic reflexes, being that the loss of sensibility and return of the corneal reflexes were faster with the levobupivacaine than with the lidocaine. No changes in the coloration of the eyelid and bulbar conjunctivae and decentralization of the globe were noted. Anesthetics caused retrobulbar anesthesia in cats, being that 0.5% levobupivacaine promotes appearance of rash in the bulbar and the eyelid conjunctivae, greater reduction in tear production and increased intraocular pressure. Anesthetics are not able to restrict the palpebral reflexes, but they may be used for intraocular surgery. / Objetivo desta pesquisa foi avaliar os efeitos da anestesia retrobulbar em gatos com cloridrato de levobupivacaína 0,5% e cloridrato de lidocaína 2%, sem vasoconstritor. Quatorze gatos foram separados em dois grupos e submetidos à medicação pré-anestésica com maleato de acepromazina e posterior anestesia com propofol. Realizou-se bloqueio retrobulbar no canto medial das pálpebras do bulbo ocular direito com cloridrato de levobupivacaína 0,5% (Grupo I) e lidocaína 2% (Grupo II), sem vasoconstritor. Avaliou-se os momentos M0: seis horas antes da MPA, M1: 15 minutos após a MPA, quando foi feita a administração do anestésico. Assim como nos períodos M2: 15, M3: 30, M4: 45 e M5: 60 minutos após bloqueio anestésico. A duração do bloqueio com lidocaína foi de 50 minutos, e de 65 com a levobupivacaína, sem variação da pressão arterial sistólica. Os anestésicos promoveram bloqueio dos reflexos corneano e oculocefálico, sendo que com a levobupivacaína ocorreu perda da sensibilidade e retorno dos reflexos corneanos mais rápidos que a lidocaína. Não foram notadas alterações na coloração da conjuntiva palpebral e bulbar e descentralização do bulbo ocular. Os anestésicos ocasionaram anestesia retrobulbar em gatos, sendo que levobupivacaína promove aparecimento de prurido na conjuntiva bulbar e palpebral, maior redução na produção de lágrima e aumento da pressão intraocular. Os anestésicos no bloqueio retrobulbar não são capazes de restringir os reflexos palpebrais, porém podem ser indicados para cirurgias intra-oculares. / Mestre em Ciências Veterinárias

Neste trabalho foram estudadas as fases topológicas não triviais presentes em sistemas formados pela deposição de átomos de grafeno. Encontramos que quando um átomo hibridiza fortemente com o grafeno, apresenta um momento magnético e um forte spin-órbirta é possível a formação de uma rede hexagonal de baricentros que efetivamente gera uma estrutura de bandas característica de um efeito hall quântico anômalo. Especificamente, determinamos que o Ru satisfaz estas características. Quando este metal é depositado em uma configuração triangular no grafeno ocorrem picos na densidade de estados localizados no centro geométrico (baricentro) dos triângulos formados pelos Ru. Estes picos estão distribuídos de forma hexagonal e efetivamente geram uma estrutura de bandas que nas proximidades do nível de Fermi apresenta uma configuração de spin característica do efeito Hall quântico anômalo. Adicionalmente, encontramos que o sistema composto pela absorção de Ba ou Sr no grafeno favorece a formação do efeito Hall quântico de spin. Neste sistema, o acoplamento spin-órbita (SOC) gera um gap mais de 1000 vezes maior ao período no grafeno prístino. Para o estudo destes sistemas, implementamos no código SIESTA a aproximação on-site do acoplamento spin-órbita via o formalismo dos pseudopotenciais relativísticos de norma conservada. Nossa implementação foi testada a partir do estudo de fenômenos já conhecidos: i) o strong spin-splitting gerado no grafeno pela adsorção de Au, ii) o efeito hall quântico de spin no poço quântico de HgTe/CdTe e, iii) a formação de estados topológicos na superfície do Bi2Se3 e as fases magnéticas deste material com átomos de Mn adsorvidos. / In this work, were studied the non-trivial topological phases present in systems formed by deposition of atoms in graphene. We found that when an atom hybridizes strongly with grapheme, has a magnetic moment and a strong spin-orbit it is possible the formation of a hexagonal network of barycentres that effectively generates a structure band characteristic of a quantum anomalous Hall effect. Specifically, we determined that Ru satisfies these characteristics. When this metal is deposited in a triangular configuration in grapheme, peaks occur in the density of localized states in the geometric center (centroid) of the triangles formed by Ru. These peaks are distributed in a hexagonal structure and effectively generates a band structure that near the Fermi level has a spin configuration characteristic of the spin quantum Hall effect anomalous. Additionally, we found that the system composed by the adsorption of Ba or Sr in grapheme, promotes the formation of spin quantum Hall effect. In this system, the spin-orbit coupling (SOC) generates a gap more than 1000 times grater that predicted in pristine praphene. To study these systems, wu implemented in the code SIESTA the on-site approach of the spin-orbit coupling throught the formalism of norm conserved relativistic pseudo potentials. Our implementation was tested from the study of phenomena already known: i) the strong spin-splitting generated in graphene by adsorption of Au, ii) the quantum spin Hall effect in quantum well of HgTe / CdTe and, iii) formation of topological states in the surface of Bi2Se3 and the magnetic of this material with Mn atoms adsorved.

Sickle cell anemia (SCA), homozygous form of sickle cell disease, is the most common hereditary hemoglobinopathy, characterized by the production of abnormal hemoglobin (HbS) which, in deoxygenated state, deforms and hardens the red cells with multisystemic manifestations. The clinical complications can be grouped in two subphenotypes: vasculopathy and viscosity-vaso-occlusion. Vasculopathy is associated to hemolysis intensity and contributes to chronic dysfunction of several organs, with endothelial participation. Endothelial dysfunction is associated to hemolysis laboratory markers (hemoglobin level, reticulocyte count, lactate dehydrogenase and bilirubin levels) and can manifest as abnormal vascular reactivity in visceral, peripheral and central blood flow studies, assessed by Doppler ultrasound. The aim of this study was to investigate the arterial vascular resistance state in the kidneys, lower limbs and orbits by means of dopplervelocimetry in SCA patients, and its relationship with hemolysis biomarkers. Two groups were examined in this cross-sectional study. One group consisted of 71 outpatients with SCA; the other group was a control group, consisting of 32 age- and sex-matched, apparently healthy subjects. All participants were assessed by means of Doppler ultrasound and laboratory tests. All biomarkers were abnormal in the SCA patients compared with the control subjects (p < 0.0001). Doppler sonography evaluation revealed altered velocities and elevated resistance indices RI (resistive index) and PI (pulsatility index) in SCA group compared to control group (p < 0.0001). The relationship analysis between hemolysis biomarkers and vascular resistance indices showed significant association. In the kidneys, strong inverse correlation was observed between hemoglobin level and RI and PI in all arteries; moderate direct correlation was detected between lactate dehydrogenase and the resistance indices in segmental arteries. In the lower limbs, moderate direct correlation was observed between reticulocyte count and peak systolic velocity (PSV) in the anterior tibial and posterior tibial arteries; strong inverse correlation was detected between hemoglobin and PSV in all arteries. In orbits, moderate direct correlation was found between reticulocyte count and resistance indices in ophthalmic artery; and strong inverse correlation was observed between hemoglobin and RI and PI in the central retinal artery. This research demonstrated that arterial vascular resistance in the kidneys, lower limbs and orbits, assessed by means of Doppler ultrasound, is elevated in SCA patients, and shows moderate to strong correlation with hemolysis biomarkers. / Anemia falciforme (AF), forma homozigótica da doença falciforme, é uma das hemoglobinopatias hereditárias mais comuns, caracterizada pela produção de hemoglobina anormal (HbS) que, no estado desoxigenado, deforma e enrijece as hemácias, promovendo manifestações multissistêmicas. As complicações clínicas podem ser agrupadas em dois subfenótipos: vasculopatia e viscosidade-vaso-oclusão. A vasculopatia está associada à intensidade da hemólise e contribui para a disfunção crônica de diversos órgãos, com a participação do endotélio. A disfunção endotelial está associada a marcadores laboratoriais de hemólise (hemoglobina, contagem de reticulócitos, desidrogenase láctica e bilirrubinas) e pode manifestar-se como reatividade vascular anormal em estudos de fluxo sanguíneo visceral, periférico e central, avaliado por ultrassonografia Doppler. O objetivo deste trabalho foi investigar o estado de resistência vascular arterial nos rins, membros inferiores e órbitas por meio de dopplervelocimetria em portadores de AF, e sua relação com biomarcadores de hemólise. Dois grupos foram examinados neste estudo transversal. Um grupo consistiu de 71 pacientes portadores de AF; o outro, controle, formado por 32 sujeitos saudáveis, pareados por gênero e idade. Todos os participantes foram avaliados por meio de ultrassonografia Doppler e de testes laboratoriais. Todos os biomarcadores foram anormais nos portadores de AF em comparação aos controles (p < 0,0001). A avaliação dopplerfluxométrica evidenciou velocidades alteradas e índices de resistência vascular IR (índice de resistência) e IP (índice de pulsatilidade) elevados no grupo AF em relação ao grupo controle (p < 0,0001). A análise da relação entre os marcadores de hemólise e os índices de resistência vascular mostrou associação significativa. Nos rins, forte correlação inversa foi observada entre nível de hemoglobina e IR e IP em todas as artérias; moderada correlação direta foi encontrada entre desidrogenase láctica e os índices de resistência nas artérias segmentares. Nos membros inferiores, moderada correlação direta foi detectada entre contagem de reticulócitos e velocidade de pico sistólico nas artérias tibial anterior e tibial posterior; forte correlação inversa foi observada entre hemoglobina e velocidade de pico sistólico em todas as artérias. Nas órbitas, moderada correlação direta foi encontrada entre contagem de reticulócitos e os índices de resistência na artéria oftálmica; e forte correlação inversa foi detectada entre hemoglobina e IR e IP na artéria central da retina. O trabalho demonstrou que a resistência vascular arterial dos rins, membros inferiores e órbitas, aferida por meio de dopplervelocimetria, é elevada em portadores de AF, com moderada a forte correlação com os biomarcadores de hemólise.

Introdução: As doenças que envolvem a órbita representam um complexo problema cirúrgico, principalmente as localizadas no ápice orbitário, por onde passam estruturas críticas e um espaço pequeno. O uso do endoscópio por via endonasal para abordagem cirúrgica das lesões do ápice orbitário é uma técnica recente, com poucas citações na literatura. É necessário o estudo de referências anatômicas objetivas que tornem a cirurgia mais segura. Objetivo: Descrever os parâmetros anatômicos utilizados na abordagem cirúrgica endonasal endoscópica, assim como avaliar a concordância entre os hemicrânios do mesmo cadáver e as diferenças conforme o gênero. Casuística e métodos: Estudo anatômico em 30 cadáveres adultos, ambas as fossas nasais foram dissecadas (n=60 hemicrânios). Sob visibilização endoscópica endonasal, realizou-se a dissecção do ápice orbitário. Mensuramos a distância entre a crista etmoidal e o arco coanal para o forame óptico e para a fissura orbitária superior. Os resultados foram registrados na ficha de protocolo do estudo. Resultados: Foram dissecados 30 cadáveres, 60 hemicrânios ou lados. O sexo masculino foi mais prevalente, representando 63,3% dos cadáveres (19/30), enquanto o sexo feminino representou 36,7% (11/30). 43,3% dos cadáveres eram da raça branca (13/30), 20%, pardos (6/30), e 36,7%, negros (11/30). A correlação entre os valores conforme o lado nas seguintes aferições foi observada: Crista etmoidal - Forame óptico, (r=0,748, p=0.0001); Crista etmoidal - Fissura Orbitária Superior (r=0.785, p=0.0001), Arco coanal - Forame óptico (r=0,835, p=0.0001); Arco coanal - Fissura orbitária superior (r=0.820, p=0.0001). Foi obtido um Kappa de 0,444 na avaliação da concordância entre os lados em relação ao posicionamento da artéria etmoidal anterior no forame óptico. Conclusões: A sistematização da abordagem do ápice orbitário facilita seu acesso cirúrgico e a compreensão da anatomia. A crista etmoidal e o arco coanal se mostraram estruturas relevantes e com medidas constantes nos cadáveres estudados. Os valores do coeficiente de correlação de Spearman (r) foram maiores que 0,7, o que revela uma boa correlação entre as medidas dos hemicrânios do mesmo indivíduo. Ao analisarmos a concordância do posicionamento da artéria oftálmica entre os hemicrânios de um mesmo cadáver, podemos observar que a concordância foi moderada, o que representa assimetria e variação de localização da artéria. Ao compararmos as medidas aferidas entre os lados, observou-se que os valores são semelhantes e não houve diferença estatística das distâncias em nenhuma das referências anatômicas propostas para o estudo / Introduction: Diseases that affect the orbit pose a complex surgical challenge, particularly those involving the orbital apex, a small space through which critically important structures course. Endoscopic endonasal approaches to the surgical treatment of orbital apex lesions are a recent technique, with few citations in the literature. Research is still needed into objective anatomic landmarks that can improve surgical safety. Objective: To describe the anatomic landmarks used in endoscopic endonasal surgical approaches and assess agreement between placement of these landmarks in midsagittal sections of cadaver skulls and potential gender differences. Materials and methods: In this anatomic study, the nasal fossae of 30 adult cadavers were dissected (n=60 half-skulls). The orbital apex was dissected under endoscopic endonasal visualization. The distances between the ethmoidal crest and choanal arch to the optic foramen and to the superior orbital fissure were measured and recorded. Results: Overall, 30 cadavers were dissected for a total of 60 half-skulls or sides. The sample was predominantly male (63.3%, 19/30 cadavers); females accounted for the remaining 36.7% (11/30). Regarding skin color, 43.3% of cadavers were white (13/30), 20% were brown (6/30), and 36.7% were black (11/30). The following correlations between measurements according to side were observed: ethmoidal crest to optic foramen, r=0.748 (p=0.0001); ethmoidal crest to superior orbital fissure, r=0.785 (p=0.0001); choanal arch to optic foramen, r=0.835 (p=0.0001); choanal arch to superior orbital fissure, r=0.820 (p=0.0001). Analysis of the agreement of ophthalmic artery location within the optic foramen between skull halves revealed a kappa of 0.444. Conclusions: The approach systematization to the orbital apex will facilitate surgical access and improve understanding of the anatomy. In the cadavers studied in this sample, the ethmoidal crest and choanal arch were relevant structures and exhibited consistent measurements. Spearman correlation coefficients (r) were greater than 0.7, which is indicative of good correlation between measurements obtained in the skull halves of each cadaver. Analysis of the position of the ophthalmic artery in each skull half of the same cadaver revealed moderate agreement, which indicates asymmetry and variation in the location of this artery. Comparison of the measurements obtained in different sides showed similar values, with no statistically significant differences in the distances between any of the proposed anatomic landmarks

Tesis por compendio / [ES] Al igual que la masa o la carga, el espín es una propiedad física fundamental que, típicamente, aparece en la descripción de los sistemas cuánticos. Más allá de sus importantes implicaciones teóricas, el creciente avance de la tecnología y el desarrollo de los dispositivos hacia escalas cada vez más pequeñas ha favorecido el surgimiento de multitud de aplicaciones que involucran al espín, entre las cuales se destaca la espintrónica; una nueva forma de electrónica en la que, además de la carga, también se explotan los grados de libertad otorgados por el espín del electrón. Por supuesto, el espín no es exclusivo de los electrones, está presente en todas las partículas elementales, y por ende, en los fotones. En este caso, y a diferencia de lo que ocurre con los electrones, existe una correspondencia clásica que relaciona el espín del fotón con los estados de polarización circular de la luz. Por lo tanto, en nano-óptica y en fotónica, los fenómenos basados en el espín se refieren, grosso modo, a aquellos que son fuertemente dependientes de la polarización circular de la luz. En este marco general, uno de los ejemplos más preponderantes se halla en la interacción espín-órbita. En su versión óptica establece que, bajo ciertas condiciones, es posible que exista una influencia mutua entre el estado de polarización (espín) y la propagación (órbita) de la luz. A pesar de su carácter ubicuo en todos los procesos ópticos básicos, sus efectos son muy débiles, y su manifestación se restringe a la nanoescala, lo cual dificulta su observación e identificación. En este mismo contexto, otro concepto heredado del formalismo cuántico que tiene análogo fotónico directo es la quiralidad óptica; una propiedad dinámica local que, de alguna manera, permite cuantificar escalarmente el espín de un campo óptico. Aparte de su controvertido significado físico y su estrecho vínculo con los sistemas plasmónicos y los metamateriales, como amplificadores de sus efectos, su principal característica fundamental es que, para los campos ópticos en el vacío, es una cantidad conservada. En esta tesis se ahonda teóricamente en los fundamentos básicos de estas características fotónicas. Específicamente, se demuestra analíticamente que la interacción espín-órbita es un fenómeno que surge natural y necesariamente en la nanoescala. Sobre esta base se expone un formalismo para extender la excitación unidireccional de campo cercano más allá de la aproximación dipolar, lo cual facilita su observación y mejora las propiedades de acoplo. Por otra parte, se analiza el concepto de la quiralidad óptica, originalmente definida en el vacío, y se generaliza a cualquier tipo de medio, incluyendo sistemas altamente dispersivos. Asimismo, se exploran diferentes configuraciones que permitan implementar las principales funcionalidades quirópticas (sensado y espectroscopía) en plataformas de fotónica integrada. Además de su potencial para aplicaciones, este estudio tiende un puente para abordar clásicamente propiedades y efectos que tradicionalmente son de tipo cuántico. / [CA] Igual que la massa o la càrrega, l'espín és una propietat física fonamental que, típicament, apareix en la descripció dels sistemes quàntics. Més enllà de les seves importants implicacions teòriques, el creixent avanç de la tecnologia i el desenvolupament dels dispositius cap a escales cada vegada més petites ha afavorit el sorgiment de multitud d'aplicacions que involucren l'espín, entre les quals es destaca l'espintrònica; una nova forma d'electrònica en què, a més de la càrrega, també s'exploten els graus de llibertat atorgats per l'espín de l'electró. Per descomptat, l'espín no és exclusiu dels electrons, és present en totes les partícules elementals, i per tant, en els fotons. En aquest cas, i a diferència del que passa amb els electrons, hi ha una correspondència clàssica que relaciona l'espín del fotó amb els estats de polarització circular de la llum. Per tant, en nano-òptica i en fotònica, els fenòmens basats en l'espín es refereixen, grosso modo, a aquells que són fortament dependents de la polarització circular de la llum. En aquest marc general, un dels exemples més preponderants es troba en la interacció espín-òrbita. En la seva versió òptica estableix que, sota certes condicions, és possible que hi hagi una influència mútua entre l'estat de polarització (espín) i la propagació (òrbita) de la llum. Malgrat el seu caràcter ubic en tots els processos òptics bàsics, els seus efectes són molt febles, i la seva manifestació es restringeix a la nanoescala, la qual cosa dificulta la seva observació i identificació. En aquest mateix context, un altre concepte heretat del formalisme quàntic que té anàleg fotònic directe és la quiralitat òptica; una propietat dinàmica local que, d'alguna manera, quantifica escalarment l'espín d'un camp òptic. A banda del seu controvertit significat físic i el seu estret vincle amb els sistemes plasmònics i els metamaterials, com amplificadors dels seus efectes, la seva principal característica fonamental és que, per als camps òptics en el buit, és una quantitat conservada. Des d'un enfocament teòric, aquesta tesi aprofundeix en els fonaments bàsics d'aquestes característiques fotòniques. Específicament, es demostra analíticament que la interacció espín-òrbita és un fenomen que sorgeix natural i necessàriament en la nanoescala. Sobre aquesta base s'exposa un formalisme per estendre l'efecte d'excitació unidireccional de camp pròxim més enllà de l'aproximació dipolar, la qual cosa facilita la seva observació i millora les propietats d'acoblo. D'altra banda, s'analitza el concepte de la quiralitat òptica, originalment definida en el buit, i es generalitza a qualsevol tipus de mitjà, incloent sistemes altament dispersius. Així mateix, s'exploren diferents configuracions que permetin implementar les principals funcionalitats quiròptiques (sensat i espectroscòpia) en plataformes de fotònica integrada. A més del seu potencial per a aplicacions, aquest estudi tendeix un pont per abordar clàssicament propietats i efectes tradicionalment quàntics. / [EN] Just like mass or charge, spin is a fundamental physical property that, typically, appears in the description of quantum systems. Beyond its important theoretical implications, the rapid advance of technology along with the relentless trend toward the development of devices at increasingly smaller scales have boosted the occurrence of a wide range of applications involving spin, among which is highlighted the spintronics; a novel form of electronics which, besides the charge, also exploits the degrees of freedom provided by the electron spin. Of course, the spin is not exclusive to electrons, but is actually present in all the elementary particles, and therefore in photons. In such a case, and unlike what happens with electrons, there exists a direct classical correspondence relating the spin of photons with the circular polarization states of light. Thus, in nano-optics and photonics, spin-dependent phenomena are broadly referred to as those that strongly rely upon the circular polarization of light. Within this general framework, one of the most preponderant examples is found in the spin-orbit interaction. In its optical version, it states that, under certain conditions, it is possible that there exists a mutual influence between the state of polarization (spin) and the propagation (orbit) of light. Despite its ubiquitous character in all basic optical processes, its effects are very weak, and its manifestation is restricted at the nanoscale, thereby hindering its observation and identification. In this same context, another concept somehow inherited from the quantum formalism with a direct photonic analogue is the optical chirality; a local dynamical property that, in a way, allows one to quantifying scalarly the spin of an optical field. Apart from its controversial physical meaning and its close relationship with plasmonic systems and metamaterials, often regarded as chiral enhancers, its main feature is that, for optical fields in the vacuum, it is a conserved quantity. From a theoretical standpoint, this thesis delves into the basics of these photonic traits. Specifically, it is analytically demonstrated that the spin-orbit interaction is indeed a phenomenon that naturally and necessarily emerges at the nanoscale. Building on this, it is addressed a formalism to extend the effect of near-field unidirectional excitation beyond the dipolar approximation, thus facilitating its observation and improving the coupling performance. On the other side, the optical chirality, originally put forward for electromagnetic fields in vacuum, is thoroughly analyzed and generalized to any arbitrary medium, including highly dispersive systems. Furthermore, different configurations for implementing the main chiroptical functionalities (sensing and spectroscopy) in integrated photonic platforms are explored. Besides its potential for applications, this study lays a bridge to classically approach features and effects which are traditionally quantum-like. / This work was supported by fundings from Ministerio de Economía y Competitividad of Spain (MINECO) under Contract No.TEC2014-51902-C2-1-R. and by ERC Starting Grant No. ERC-2016-STG-714151-PSINFONI. This work was also partially supported by funding from the European Commission Project THOR H2020-EU-829067. / Vázquez Lozano, JE. (2021). Spin-Dependent Optical Phenomena: Fundamentals and Applications [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/166775 / TESIS / Compendio

Na busca de um melhor entendimento das propriedades eletrônicas e magnéticas dos isolantes topológicos nos deparamos com uma das suas caraterísticas mais marcantes, a existência de estados de superfície metálicos com textura helicoidal de spin os quais são protegidos de impurezas não magnéticas. Na superfície estes canais de spin possuem um potencial enorme para aplicações em dispositivos spintrônicos. Muito há para se fazer e o tratamento via cálculos de primeiros princípios por simulações permite um caráter preditivo que corrobora na elucidação de fenômenos físicos via análises experimentais. Nesse trabalho analisamos as propriedades eletrônicas de isolantes topológicos tais como: (Bi,Sb)$_2$(Te,Se)$_3$, Germaneno e Germaneno funcionalizado. Cálculos baseados em DFT evidenciam a importância das separações entre as camadas de Van der Waals nos materiais Bi$_2$Se$_3$ e Bi$_2$Te$_3$. Mostramos que devido a falhas de empilhamento, pequenas oscilações no eixo de QLs (\\textit{Quintuple Layers}) podem gerar um desacoplamento dos cones de Dirac, além de criar estados metálicos na fase \\textit{bulk} de Bi$_2$Te$_3$. Em se tratando do Bi$_2$Se$_3$ um estudo sistemático dos efeitos de impurezas de metais de transição foi realizado. Observamos que há quebra de degenerescência do cone de Dirac se houver magnetização em quaisquer dos eixos. Além disso se a magnetização permanecer no plano, além de uma pequena quebra de degenerescência, há um deslocamento do mesmo para outro ponto da rede recíproca. No entanto, se a magnetização apontar para fora do plano a quebra ocorre no próprio ponto $\\Gamma$, porém de maneira mais intensa. Importante enfatizar que além de mapear os sítios com suas orientações magnéticas de menor energia observamos que a quebra da degenerescência está diretamente relacionada com a geometria local da impureza. Isso proporciona imagens de STM distintas para cada sítio possível, permitindo que um experimental localize cada situação no laboratório. Estudamos ainda a transição topológica na liga (Bi$_x$Sb$_{1-x}$)$_2$Se$_3$, onde identificamos um isolante trivial e topológico para $x=0$ e $x=1$. Apesar de óbvia a existência de tal transição, detalhes importantes ainda não estão esclarecidos. Concluímos que a dopagem com impurezas não magnéticas proporciona uma boa técnica para manipulação e engenharia de cone nesta família de materiais, de forma que dependendo da faixa de dopagem podemos eliminar a condutividade que advém do \\textit{bulk}. Finalmente estudamos superfícies de Germaneno e Germaneno funcionalizado com halogênios. Usando uma funcionalização assimétrica e com a avalição do invariante topológico $Z_2$ notamos que o material Ge-I-H é um isolante topológico podendo ser aplicado na elaboração de dispositivos baseados em spin. / In the search of a better understanding of the electronic and magnetic properties of topological insulators we are faced with one of its most striking features, the existence of metallic surface states with helical spin texture which are protected from non-magnetic impurities. On the surface these spin channels allows a huge potential for applications in spintronic devices. There is much to do and treating calculations via \\textit{Ab initio} simulations allows us a predictive character that corroborates the elucidation of physical phenomena through experimental analysis. In this work we analyze the electronic properties of topological insulators such as: (Bi, Sb)$_2$(Te, Se)$_3$, Germanene and functionalized Germanene. Calculations based on DFT show the importance of the separation from interlayers of Van der Waals in materials like Bi$_2$Se$_3$ and Bi$_2$Te$_3$. We show that due to stacking faults, small oscillations in the QLs axis (\\textit{Quintuple Layers}) can generate a decoupling of the Dirac cones and create metal states in the bulk phase Bi$_2$Te$_3$. Regarding the Bi$_2$Se$_3$ a systematic study of the effects of transition metal impurities was performed. We observed that there is a degeneracy lift of the Dirac cone if there is any magnetization on any axis. If the magnetization remains in plane, we observe a small shift to another reciprocal lattice point. However, if the magnetization is pointing out of the plane a lifting in energy occurs at the very $ \\Gamma $ point, but in a more intense way. It is important to emphasize that in addition to mapping the sites with their magnetic orientations of lower energy we saw that the lifting in energy is directly related to the local geometry of the impurity. This provides distinct STM images for each possible site, allowing an experimental to locate each situation in the laboratory. We also studied the topological transition in the alloy (Bi$_x$Sb$_{1-x}$)$_ 2$Se$_3$, where we identify a trivial and topological insulator for $x = 0$ and $x = 1$. Despite the obvious existence of such a transition, important details remain unclear. We conclude that doping with non-magnetic impurities provides a good technique for handling and cone engineering this family of materials so that depending on the range of doping we can eliminate conductivity channels coming from the bulk. Finally we studied a Germanene and functionalized Germanene with halogens. Using an asymmetrical functionalization and with the topological invariant $Z_2$ we noted that the Ge-I-H system is a topological insulator that could be applied in the development of spin-based devices.

INTRODUÇÃO: A orbitopatia de Graves é uma doença autoimune cujas manifestações clínicas ocorrem por infiltração tecidual inflamatória. Apresenta estágio ativo inicial e estágio sequelar posteriormente, podendo se manifestar nas formas clínicas miogênica ou lipogênica. A inflamação da órbita pode gerar importante congestão, agravando manifestações clínicas e comprometendo o sucesso da terapia específica em alguns pacientes. O objetivo deste trabalho é a avaliação da congestão orbitária feita pelo estudo das características do fluxo sanguíneo na veia oftálmica superior, por meio do Doppler colorido de órbitas, nos grupos de pacientes com orbitopatia de graves em fase ativa, em fase sequelar miogênica e em fase sequelar lipogênica, além do grupo controle. MÉTODOS: Estudo transversal prospectivo realizado entre maio de 2006 e abril de 2008 no Serviço de Órbita do HCFMUSP. Noventa órbitas de 46 pacientes com orbitopatia de Graves foram incluídas, assim como 38 órbitas de 20 pacientes do grupo controle. Foi feito exame oftalmológico completo e avaliação pelo DCO em todos os pacientes. Pacientes com orbitopatia de Graves foram divididos em grupos com doença em atividade e doença em estágio sequelar nas apresentações miogênicas ou lipogênicas. O sentido, as velocidades máxima e mínima do fluxo sanguíneo na veia oftálmica superior, e o intervalo entre as mesmas, foram aferidos. Os achados foram comparados entre os diferentes grupos e analisados também em relação à restrição muscular, exoftalmometria, escore de atividade clínica, idade, sexo, lado estudado, comorbidades e tabagismo. RESULTADOS: Foi encontrada diferença no sentido do fluxo sanguíneo da veia oftálmica superior (p<0,001), na velocidade máxima (p=0,001), na velocidade mínima (p=0,002) e no intervalo entre a velocidade máxima e a mínima do mesmo (p<0,001) entre os grupos de estudo. A velocidade máxima do fluxo sanguíneo apresentou correlação com a restrição muscular (p=0,003), o escore de atividade clínica (p<0,001) e a exoftalmometria (p=0,015), enquanto a velocidade mínima correlacionou-se com restrição muscular (p<0,001) e escore de atividade clínica (p=0,006). CONCLUSÕES: Há diferença mensurável na velocidade e no sentido do fluxo sanguíneo da veia oftálmica superior entre pacientes dos diferentes grupos de estudo / INTRODUCTION: Graves orbitopathy is an autoimmune disease whose clinical manifestations are secondary to inflammatory tissue infiltration. It presents an initial active stage and a later latent stage, and can manifest myogenic or lipogenic clinical forms. Inflammation of the orbit can generate significant congestion, worsening clinical manifestations and limiting the success of specific therapy in some patients. The objective of this study is to evaluate orbital congestion studying the characteristics of blood flow in the superior ophthalmic vein with the color Doppler in groups of patients with Graves Orbitopathy in active stage, lipogenic latent stage and myogenic latent stage, and patients from the control group. METHODS: Transversal study made between May 2006 and April 2008 in the Orbit Department of University of São Paulo Medical School. Ninety orbits from 46 patients with Graves orbitopathy and 38 orbits from 20 patients of the control group were included. All patients underwent complete ophthalmological exams including color Doppler of the orbits. Patients with Graves orbitopathy were divided in active stage, latent lipogenic stage and latent myogenic stage groups. The direction of venous blood flow in the superior ophthalmic vein and its maximum and minimum velocities - including the interval between them - were measured. The results were compared among the groups and analyzed also in relation to muscular restriction, exophthalmometry, clinical activity score, age, sex, studied orbit side, comorbidities and use of tobacco. RESULTS: There was difference in blood flow direction of the superior ophthalmic vein (p<0,001), blood flow maximum speed (p=0,001), blood flow minimum speed (p=0,002) and blood flow speed interval (p<0,001) among the groups of this study. Blood flow maximum speed presented correlation with muscle restriction (p=0,003), clinical activity score (p<0,001) and exophthalmometry (p=0,015). Blood flow minimum speed presented correlation with muscle restriction (p<0,001) and clinical activity score (p=0,006). CONCLUSIONS: There are measurable difference in speed and direction of blood flow in the superior ophthalmic vein among patients of the different groups of this study

Craniofaciossinostose sindrômica (CS) é uma desordem congênita associada às mutações dos genes FGFR1, FGFR2 e FGFR3. Ocasiona uma fusão prematura das suturas craniofaciais, levando à deficiência no crescimento do crânio e terço médio da face. A severidade dos sintomas relacionados à hipertensão intracraniana, aparelho respiratório (síndrome da hipopneia-apneia do sono) e ocular (órbitas rasas, proptose ocular, exorbitismo e falta de proteção do globo ocular), são parâmetros para indicar o procedimento cirúrgico. A tomografia-3D é uma opção atual e pouco utilizada para avaliar os volumes orbitais e a magnitude dos avanços craniofaciais e seus vetores; esse método permite melhor definição das estruturas anatômicas sem distorção das imagens, promovendo uma avaliação adequada dos resultados. Os objetivos do presente estudo foram avaliar os volumes orbitais, os avanços craniofaciais e seus vetores nas osteotomias Le Fort III e Monobloco com uso de aparelhos distratores, a correlação entre os avanços craniofaciais e a variação dos volumes orbitais e determinar a eficácia dos avanços craniofaciais por meio da comparação com índices normais de volumes orbitais. No período de janeiro de 2001 a dezembro de 2012, foram selecionados 20 pacientes submetidos ao alongamento ósseo gradual do terço médio da face, divididos em dois grupos. Grupo LF (n = 9), submetidos à osteotomia Le Fort III e Grupo MB (n = 11), submetidos à osteotomia frontofacial monobloco. A avaliação constou da revisão de prontuários e exames tomográficos, em que foram mensurados o volume orbital pela segmentação de imagens no programa InVesalius e modelagem 3D no programa Magics, e a magnitude dos avanços craniofaciais, e seus vetores, foram medidos no programa Rhinoceros. Os resultados foram submetidos à análise estatística: teste t- Student e ANOVA. No Grupo MB, houve aumento de 8,94 mm3 e 9,84 mm3 para a variação do volume orbital, nas órbitas direita e esquerda, respectivamente; no Grupo LF: 5,70 mm3 e 5,77 mm3, respectivamente, para esses parâmetros. A resultante do avanço médio, para a órbita direita e esquerda no Grupo LF foi 11,36 ± 3,80 mm e 11,11 ± 3,45 mm, respectivamente; já no Grupo MB, foi 14,22 ± 4,12 mm e 14,48 ± 4,49 mm, respectivamente. A correlação entre a resultante do avanço e a variação dos volumes orbitais foi significante no Grupo LF e para a órbita esquerda no Grupo MB. Em conclusão, o procedimento cirúrgico foi eficaz, tanto para o Grupo LF como para o Grupo MB, pois, houve aumento estatisticamente significativo do volume orbital no período pós-operatório; não houve diferença estatisticamente significativa, na avaliação da simetria, entre os volumes orbitais pós-operatórios, direito e esquerdo. Ainda, não houve diferença estatisticamente significante entre os volumes orbitais pósoperatórios quando comparados aos índices de normalidade / Syndromic craniofacial synostosis (CS) is a congenital disorder, which is most often, an autosomal dominant mutation associated to FGFR1, FGFR2 and FGFR3 genes. It causes a premature fusion of craniofacial sutures, leading to deficiency in skull growth and middle-third of the face. The severity of the intracranial hypertension related, respiratory syndrome (hypopneaapnea) and eye (shallow orbits, ocular proptosis, exorbitism and lack of protection of the eyeball) symptoms, are parameters that indicate the surgical procedure. Distraction osteogenesis of the middle-third of the face is currently the chosen technique for the treatment of patients with Craniofacial Synostosis syndrome candidates for the advancement of the middle-third of the face. The 3D-tomography is a current option and seldom used for this purpose; this method allows better definition of anatomical structures without image distortion, providing a more accurate assessment of the results. The objectives of the present study, were to assess quantitatively the craniofacial advancement and its vectors through 3D tomographic images, the osteotomy Le Fort III and Monobloc with use of distractor devices; Also, to evaluate the correlation between the craniofacial advances and the variation of orbital volumes and determine the effectiveness of craniofacial advances through the comparison with normal levels of orbital volumes. From January 2001 to December 2012, 20 patients underwent distraction osteogenesis of the middle-third of the face, divided into two groups. LF group (n = 9) underwent a Le Fort III osteotomy and MB group (n = 11) underwent a monobloc frontalfacial osteotomy. The evaluation consisted of the reviewing of the records and tomographic exams; measured is the orbital volume by image segmentation on the InVesalius software and 3D modeling on Magics software and the magnitude of facial advances, and their vectors, were measured on Rhinoceros software. The results were subject to statistical analysis: t-Student test and ANOVA. In the MB group, there was an increase of 8.94 mm3 and 9.84 mm3 for the variation of the orbital volume, the right and left orbits, respectively; in Group LF: 5.70 mm3 and 5.77 mm3 for these parameters. The resulting of average advance, for right and left orbit in Group LF was of 11.36 ± 3.80 mm, 11.11 ± 3.45mm, respectively; as for group MB it was 14.22 ± 4.12 mm and 14.48 ± 4.49 mm, respectively. Correlation between the results from the progress and the variation of orbital volume was significant in Group LF and left orbit in MB Group. In conclusion, the surgical procedure was effective for both the LF group as for the MB Group because: there was a statistically significant increase in orbital volume on the postoperative period; there was no statistically significant difference in the evaluation of symmetry between the postoperative period left and right orbital volumes. Still, there was no statistically significant difference between the postoperative orbital volumes when compared to normal ranges