O objetivo deste trabalho foi implementar a técnica de dupla ressonância denominada Desacoplamento Heteronuclear em Banda Larga. Tal técnica consiste em eliminar a interação dipolar magnética nuclear existente entre núcleos atômicos raros que desejamos observar (13C, por exemplo) e núcleos atômicos abundantes que existem em sua vizinhança (1H, por exemplo). Para implementar algumas das técnicas de Desacoplamento Heteronuclear em Banda Larga (DBL), foi desenvolvido o instrumental eletrônico necessário, que consistiu em projeto e construção de moduladores de pulsos de radiofreqüência com controle de fase, em programação de seqüências especiais de pulsos para DBL e em sistemas de controle digital. As técnicas de DBL implementadas foram: \"Noise Modulation\", \"Squarewave modulation\", \"MLEV-64\" e \"WALTZ-16\". Avaliamos o desempenho destas técnicas através de resultados experimentais obtidos utilizando o composto ADAMANTANO (Cl10H16). Todos os equipamentos desenvolvidos foram incorporados ao espectrômetro de alta resolução por ressonância magnética nuclear existente no Laboratório de Espectroscopia de Alta Resolução (LEAR), do Departamento de Física e Informática, Instituto de Física de São Carlos, USP, e estão sendo utilizados rotineiramente nos experimentos de espectroscopia de alta resolução / The goal of this work was to improve the double resonance technique called Broadband Heteronuclear Decoupling. This technique consists on eliminate the dipolar heteronuclear interaction that exists between rare nucleous (13C, for example) and abundant nucleous that exists around (1H, for example). To improve some techniques of Broadband Heteronuclear Decoupling (BBDec), an electronic apparatus was made, which consisted of design and implementation of radiofrequency pulse modulators with phase control, special BBDec pulse sequences programming and digital control systems. The implemented Broadband Heteronuclear Decoupling techniques were: Noise Modulation, Square-wave Modulation, MLEV-64 sequence and WALTZ-16 sequence. We evaluated the performance of these techniques utilizing the experimental results obtained with the sample ADAMANTANO (Cl10H16). All developed apparatus was incorporated with the high resolution NMR spectrometer that exists at the High Resolution Spectroscopy Laboratory (LEAR), of the Instituto de Física de Sao Carlos, USP, and are being used at all high resolution NMR experiments

As propriedades das ligações do complexo com metal de transição Cu(II)-L-alanil-L-valina e do composto orgânico Taurina foram determinadas por difração de raios-X a alta resolução. A análise da densidade de carga foi feita com o modelo multipolar de Hansen-Coppens para o estudo topológico da densidade de carga e determinação de populações dos orbitais d do metal. Radiação síncrotron (0.394 Å) e temperatura de hélio vaporizado foram utilizados na coleta de dados de difração de raios-X do complexo metálico. Para o orbital dx2-y2, a população reduzida é descrita pelas zonas de fuga de carga com eixo de simetria 4 nos mapas de deformação estática da densidade e do Laplaciano. Os valores da densidade de carga e das curvaturas nos pontos críticos localizados nas ligações Cu-N e Cu-O, indicam o caráter não iônico dessas ligações. Foi desenvolvido um algoritmo para obter as orientações preferenciais dos orbitais d de metais de transição da primeira linha coordenados em sítios assimétricos. As cargas atômicas foram determinadas por integração da densidade no esquema de partição de átomos topológicos (basins). O estudo de densidade de carga da Taurina foi realizado com dados coletados no difratômetro KappaCCD, usando radiação K\'alfa\' -Mo à temperatura de N2 vaporizado e dados de nêutrons obtidas na literatura. Propriedades topológicas de \'rô\' (\'VET.r\') foram calculadas do modelo. Os valores dos monopólos são comparados com cargas calculadas pela integração de \'rô\' (\'VET.r\') dentro de basins e determinadas por cálculos ab initio. / The bonding properties of the transition metal complex Cu(I1)-L-alanyl-L-valine and the Taurine compound have been determined by high resolution x-ray diffraction. The charge density analysis is performed using the Hansen-Coppens multipole model for both, the topological study of the electron density p(f) and the orbital population\'s analysis of the transition metal. Short wavelength synchrotron radiation (0.394 \'angstrom\') and vaporized helium temperature were used in the x-ray diffraction data collection of the metal complex. For the dx2-y2 orbital, the half population obtained is shown by the 4-fold depletion region in the static deformation and negative Laplacian maps. Values of the charge density and its curvature in the critica1 points located at the Cu-N and Cu-O bonds show the non-ionic character of these interactions. We have derived an algorithm to perform preferencial orientation search for the first row transition metal d-orbitals in non-symmetric sites. Atomic charge integration was carried out applying topological atoms partitioning (basins). The charge density of Taurine has been studied with data collected with a KappaCCD diffractometer using K\'alfa\'-Mo radiation at vaporized N2 temperature and neutron diffraction data obtained from the literature. Topological properties of \'rô\' (\'VET.r\') were calculated from the fitted model. Atomic charges given by the monopole parameters have been compared with those obtained by integration of the atomic basins and theoretical molecular calculations.

Orientador: Daniel Mario Ugarte / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-16T08:26:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LagosParedes_MaureenJoel_D.pdf: 15612188 bytes, checksum: 76b816022716e5ae1bb5de0ff150c8ca (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Fios metálicos de tamanho atômico (NF's) apresentam novos efeitos químicos e físicos devido ao seu tamanho reduzido, onde pode-se destacar a condutância quântica. NF's são usualmente gerados através de um procedimento simples: duas superfícies metálicas são colocadas em contato e depois afastadas. Nos últimos estágios do estiramento antes da ruptura, um fio de alguns átomos de diâmetro é gerado enquanto a condutância é medida. Este tipo de abordagem apresenta um cenário que permite o estudo da condutância e do processo de deformação mecânica do NF. O objetivo desta tese consiste no estudo dos efeitos do arranjo atômico na condutância quântica e deformação mecânica de NF's gerados por alongamento. O arranjo atômico dos NF's foi estudado por microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução resolvida no tempo. A condutância foi medida utilizando um sistema de quebra controlada de junções operado em ultra alto vácuo. Os experimentos foram realizados a ~ 150 K e 300 K. Neste trabalho de tese NF's de diversos tipos de morfologia, tamanho e composição química foram estudados. O estudo do efeito do arranjo atômico no processo de deformação mecânica foi realizado, principalmente, em nanotarugos (NR's) de ouro de ~ 1 nm de diâmetro. Foi verificado que a temperatura modifica drasticamente o comportamento mecânico dos NR's. Também, foi mostrado que o tamanho e a forma do NR sob deformação têm um papel determinante no processo de deformação mecânica. Além disso, foi realizado o estudo detalhado da formação de uma estrutura anômala que consiste em um nanotubo de seção transversal quadrada. Isto mostra a importância de considerar os efeitos de superfície no arranjo atômico de NF's sob deformação. O estudo da influência do arranjo atômico na deformação mecânica de NF's de ligas de ouro e cobre também foi realizada, onde foram observados eventos de segregação na escala atômica, devido a efeitos de superfície, e variações significativas no comportamento mecânico em relação a NF's puros. A origem na formação de distâncias anômalas em cadeias suspensas de ouro também foi analisada. Os resultados obtidos indicam que o carbono é o agente contaminante que induz a formação de distancias 3.2 Å. Finalmente, estudos dos efeitos do arranjo atômico na condutância de NF's de ouro e prata em função da temperatura foram realizados. Os resultados experimentais mostraram que a temperatura modifica significativamente o comportamento estrutural dos NF's formando defeitos estruturais a baixas temperaturas. As medidas de condutância a ~ 150 K também mostraram variações significativas. A partir da informação estrutural de microscopia, modelos geométricos foram estabelecidos para correlacionar a informação de condutância com o arranjo atômico através de cálculos teóricos de condutância / Abstract: Atomic-size metallic nanowires (NWs) display new physical and chemical effects, for example the quantum conductance. NWs can be usually generated by means of a simple experimental procedure: two metallic surfaces are put into contact and then they are retracted in a controlled way. During the last stages before the rupture, a wire containing a few atoms is created and its conductance can be measured simultaneously during the elongation process. This approach represents a scenario which allows us to study its conductance and mechanical properties. This thesis aims to study the thermal energy effects on NW's atomic arrangement and the corresponding influence on quantum conductance and mechanical deformation. The atomic arrangement was studied using time-resolved high resolution transmission electron microscopy. The conductance was measured using an experimental technique called mechanically controllable break junctions. Experiments were performed at ~ 150 K and 300 K. In this work were studied NW's that exhibit different morphologies, sizes and chemical composition. Firstly, the study of the atomic arrangement influence on the mechanical deformation was developed on one-nm wide gold nanorods (NRs). It was found that temperature induces drastic changes in the NR mechanical behavior. Moreover, it was shown that the NR size and shape play an essential role during the process of mechanical deformation. Second, the detailed study of the formation of anomalous silver square-cross section nanotube was performed. This revealed the strong influence of surface effects on atomic arrangement. Third, the study of atomistic aspects associated with mechanical deformation of gold-copper alloy NWs was also developed. Segregation events at atomic scale, induced by surface effects, and significant variations of the nanoalloy mechanical behavior were observed. Fourth, the analysis of the origin of formation of anomalous interatomic distances in suspended gold atom chains was performed. Our results indicate that carbon represents the most probable contaminant which induces the generation of anomalous distances (3.2 Å). Finally, the study of the atomic arrangement effects on conductance of gold and silver NWs as function of temperature was developed. Our experimental results revealed that thermal energy induces drastic changes of structural behavior, generating planar defects at low temperatures. Conductance measurements obtained at ~150 K also display significant variations. Considering structural information derived from microscopy observations, simple geometric models were defined and the conductance was calculated theoretically in order to correlate the gold and silver NW conductance and structural information / Doutorado / Física da Matéria Condensada / Doutor em Ciências

Orientador: Daniel Mario Ugarte / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-08T07:13:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LagosParedes_MaureenJoel_M.pdf: 3881181 bytes, checksum: 517e8507ccdf35f0fa7a7f9fcb4b3b84 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: O estudo de fios metálicos de tamanho atômico (NF's) tem atraído grande interesse devido aos novos efeitos químicos e físicos neles observados. Entre esses novos fenômenos podemos destacar a quantização da condutância, efeito que deve ser fundamental no desenho dos novos nanodispositivos eletrônicos. NF's são usualmente gerados através de um procedimento simples de deformação mecânica: duas superfícies metálicas são colocadas em contato e depois afastadas. Nos últimos estágios do estiramento antes da ruptura, um fio de alguns átomos de diâmetro é gerado enquanto a condutância é medida. Os NF's têm sido estudados por diferentes grupos e, em diversas condições de temperatura (4 - 300 K) e pressão (de ambiente a UHV). Os resultados apresentam importantes variações e, têm gerado interpretações muito controversas. Devemos enfatizar que muitas interpretações têm sido feitas sem considerar que a deformação estrutural dos NF's deve depender fortemente da temperatura. Nesta tese estudamos as propriedades estruturais e eletrônicas NF's e, em particular analisamos a influência de efeitos térmicos no arranjo atômico, e sua manifestação na condutância. A estrutura dos NF's foi estudada por microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução resolvidas no tempo. A condutância foi medida utilizando um sistema de quebra controlada de junções operado em ultra-alto-vácuo. Os experimentos foram realizados a ~150 e 300 K. Nossos resultados mostraram que, à temperatura ambiente os NF's são sempre cristalinos e livre de defeitos nas regiões mais finas; e deformam unicamente ao longo dos eixos cristalográficos [111], [100] e [110]. A baixa temperatura duas importantes diferenças foram observadas: (i) NF's de ouro apresentam defeitos, principalmente falhas de empilhamento e maclas. (ii) NF's alongados na direção [110] evoluem em cadeias atômicas, de comportamento mecânico muito diferente da temperatura ambiente, onde quebram abruptamente. Segundo as imagens de microscopia eletrônica, discordâncias parciais (Shockley) geram falhas de empilhamento; e cadeias de átomos suspensos são observados a ~150 e 300 K. Histogramas globais de condutância adquiridos a baixa temperatura revelaram: (i) aumento da intensidade do pico ~1 Go; (ii) leve diminuição da condutância devido ao aumento de defeitos; e (iii) a existência de uma sub-estrutura no pico ~2 Go, indicando a formação de dois arranjos atômicos estáveis. Resumidamente, nossos resultados mostram que a formação de defeitos é um evento freqüente a ~150 K. Provavelmente, mais defeitos na estrutura devem acontecer para temperaturas menores (4 - 10 K). Portanto, uma importante mudança na evolução da condutância durante a elongação de NF's deve ser esperado a baixa temperatura. Assim, a comparação direta de medidas de transporte de NF's realizadas a diferentes temperaturas pode levar a sérias discrepâncias. Esperamos ter contribuído a melhorar a compreensão e interpretação de experimentos de transporte realizados em diferentes condições, de modo tal, a gerar um modelo único e coerente que explique as propriedades físicas de NF's metálicos / Abstract: The study of atomic-size metal nanowires (NW's) is attracting a great interest due to occurrence a novel physical and chemical phenomena. Among these new phenomena, we can mention conductance quantization that will certainly influence the design of nanodevices. NW's are usually generated by means of a simple procedure: two metallic surfaces are put into contact and, then retracted. Just before rupture atomic-size NW's are formed, and the conductance is measured during the wire elongation. The interpretation of the results is troublesome, because conductance is measured during the modification of the atomic structure. This kind of experimental study has been performed by many research groups and, a quite wide range of temperatures (4 - 300 K) and vacuum condition have been used (from ambient to UHV). In fact, the results display significant variation, what has generated several controversial interpretations. It must be emphasized that many models have been derived without taking into account that the NW structural deformation should be significantly dependent on temperature. In this Thesis research work, we have studied the structural and electronic properties of gold NW's, in particular addressing how thermal effects influence the atomistic aspects of the NW deformation and how this influences the quantum conductance behavior. The structure of NW's has been studied by means of time-resolved high resolution transmission electron microscopy; the NWs transport measurements were based on a mechanically controlled break junction operated in ultra-high-vacuum. The experiments were performed at ~150 and 300 K. Our results have shown that at room temperature the atomic-size NW's. are always crystalline and free of defects, and the atomic structure is spontaneously deformed such that one of the [111]/[100]/[110] crystallographic axis becomes approximately parallel to the stretching direction. Low temperature observations revealed two important differences: i) Au NWs show extended defects, mainly stacking faults and, twinning; ii) NWs elongated along the [110] axis evolve to suspended atomic chains, while at room temperature they break abruptly. Partial Schockley dislocations generate the staking faults; suspended atoms chains are both observed at ~150 and 300 K. The global histograms of conductance at ~150 K showed that: i) a increase of the 1 Go peak intensity; ii) slight reduction of the NWs conductance due to scattering at defects and; iii) the peak at ~2 Go shows a sub structure, what is due to the occurrence of two different atomic arrangements with similar conductance. Briefly, our results revealed that the formation of defects is very frequent in NWs generated at ~150 K; the occurrence of more defects should be expected when NWs are studied at cryogenic temperatures. Then, a significant modification of the NW conductance behavior should be expected at low temperature. In these terms, the direct comparison of conductance measurements realized at different temperature regimes can lead to serious discrepancies. We hope that this work contribute to improve the interpretation and understanding of NW transport studies in order to develop a coherent and complete model that explain the physical properties of atomic-size metal NWs / Mestrado / Física da Matéria Condensada / Mestre em Física

Orientador: Daniel Mario Ugarte / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-08T07:13:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LagosParedes_MaureenJoel_M.pdf: 10524108 bytes, checksum: 4c8c3fb76ef4ed87845ad6eb88cf42e9 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: O estudo de fios metálicos de tamanho atômico (NF's) tem atraído grande interesse devido aos novos efeitos químicos e físicos neles observados. Entre esses novos fenômenos podemos destacar a quantização da condutância, efeito que deve ser fundamental no desenho dos novos nanodispositivos eletrônicos. NF's são usualmente gerados através de um procedimento simples de deformação mecânica: duas superfícies metálicas são colocadas em contato e depois afastadas. Nos últimos estágios do estiramento antes da ruptura, um fio de alguns átomos de diâmetro é gerado enquanto a condutância é medida. Os NF's têm sido estudados por diferentes grupos e, em diversas condições de temperatura (4 - 300 K) e pressão (de ambiente a UHV). Os resultados apresentam importantes variações e, têm gerado interpretações muito controversas. Devemos enfatizar que muitas interpretações têm sido feitas sem considerar que a deformação estrutural dos NF's deve depender fortemente da temperatura. Nesta tese estudamos as propriedades estruturais e eletrônicas NF's e, em particular analisamos a influência de efeitos térmicos no arranjo atômico, e sua manifestação na condutância. A estrutura dos NF's foi estudada por microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução resolvidas no tempo. A condutância foi medida utilizando um sistema de quebra controlada de junções operado em ultra-alto-vácuo. Os experimentos foram realizados a ~150 e 300 K. Nossos resultados mostraram que, à temperatura ambiente os NF's são sempre cristalinos e livre de defeitos nas regiões mais finas; e deformam unicamente ao longo dos eixos cristalográficos [111], [100] e [110]. A baixa temperatura duas importantes diferenças foram observadas: (i) NF's de ouro apresentam defeitos, principalmente falhas de empilhamento e maclas. (ii) NF's alongados na direção [110] evoluem em cadeias atômicas, de comportamento mecânico muito diferente da temperatura ambiente, onde quebram abruptamente. Segundo as imagens de microscopia eletrônica, discordâncias parciais (Shockley) geram falhas de empilhamento; e cadeias de átomos suspensos são observados a ~150 e 300 K. Histogramas globais de condutância adquiridos a baixa temperatura revelaram: (i) aumento da intensidade do pico ~1 Go; (ii) leve diminuição da condutância devido ao aumento de defeitos; e (iii) a existência de uma sub-estrutura no pico ~2 Go, indicando a formação de dois arranjos atômicos estáveis. Resumidamente, nossos resultados mostram que a formação de defeitos é um evento freqüente a ~150 K. Provavelmente, mais defeitos na estrutura devem acontecer para temperaturas menores (4 - 10 K). Portanto, uma importante mudança na evolução da condutância durante a elongação de NF's deve ser esperado a baixa temperatura. Assim, a comparação direta de medidas de transporte de NF's realizadas a diferentes temperaturas pode levar a sérias discrepâncias. Esperamos ter contribuído a melhorar a compreensão e interpretação de experimentos de transporte realizados em diferentes condições, de modo tal, a gerar um modelo único e coerente que explique as propriedades físicas de NF's metálicos / Abstract: The study of atomic-size metal nanowires (NW's) is attracting a great interest due to occurrence a novel physical and chemical phenomena. Among these new phenomena, we can mention conductance quantization that will certainly influence the design of nanodevices. NW's are usually generated by means of a simple procedure: two metallic surfaces are put into contact and, then retracted. Just before rupture atomic-size NW's are formed, and the conductance is measured during the wire elongation. The interpretation of the results is troublesome, because conductance is measured during the modification of the atomic structure. This kind of experimental study has been performed by many research groups and, a quite wide range of temperatures (4 - 300 K) and vacuum condition have been used (from ambient to UHV). In fact, the results display significant variation, what has generated several controversial interpretations. It must be emphasized that many models have been derived without taking into account that the NW structural deformation should be significantly dependent on temperature. In this Thesis research work, we have studied the structural and electronic properties of gold NW's, in particular addressing how thermal effects influence the atomistic aspects of the NW deformation and how this influences the quantum conductance behavior. The structure of NW's has been studied by means of time-resolved high resolution transmission electron microscopy; the NWs transport measurements were based on a mechanically controlled break junction operated in ultra-high-vacuum. The experiments were performed at ~150 and 300 K. Our results have shown that at room temperature the atomic-size NW's. are always crystalline and free of defects, and the atomic structure is spontaneously deformed such that one of the [111]/[100]/[110] crystallographic axis becomes approximately parallel to the stretching direction. Low temperature observations revealed two important differences: i) Au NWs show extended defects, mainly stacking faults and, twinning; ii) NWs elongated along the [110] axis evolve to suspended atomic chains, while at room temperature they break abruptly. Partial Schockley dislocations generate the staking faults; suspended atoms chains are both observed at ~150 and 300 K. The global histograms of conductance at ~150 K showed that: i) a increase of the 1 Go peak intensity; ii) slight reduction of the NWs conductance due to scattering at defects and; iii) the peak at ~2 Go shows a sub structure, what is due to the occurrence of two different atomic arrangements with similar conductance. Briefly, our results revealed that the formation of defects is very frequent in NWs generated at ~150 K; the occurrence of more defects should be expected when NWs are studied at cryogenic temperatures. Then, a significant modification of the NW conductance behavior should be expected at low temperature. In these terms, the direct comparison of conductance measurements realized at different temperature regimes can lead to serious discrepancies. We hope that this work contribute to improve the interpretation and understanding of NW transport studies in order to develop a coherent and complete model that explain the physical properties of atomic-size metal NWs / Mestrado / Física da Matéria Condensada / Mestre em Física

Orientador: Daniel Mario Ugarte / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-10T20:45:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tizei_LuizHenriqueGalvao_M.pdf: 14343917 bytes, checksum: 2e436bc0147e26276c682a3c9af78ce9 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: A completa caracterização de novos fenômenos físicos e químicos em sistemas com dimensões nanométricas requer conhecimento detalhado: a) do arranjo atômico; b) de como os diferentes elementos químicos dos materiais se redistribuem nas interfaces/superfícies (rugosidade, interdifusão, etc.); e finalmente c) como os dois primeiros fatores modificam as propriedades eletrônicas do sistema. Neste contexto, o desenvolvimento de novas ferramentas com capacidades específicas e bem adaptadas à análise de nanossistemas é imprescindível; assim técnicas de caracterização e visualização com resolução espacial nanométrica devem ser consideradas uma simples necessidade rotineira. No trabalho de mestrado que apresentamos buscamos implementar técnicas que permitam caracterizar sistemas com resolução espacial atômica. Neste sentido, implementamos um método de análise quantitativa de imagens de microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução, que permite uma medida objetiva de variações da composição química. Esta medida é feita com base nas variações da distribuição de intensidades em uma imagem e fornece um mapa da composição química na imagem. Este procedimento de interpretação quantitativa foi aplicado ao estudo da morfologia de interfaces de poços quânticos de InGaP/GaAs crescidos por CBE (Chemical Beam Epitaxy). Estimamos que o limite de detecção de variações de composição química para este sistema seja 15%. Nesta análise, medimos parâmetros estruturais microscópicos que permitem a comparação da morfologia de diferentes poços. Com isso, concluímos que a interface InGaP/GaAs é mais rugosa que a GaAs/InGaP. Além disso, através da caracterização de poços quânticos com diferentes camadas interfaciais, concluímos que a adição de GaP na interface InGaP/GaAs reduz a rugosidade. Os resultados de rugosidade foram comparados com medidas de fotoluminescência a 6K buscando estabelecer uma correlação direta entre a qualidade da interface e a largura de linha de emissão do poço quântico. Esta correlação não foi estabelecida. Mostramos que modelos estruturais simples são ineficazes e que modelos mais elaborados são necessários para interpretação da largura de linha de emissão de um poço quântico / Abstract: The complete characterization of new physical and chemical phenomena in systems of nanometric scale requires the detailed knowledge of: a) atomic structure; b) how chemical composition distribution is redefined by interfaces and surfaces (rougheness, interdiffusion, etc.); and c) how are the electronic properties of the system influenced by those two factors. In this sense, the development of new tools with specific capabilities and well adapted to the analysis of nanosystems is essential. Therefore, characterization and imaging techniques with nanometric spatial resolution must be considered routine necessities. In this graduate work we present, we sought to implement techniques which allow the characterization of small systems with atomic spatial resolution. In this sense, we implemented a method for the qualitative analysis of high resolutions transmission electron microscopy images, which makes possible the objective measurement of chemical composition changes. This measurement is based on changes of the distribution of intensities of an image and results in a map of the chemical composition of the image. This procedure for the quantitative interpretation was used in the study of the morphology of the interfaces of InGaP/GaAs quantum wells (QW) grown by Chemical Beam Epitaxy (CBE). We estimate that our detection limit for chemical variations in this system is 15 %. In this analysis, we measured microscopic structural parameters which allow the comparison of the morphology of different QW. With this data, we concluded that the InGaP/GaAs interface is rougher that the GaAs/InGaP one. Moreover, through the characterization of QWs with different interfacial layers we concluded that the addition of a thin GaP layer reduces roughness. Morphologial results were compared with 6 K photoluminescence experiments, seeking to establish a direct correlation between interface quality and quantum well emission line width. This correlation was not established. We showed that simple structural models are inefficient and that more elaborated models are need for the quantitative interpretation of quantum wells¿ emission line width / Mestrado / Física da Matéria Condensada / Mestre em Física

Neste trabalho estudamos duas classes diferentes de materiais condutores através de várias técnicas: o polímero condutor eletrônico Poliparafenileno (PPP) dopado com FeCl3, e os compostos condutores iônicos orgânico-inorgânico complexados com LiClO4, chamados ormolitas. Um estudo comparativo de PPP dopado com FeCl3, por RMN de Alta Resolução em Sólidos de 13C , Ressonância Paramagnética Eletrônica, Susceptibilidade Magnética e Condutividade Elétrica foi realizado em função da concentração de Fe e da temperatura. Observou-se uma forte influência do íon paramagnético Fe3+ na largura de linha e nos tempos de relaxação spin-rede medidos por RMN de alta resolução através do 13C. OS resultados obtidos pelos diferentes métodos estão correlacionados e podem ser explicados pelo modelo polaron-bipolaron. Duas famílias de ormolitas, foram preparadas pelo processo sol-gel. Um estudo comparativo destes compostos por RMN de alta resolução multinuclear, Calorimetria Diferencial (DSC) e Condutividade Elétrica foi feito em função da concentração de lítio, do comprimento da cadeia polimérica, da razão polímero-sílica e da temperatura. Através das medidas de largura de linha dos espectros de RMN em função da temperatura, para os núcleos de 7Li e 13C, podemos observar uma forte correlação entre RMN, DSC e Condutividade Elétrica. Estes resultados confirmam que a condutividade iônica do lítio é governada pela mobilidade dos segmentos da cadeia polimérica, sendo esta responsável pela modulação das barreiras eletrostáticas nos sítios do íon Li+ / In this work we investigated two different classes of conducting materials using several techniques: the electronic conducting polymer FeC13-doped Polyparaphenylene (PPP) and the ionic conducting LiC1O4-complexed organic-inorganic nanocomposites called ormolytes. A comparative study of the FeC13, doped polyparaphenylene (PPP) by the 13C High-Resolution Solid-State NMR, Electron Paramagnetic Resonance (ESR), Magnetic Susceptibility, and electrical conductivity was made as a function of the iron concentration and the temperature. It is observed that a clear correlation among the results obtained from different methods takes place as a function of iron doping and temperature. which can be explained by polaron-bipolaron model and the presence of the paramagnetic ion Fe3+. Two families of hybrid organic-inorganic composites exhibiting ionic conduction properties, so called ORMOLYTES, have been prepared by the sol-gel process. A comparative study of these composites by the multinuclear High-Resolution Solid-State NMR, Differential Scanning Calorimetry (DSC), and electrical conductivity was made as a function of the lithium concentration, polymer chain length, polymer to silica ratio and the temperature. It was observe a strong correlation between NMR, DSC and electrical conductivity and this result corroborate the fact that the Li+ ionic conductivity is governed by the polymer chain mobility

Nos centros urbanos, as precipitações sempre estiveram ligadas a problemas como inundações e propagação de doenças. Para solucioná-los, é comum a realização de obras hidráulicas nos sistemas de drenagem urbanos. Para tanto, deve-se conhecer as condições da bacia hidrográfica e as consequências que qualquer alteração no ambiente pode causar. Portanto, modelos hidrológicos são utilizados na previsão do comportamento das bacias frente a eventos de precipitação, aumentando a eficácia das obras e diminuindo os riscos associados a estas. Para o uso de modelos, são necessários diversos parâmetros hidrológicos referentes à bacia, tais como área de drenagem, comprimento e declividade dos talvegues, tipo de cobertura de solo etc. Com o avanço da tecnologia, a determinação destes torna-se cada vez mais precisa, bem como os modelos utilizados, trazendo o Sistema de Informações Geográficas (SIG) e o sensoriamento remoto como poderosas ferramentas de apoio a estudos hidrológicos. Neste trabalho, aplicou-se o processo de classificação automática supervisionada pelo método da Análise Orientada a Objeto a uma imagem de satélite de alta resolução da bacia hidrográfica do córrego do Gregório, para caracterizar sua cobertura de solo e determinar os parâmetros hidrológicos número de deflúvio (CN, pelo método do SCS), grau de vegetação (PP), área (A), comprimento (L) e declividades dos talvegues (S) das sub-bacias que compõem a bacia, para as quais os resultados obtidos foram bastante satisfatórios. Por fim, atualizou-se o modelo hidrológico EESC (1993), referente ao sistema de macrodrenagem de São Carlos, obtendo-se hidrogramas finais com diferenças, em relação ao modelo original, de até 33,96% para vazão de pico (Qp), 77,78% para tempo de pico (tp) e 29,86% para volume total de escoamento. / In urban centers, precipitation always been related to problems such as floods and spread of disease. To solve them, it is common to make hydraulic interventions in the urban drainage systems. For this, it is necessary to know the conditions of the watershed and the consequences that any change in the environment can cause. Therefore, hydrological models are used to predict the river behavior in opposite to precipitation events, increasing the efficiency of the hydraulic interventions and reducing the associated risks to these. For the use of models, it is necessary to have several hydrological parameters related to the basin such as drainage area, river length, slope of the thalweg, type of soil cover etc. Trough the technological advancement, the parameter determination becomes more accurate as well as the models, and the Geographic Information System (GIS) and remote sensing appear as powerful tools to support hydrological studies. In this study, we have applied the automatic supervised classification process by the Object-Oriented Analysis method to a high resolution satellite image of the córrego do Gregório watershed, to classify soil coverage and to determine the hydrological parameters curve-number (CN by the SCS method), vegetation degree (PP), area (A), length (L), and slope of thalwegs (S) of the sub-basins of the córrego do Gregório watershed, for which the results were quite satisfactory. Finally, a hydrological model for the São Carlos macrodrainage system called EESC model (1993) was updated with the new parameters, obtaining final hydrographs with differences from the original model up to 33.96% for peak discharge (Qp), 77.78% for peak time (tp) and 29.86% for total volume of runoff.

Among the herbal drugs currently studied flavonoids occupy a prominent position due to its broad spectrum of therapeutic activities already demonstrated. This work was possible to obtain a fraction rich in flavonoids species Camptosema coriaceum Benth, a Leguminosae. Through the technique of HPLC-DAD-MS was possible to isolate and identify six flavonoid glycosides. Rutin, a glycoside well known was elected as a marker of flavonoid-enriched fraction, this was quantified and its validation method was established. The results showed that the analytical methodology developed for the quantification of rutin is accurate, reproducible and linear over the concentration range 8-48 mg / ml of rutin (R = 0.99943). In order to make this flavonoid-enriched fraction as a technological product, was performed the encapsulation of molecules in β-cyclodextrin rutin and antioxidant tests were made of the material encapsulated and unencapsulated, to evaluate the efficiency of the method pharmaceutics. It was observed that when encapsulated rutin has reduced its antioxidant activity. Additionally, biological tests lymphoproliferation on various carcinoma cell lines were conducted with the crude extract of the species C. coriaceum, with the fraction enriched in flavonoids and rutin, being the most active crude extract. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Entre os fitoterápicos atualmente estudados, os flavonóides ocupam posição de destaque em virtude de seu amplo espectro de atividades terapêuticas já demonstradas. Neste trabalho foi possível a obtenção de uma fração rica em flavonóides da espécie Camptosema coriaceum Benth, uma Leguminosae. Através da técnica de CLAE-DAD-EM foi possível o isolamento e identificação de 6 flavonóides glicosilados. A rutina, um glicosídeo bem conhecido foi eleita como marcadora da fração enriquecida em flavonóides, esta foi quantificada e seu método de validação foi estabelecido. Os resultados obtidos mostraram que a metodologia analítica desenvolvida para a quantificação da rutina é exata, reprodutível e linear no intervalo de concentração 8 - 48 μg/mL de rutina (R= 0,99943). No intuito de tornar esta fração enriquecida em flavonóides como um produto tecnológico, foi realizado a encapsulação das moléculas de rutina em β-ciclodextrina e foram realizados testes antioxidantes do material encapsulado e do não encapsulado, visando avaliar a eficiência do método farmacotécnico. Foi observado que a rutina quando encapsulada tem sua atividade antioxidante reduzida. Adicionalmente, testes biológicos de linfoproliferação sobre diversas linhagens de carcinoma, foram realizados com o extrato bruto da espécie C. coriaceum, com a fração enriquecida em flavonóides e com a rutina, sendo o extrato bruto o mais ativo.

O amendoim (Arachis hypogaea L.) é um grão muito apreciado em todo o mundo, sendo cultivado em vários países desenvolvidos e em desenvolvimento. A planta é uma oleaginosa com alto valor nutricional e rica em compostos bioativos, cultivada largamente em zonas de clima semiárido, onde prevalece a seca, que pode afetar a produção e a composição dos grãos. O objetivo deste trabalho foi avaliar a composição química, atividade antioxidante, compostos fenólicos, tocoferóis e ácidos graxos de genótipos de amendoim contrastantes quanto à adaptação a ambientes com limitação hídrica, bem como definir quais atributos são capazes de caracterizar esses genótipos. Os genótipos utilizados foram oriundos do programa de melhoramento genético de amendoim da Embrapa Algodão (Campina Grande - PB), os quais são adaptados ao estresse hídrico. Foram analisados grãos com e sem película, uma vez que seu consumo pode ocorrer de ambas as formas. Para os grãos sem a película a caracterização da fração oleosa foi realizada por meio da identificação e quantificação dos ácidos graxos e tocoferóis, enquanto que a avaliação química da fração fenólica foi feita por espectrometria de massas de alta resolução (LC-ESI-LTQ-Orbitrap-MS). A atividade antioxidante foi determinada por meio da desativação de espécies reativas de oxigênio (superóxido, ácido hipocloroso e peroxila) e do método on-line (HPLC-ABTS). Os resultados da caracterização da fração oleosa e fenólica dos grãos despeliculados foram ainda avaliados por análise multivariada para se definir quais atributos eram capazes de caracterizar os diferentes genótipos de amendoim. Para os grãos com a película foi realizada a caracterização química dos polifenóis por LC-ESI-LTQ-Orbitrap-MS, e a avaliação da atividade antioxidante pelo sequestro dos radicais livres DPPH e ABTS, além da análise multivariada dos resultados. De maneira geral, os genótipos tolerantes à seca foram os que apresentaram maior capacidade antioxidante. Os genótipos de amendoim avaliados apresentaram de 36 a 58% de ácidos graxos monoinsaturados em sua constituição, e relação oleico/linoleico mais elavada para os genótipos rasteiros. Foram também encontradas quantidades significativas de tocoferóis nos materiais analisados. O ácido p-cumárico, ácido cafeíco e a rutina foram identificados e quantificados por cromatografia líquida de alta resolução. Foram identificados, por meio da técnica de espectrometria de massas de alta resolução, 26 compostos fenólicos nos genótipos de amendoim despeliculados. Os grãos com película apresentaram perfil fenólico mais complexo, sendo identificados 58 compostos pertencentes a cinco classes distintas. Os isômeros do ácido coutárico foram os principais polifenóis, seguidos pela isorhamnetina-3-O-rutinosideo e os isômeros de ácido cumárico. De acordo com os resultados obtidos e a literatura, foram identificados 9 compostos nunca relatados em amendoim. As variáveis analisadas neste estudo mostraram ser possível o agrupamento dos genótipos de amendoim contrastantes quanto à adaptação aos ambientes com restrição hídrica. / Peanuts (Arachis hypogaea L.) are a widely appreciated grains throughout the world and it has been grown both in developed and developing countries. The plant is an oleaginous with high nutritional value and rich in bioactive compounds that has been cultivated in semi-arid zones - where drought prevails and it affects grain yield and composition. Thus, the aim of this work was in evaluating the chemical composition, antioxidant activity, phenolic compounds, tocopherols and fatty acids of contrasting peanut genotypes in relation to the adaptation to water limitation environments, as well as defining which attributes are able to characterize these genotypes. The adapted peanuts to water stress used here came from the breeding program of Embrapa Algodão (Campina Grande - PB). Grains with and without skin were analyzed, since their consumption can occur in both forms. In relation to the grains without the skin, the characterization of the oily fraction was made through the identification and quantification of the fatty acids and tocoferols, whereas the chemical evaluation of the phenolic fraction was performed by high-resolution mass spectrometry (LC-ESI-LTQ-Orbitrap-MS). The antioxidant activity was determined by reactive oxygen species deactivation (superoxide, hypochlorous acid and peroxyl) and on-line method (HPLC-ABTS). The results obtained through characterization of the oily and phenolic fraction of the grains without skin were further evaluated by multivariate analysis to determine which attributes were able to characterize the different peanut genotypes. In relation to the grains with skin, it was made the chemical characterization of the polyphenols by LC-ESI-LTQ-Orbitrap-MS and the evaluation of the antioxidant activity by the sequestration of the radicals DPPH and ABTS; besides, it was made the multivariate analysis of the results. In general, the samples tolerant to drought were the ones that presented greater antioxidant capacity than the others. The evaluated peanut genotypes presented 36 to 58% of monounsaturated fatty acids in relation to the total lipids in its constitution and showed oleic/linoleic ratio classified in normal and mid-oleic, which is a higher ratio for non-drought tolerant genotypes. Significant amounts of tocopherols were also found in the analyzed materials. p-coumaric acid, caffeic acid and rutin were identified and quantified by high-performance liquid chromatography. Twenty-six phenolic compounds were also identified in peanuts without skin using the high-resolution mass spectrometry technique. The peanuts with skin showed a more complex phenolic characteristc by being identified 58 compounds belonging to five different classes. The isomers of coutaric acid were the major polyphenols, followed by isorhamnetin-3-O-rutinoside and the isomers of coumaric acid. According to the results obtained and the literature, it is been identified 9 new compounds which were never found in peanuts. The variables analyzed in this study showed that it is possible to group contrasting genotypes peanuts as to drought tolerance.