CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Estuda-se, neste trabalho, aglomerados bidimensionais de partÃculas dipolares magnÃticas, com carga elÃtrica superficial, confinadas em um potencial parabÃlico circular. As partÃculas possuem mesmo mÃdulo de momento de dipolo magnÃtico, assim como mesmos mÃdulo e sinal de carga superficial. O objetivo do presente estudo à a caracterizaÃÃo das configuraÃÃes do estado fundamental e do espectro dos modos normais do aglomerado. O sistema à estudado numericamente atravÃs de simulaÃÃes Monte Carlo, utilizando o algoritmo de Metropolis. Utilizou-se ainda o chamado MÃtodo de Newton Modificado para auxiliar a obtenÃÃo das configuraÃÃes de mÃnima energia. O estudo à dividido em duas partes: i) Na primeira, a dependÃncia das configuraÃÃes de equilÃbrio e modos normais à analisada em funÃÃo da carga superficial, na presenÃa e ausÃncia de campo magnÃtico externo, considerando-se o momento de dipolo magnÃtico constante. ii) Na segunda, a carga superficial e o momento de dipolo magnÃtico sÃo fixados e as configuraÃÃes de equilÃbrio e os modos normais sÃo estudados em funÃÃo da intensidade do campo magnÃtico externo. Nesta parte, calcula-se ainda a magnetizaÃÃo do sistema em funÃÃo do campo externo. O espectro de frequÃncias dos modos normais de vibraÃÃo foram obtidos atravÃs da tÃcnica de aproximaÃÃo harmÃnica. Devido à nÃo-simetria espacial da interaÃÃo magnÃtica dipolar, os modos normais devem apresentar um componente extra de rotaÃÃo. Observa-se que para um intervalo caracterÃstico da carga superficial das partÃculas, o espectro de frequÃncias sofre uma grande variaÃÃo de intensidade. Observa-se que no caso dependente da carga, o sistema apresenta caracterÃsticas que independem do campo magnÃtico aplicado. Observa-se, no caso dependente do campo aplicado, uma menor variedade de configuraÃÃes de equilÃbrio deste tipo de sistema em relaÃÃo ao dependente da carga. / It is studied at this thesis a two-dimensional cluster of magnetic particles, with surface charge, confined by a circular parabolic potential. The particles have the same magnitude of magnetic dipole moment and the same amount and sign of surface charge. The goal of the present study is the characterization of the ground state configurations and the normal mode spectra of the cluster. The numerical study of the system is based on the Monte Carlo simulation technique, using the Metropolis Algorithm. It was also used the called Newton Method technique to reach the ground state configurations . The present study is divided in two parts: i) In the first one, the dependence of the equilibrium configurations and the normal modes is analyzed considering the presence or not of a external magnetic field. The magnetic dipole moment is taken as constant. ii) In the second one, the surface charge and the magnetic dipole moment are taken as constant, and the ground state configurations and the normal modes are studied as function the the external magnetic field intensity. At this part, it is also calculated the magnetization of the system as function of the external magnetic field. It was observed a great number of different ground state configurations, like concentric rings, and chains. The vibrational normal mode frequencies spectra was obtained by using the harmonic approximation. Due to the non-spatial symmetry of the magnetic dipole interaction, the normal modes must show an extra rotational component. It can be noted that due to surface charge of the particles the frequencies spectra can present elevated variation on the intensity. It can also be noted that some properties of the first case system also occurs on the second case system, and these properties are independent of the applied magnetic field, and in the second case system it can be noted that there are less different ground state configurations as compared with the first one.

Universidade Federal do Cearà / O atual estÃgio de desenvolvimento de tÃcnicas experimentais permite a sÃntese de partÃculas coloidais complexas, cuja superfÃcie pode ser precisamente "decorada" com propriedades fÃsicas e/ou quÃmicas diferentes. Tais coloides sÃo usualmente definidos como partÃculas patchy. Como resultado da modificaÃÃo de partes da superfÃcie de tais partÃculas, a interaÃÃo entre as mesmas à geralmente caracterizada por um potencial anisotrÃpico. Estudar e compreender o processo de auto-organizaÃÃo desse sistema particular à de grande interesse tanto do ponto de vista cientÃfico como tecnolÃgico devido sua utilizaÃÃo em materiais funcionais. Nessa dissertaÃÃo, estuda-se o comportamento de um sistema bidimensional de partÃculas patchy carregadas, nas quais a superfÃcie à decorada pontualmente com uma carga de sinal contrÃrio do centro da mesma de modo que cada coloide possua uma carga total C responsÃvel pelo potencial de interaÃÃo. Neste trabalho foi utilizada a tÃcnica de simulaÃÃo DinÃmica Molecular para estudar o processo de auto-organizaÃÃo dessas partÃculas para diversas densidades e temperaturas. Contudo, antes de apresentar resultados numÃricos apresenta-se o modelo de partÃcula patchy e verifica-se o comportamento da energia de interaÃÃo com dependÃncia na carga efetiva da partÃcula e com o nÃmero de sÃtios ativos (p) que decoram as superfÃcies dos coloides, chamados de patches. Nota-se que o estudo de tais parÃmetros à fundamental na previsÃo de estruturas que o sistema se estabiliza. Apresentam-se as estruturas de mÃnima energia estÃveis, de um sistema com p=2 e carga total neutra, em um diagrama de fases com dependÃncia na temperatura e densidade para p=2. Esse diagrama apresenta claramente duas fases bem definidas que foram distinguidas atravÃs de cÃlculos de propriedades termodinÃmicas durante a simulaÃÃo. Resultados para diferente p e carga total tambÃm sÃo apresentados a fim de mostrar a influencia do nÃmero de patches, e da carga total, na configuraÃÃo do sistema. Em geral, observa-se que para altos valores da carga total e/ou nÃmero de patches de cada partÃcula, o potencial repulsivo prevalece fazendo com que o sistema se estabilize em uma configuraÃÃo cristalina. Por outro lado, um sistema composto de partÃculas com baixo valor de carga total ou numero de patches as partÃculas apresentam um potencial atrativo induzindo diferentes tipos de configuraÃÃes no sistema, como, por exemplo, estruturas na forma de anÃis e linhas de partÃculas. / The current stage of development of experimental techniques allow the synthesis of particles complex colloidal, whose surface can be precisely "decorated" with physical properties and/or chemical combinations. Such colloids are usually defined as patchy particles. As result of the modification of parts of the surface of such particles, the interaction between them is generally characterized by an anisotropic potential. Study and understand the process of self-organization of this particular system is of great interest both from the scientific point of view as technology, because of its use in functional materials. In this dissertation, we study. The behavior of a two-dimensional system patchy charged particles, in which the surface is decorated with a timely charge sign opposite that located in the particle center. Thus, patchy each particle has a net charge C, which is result of the difference between the point charges on the surface and that in the particle center patchy. This study uses the technique of computer simulation of molecular dynamics to study the process of self-organization of particles patchy depending on the density and temperature. Initially, we present the model of patchy particles studied here and there is the behavior of the interaction energy between two particles and its dependence on load effective particle (liquid charge) and the number of active sites (p) that decorate the surfaces of colloids, called patches . The study of these parameters is important for understanding the self-organized structures obtained. Presents the stable structures of minimum energy a system with p=2 and C=0 as a function of temperature and density. In general, we observe two well defined phases were distinguished by calculation of thermodynamic properties during the simulation. Results for different values of p and C are also presented order to show the influence of this parameter in the system configuration. In general, it is observed that for large values of the charge and/or number of patches, the repulsive potential prevails causing the system to stabilize in a crystalline configuration. On the other hand, for a system composed of particles with a low value of charge and/or the number od patches interaction potential is attractive inducing predominantly resulting composite structures in the form of clusters of ring and lines particles.

CoordenaÃÃo de AperfeÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Este trabalho teve como objetivo a preparaÃÃo de nanopartÃculas de derivados da galactomanana. O polissacarÃdeo (galactomanana) foi extraÃdo de sementes da Dimorphandra gardneriana com rendimento de 29Â3% e razÃo manose/ galactose (M:G) de 1,93Â0,02. A galactomanana foi modificada por reaÃÃo de sulfataÃÃo (FDS), oxidaÃÃo (FDO) e por acilaÃÃo com anidrido acÃtico (FDAc) e com anidrido propiÃnico (FDPr). Os derivados foram utilizados no desenvolvimento de nanopartÃculas por interaÃÃo com a quitosana via complexaÃÃo polieletrolÃtica, por formaÃÃo de base de Schiff, e por auto-organizaÃÃo. Os derivados da galactomanana foram caracterizados por espectroscopia na regiÃo do infravermelho (IV), por ressonÃncia magnÃtica nuclear, por anÃlise elementar, por cromatografia de permeaÃÃo em gel e por viscosidade intrÃnseca. O grau de substituiÃÃo para reaÃÃo de sulfataÃÃo foram 0,32 e 0,42. A razÃo de unidades glicosÃdicas/unidades oxidadas para os derivados oxidados foram 10:2; 10:4 e 10:8. Os derivados hidrofÃbicos foram confirmados pelo aparecimento de uma nova absorÃÃo em 1740 cm-1 no IV, atribuÃda ao estiramento C=O e a insolubilidade em Ãgua. NanopartÃculas com perfil unimodal foram obtidas nas trÃs rotas estudadas. As partÃculas de quitosana e galactomanana sulfatada foram obtidas por complexaÃÃo polieletrolÃtica com diÃmetros variando de 10Â6 a 377Â29 nm, Ãndice de polidispersividade de 0,11Â0,02 a 0,5Â0,1 e potencial zeta de â28Â2 a 59Â4 mV. Para as de quitosana e galactomanana oxidada obtidas via base de Schiff com diÃmetros variando de 8Â2 a 20Â9 nm, Ãndice de polidispersividade de 0,36Â0,04 a 0,57Â0,08 e potencial zeta de 0,4Â0,5 a 14Â1 mV. PartÃculas de galactomanana modificadas hidrofobicamente foram obtidas via auto-organizaÃÃo com diÃmetros variando de 35,3Â0,6 a 213Â28 nm, Ãndice de polidispersividade de 0,093Â0,003 a 0,9Â0,1 e potencial zeta de â26,3Â0,9 a â3Â2 mV. O diÃmetro, potencial zeta e Ãndice de poidispersividade sÃo influenciados pela metodologia e derivado utilizado, mas para todos os derivados da galactomanana obteve-se, em pelo menos uma condiÃÃo, nanopartÃculas compatÃveis para um potencial uso como carreadores de fÃrmacos. Fatores como: grau de modificaÃÃo, razÃo, ordem de adiÃÃo e concentraÃÃo dos polissacarÃdeos, pH e a adiÃÃo de fÃrmaco influenciaram no tamanho, Ãndice de polidispersividade, potencial zeta e estabilidade em soluÃÃo das partÃculas. / This work aimed the preparation of nanoparticles galactomannan derivatives. The polysaccharide (galactomannan) was from seeds of Dimorphandra gardneriana with yield of 29Â3% and mannose/galactose ratio (M:G) of 1.93Â0.02. The galactomannan was modified by sulfation raction (FDS), oxidation (FDO) and by acylation with acetic anhydride (FDAc) and proponic (FDPr) and derivates were used in the developmentof nanoparticles by interaction with chitosan by polyelectrolyte complexes, Schiff base formation and by self-assembled. Galactomannan derivatives were characterized by infrared spectroscopy (IR), nuclear magnetic resonance, elemental analysis, gel permeation chromatography and intrinsic viscosity. The degree of substitution for sulfataion reaction were 0.32 and 0.42; the ratio of glycosidic/oxidized units in oxidized derivatives was 10:2; 10:4 and 10:8. The hydrophobic derivatives were confirmed by the appearance of new absorption at 1740 cm-1 in IR, assigned to C=O stretching and water insolubility. Nanoparticles with unimodal profile were obtained on three routes studied. The particles of chitosan and sulfated galactomannan were obtained by complexation polyelectrolytic with diameters ranging from 10Â6 to 377Â29 nm, polydispersity index from 0.11Â0.02 to 0.5Â0.1 and zeta potential of â28Â2 to 59Â4 mV. For chitosan and oxidized galactomannan nanoparticles, obtained by Schiff base, diameters ranging from 8Â2 to 20Â9 nm, polydispersity index from 0.36Â0.04 to 0.57Â0.08 and zeta potential of 0.4Â0.5 to 14Â1 mV were obatined. Hydrophobically modified galactomannan particles were obtained by self-assembled with diameters ranging from 35.3Â0.6 to 213Â28 nm, polydispersity index from 0.093Â0.003 to 0.9Â0.1 and zeta potential of â26.3Â0.9 to â3Â2 mV. The diameter, zeta potential and polydispersity index are influenced by the methodology and derived used, but for all derivatives of galactomannan at least one condition shows nanoparticles compatible for potential use as drug carriers. Factors such as degree of modification, ratio, order of addition and concentration of polysaccharides, pH and addition of drug have influence on size, polydispersity index, zeta potential and solution stability of the particles.