L’intégration des communications optiques sur puce offre de vastes promesses en termes de performances et de réduction de la puissance consommée, les canaux optiques ne souffrant pas des nombreuses limitations des canaux métalliques. De plus, l’information codée optiquement permet d’atteindre des débits de données élevés par le biais du multiplexage en longueur d’onde. Afin de conserver la compatibilité avec les composants électroniques, les communications et composants optiques doivent s’intégrer dans la filière silicium. Cependant, ce dernier matériau ne permet pas d’envisager la réalisation de certaines fonctions optiques, en particulier la source laser. D’autres matériaux doivent ainsi être intégrés pour suppléer au silicium. Mes travaux de thèse portent sur l’intégration de nanotubes de carbone sur plate-forme silicium pour la photonique. Dans ces travaux, le potentiel des nanotubes de carbone pour la réalisation de sources optiques intégrées est exploré. Dans un premier temps, je proposerai des pistes de compréhension de l’apparition du gain optique dans les nanotubes de carbone semiconducteurs par analyse des temps de vie des excitons, mesurés en spectroscopie pompe-sonde. Ces temps de vie sont sensiblement rallongés lorsque la centrifugation des nanotubes de carbone, au cours de l’extraction, est poussée à des vélocités et des temps plus longs. Une explication envisagée est la réduction du nombre de défauts à la surface des nanotubes, ces défauts se comportant comme des centres de recombinaison non-radiatifs. D’autre part, une méthode efficace d’intégration des nanotubes de carbone sur guide d’onde silicium a été proposée. Cette méthode robuste et permet d’observer le couplage de la photoluminescence des nanotubes de carbone avec le mode optique du guide d’onde. Afin d’obtenir une interaction exaltée entre mode optique et nanotube de carbone, le couplage entre les nanotubes et différentes cavités photoniques, incluant microdisques, cavités Fabry-Pérot et micro-résonateurs en anneau, a été étudié. L’emploi en particulier de résonateurs en anneau permet d’observer la structuration de la photoluminescence des nanotubes de carbone par les modes de résonance de l’anneau. Différentes configurations ont été étudiées afin de compléter la compréhension des mécanismes de couplage : micro-photoluminescence, photoluminescence guidée et photoluminescence intégrée. / On-chip optical communication may increase drastically performances and consumption of communication systems. Indeed, optical channels do not face limitations that metallics interconnects do. Even better would be the achievable data rate due to the multiplexing possibility in optics. In order to keep compatibility with electronic devices, optical components and interconnects should be built in silicon. However, this material is not suitable for some optical function, such as laser sources. Thus, there is a need to integrate alternative materials to compensate for silicon weaknesses. My PhD work focuses on integration of carbon nanotube on silicon for photonics applications. In this work, potential use of carbon nanotube for light emission function is investigated. First, I will propose clue to understand the appearance of optical gain in semiconducting carbon nanotube. Such investigation is done by mean of pump-probe experiments, where the excitons lifetimes are measured. Those lifetimes slightly increase while centrifugation time and speed is increased, during the extraction process. A possible explanation is that defect-free carbon nanotubes are selected by the centrifugation process. In parallel, I worked on designing an efficient method to couple nanotubes photoluminescence with silicon waveguides. This method appears to be quite robust, and allows to observe coupling between the nanotube photoluminescence and the optical mode of the waveguide. In order to obtain a more intense interaction between the optical mode and carbon nanotubes, I investigated the coupling between carbon nanotubes and several photonic cavities, including microdisks, Fabry-Pérot cavities and ring resonators. Specifically, ring resonators allow to measure the photoluminescence of carbon nanotube structured by the resonant modes. Several configurations are studied to understand more in-depth the coupling mechanisms: micro-photoluminescence, guided photoluminescence and integrated photoluminescence.

Les études en laboratoires montrent que les propriétés de l'eau liquide sont perturbées lorsqu'elle est proche d'une surface (≈ 1nm) ou occluse dans des pores de taille inférieure à la dizaine de nanomètres : au-delà de ces seuils, ses propriétés sont supposées volumiques. Paradoxalement, des observations de terrains suggèrent que le comportement de l'eau peut s'écarter de son comportement volumique pour des tailles de pores de l’ordre de quelques microns. Nous présentons une étude expérimentale des effets, et de leur portée, d'une surface solide, paroi interne d’une cavité fermée, sur les propriétés vibrationnelles et thermodynamiques de l'eau occluse. D’abord, nous avons développé et calibré une fonction de partition prenant en compte les modes inter- et intramoléculaires de l'eau, afin de convertir ses propriétés vibrationnelles en propriétés thermodynamiques. Cette fonction nous permet de calculer la variation d’enthalpie libre que représente une déviation du spectre IR par rapport au spectre de référence. Des mesures IR dans des canaux ont été réalisées en fonction de leur hauteur, de 100 à 5 nm, qui ont mis en évidence que les propriétés de l'eau sont modifiées entre 5 et 20 nm. Si ces distances restent dans les valeurs admises pour l’influence interfaciale, l’intensité thermodynamique des variations (jusqu’à 1.5 kJ/mol) est surprenante, de même que leur sens de variation : l’activité de l’eau augmente. Le moteur de cette évolution pourrait être la restriction géométrique, et des effets de pression de disjonction. Au contraire, des mesures de micro-spectroscopie IR haute résolution et Raman ont été menée dans des micro-cavités fermées (inclusions fluides synthétiques), en fonction de la distance aux interfaces solide/liquide et liquide vapeur. Elles ont montré que les propriétés de l'eau sont progressivement perturbées sur une distance de 1 à 3 μm. Proche de la surface, la variation thermodynamique est au-delà du kJ/mol d’eau, et traduit une augmentation de l’activité de l’eau. Le moteur de ce qu’on appelle une « interphase », vu son épaisseur, associe la tension de surface solide-solution aqueuse et des effets osmotiques, liés à une stratification chimique de la solution depuis la surface jusqu’au centre de la cavité. D'un point de vue thermodynamique, l’eau confinée et l’eau impliquée dans l’interphase apparaissent plus réactives que l’eau volumique : ces mesures ouvrent donc des perspectives d’interprétation des interactions solide-solution dans les milieux naturels. Quelques applications à des observations sont évoquées. / Laboratory studies shows that water properties are disturbed when it is located close to a surface (≈1nm) or occluded in a pore with size less than ten nanometers: beyond these thresholds, its properties are supposed to be bulk. Paradoxically, field observations suggest that the water behavior can deviate with respect to its bulk one for pore sizes of few microns. We present an experimental study of the effects and the scope of a solid surface, internal wall of closed cavity, on the occluded water vibrational and thermodynamic properties. First, we have developed and calibrated a partition function, that takes into account the water inter- and intramolecular modes, to convert its vibrational properties into its thermodynamic counterparts. This function allows us to calculate the free enthalpy corresponding to an IR spectrum deviation with respect to a reference spectrum. IR measurements were performed in channel in function of their height, from 100 to 5 nm. They highlighted that water properties are modified between 5 and 20 nm. Although these distances are within the accepted values for the interfacial influence, the intensity of thermodynamic variations are surprising, as its variation direction: the water activity increases. This evolution could be drive by the geometrical restrictions and the disjoining pressure effects. On the contrary, high resolution IR and Raman micro-spectroscopies measurements were carried out in closed micro-cavities (synthetic fluid inclusions), in function of the distance to the solid/liquid and liquid/vapor interfaces. They demonstrated that water properties are progressively disturbed on a distance from 1 to 3 μm. Close to the surface, the thermodynamic variation is beyond kJ/mol of water, and reflects an increasing of water activity. The driver of the so-called interphase, because of its thickness, involves the solid-aqueous solution surface tension and osmotic effects, related to a chemical stratification of the solution from the surface to the cavity center. From a thermodynamics point of view, confined water and water in the interphase appear more reactive than bulk water: these measurements offer perspectives for the solid-solution interaction interpretation in the natural media. Some applications of the observations are discussed.

Orientador: Mário Tanomaru Filho / Banca: Marco Antônio Húngaro Duarte / Banca: Paulo Sérgio Cerri / Resumo: A proposta do estudo foi avaliar a microbiota endodôntica de dentes de humanos sem vitalidade pulpar com ou sem lesão periapical visível radiograficamente por meio das técnicas de "Checkerboard DNA-DNA Hybridization" e cultura microbiológica. Foram utilizados 20 dentes unirradiculados, divididos em casos de necrose pulpar sem lesão periapical (Grupo I) e dentes com necrose pulpar e lesão periapical (Grupo II). A colheita do material do canal radicular foi realizada com lima K e cones de papel absorvente. Para a técnica de cultura, as amostras foram semeadas em meios As, Ask, Ms e Tio's, para avaliação da presença de microrganismos anaeróbios, aeróbios e facultativos. Para a técnica de "Checkerboard DNA-DNA Hybridization", foi realizado o processamento do DNA extraído das amostras e das sondas de DNA de 33 microrganismos. Os resultados mostraram nas duas técnicas empregadas a presença de microrganismos. A técnica de hibridação DNA - DNA checkerboard permitiu a identificação de 31 espécies diferentes no Grupo I e de 32 espécies diferentes no Grupo II. Fusobacterium nucleatum spp polymorphum (80%), Porphyromonas gingivalis (80%), Prevotella melaninogenica (90%) predominaram no Grupo I. As sondas Streptococcus mitis e Selenomonas noxia não foram detectadas em nenhuma amostra deste grupo. No Grupo II, Fusobacterium nucleatum spp polymorphum, Neisseria mucosa e Porphyromonas gingivalis foram detectadas em todos os casos e Selenomonas noxia não foi encontrada em nenhuma das amostras deste grupo. Houve tendência para maior presença de bactérias anaeróbias obrigatórias moderadas no Grupo II, embora sem diferença significante (p>0,05), em relação ao Grupo I, de acordo com a cultura microbiológica. Foi observada maior freqüência de espécies bacterianas anaeróbias obrigatórias moderadas nos canais radiculares, tanto para o Grupo I como para o Grupo II, de acordo com a técnica de hibridação DNA-DNA checkerboard. / Abstract: The purpose of this study was to evaluate the endodontic microbiota from human's teeth, with no pulp vitality, with or without radiographic chronic periapical lesion, using a culture microbiologic method and checkerboard DNA-DNA hybridization technique. The whole sample, with 20 single root's teeth, was collected and divided into: teeth with no pulp vitality without periapical lesion (Group I) and teeth with no pulp vitality with periapical lesion (Group II). The samples were obtained with K file and absorbent paper points. To the culture technique, the samples were grown by using media like As, Ask, Ms and Tio's. To checkerboard DNA-DNA hybridization technique, the samples of DNA extracted crossed with microorganisms' DNA obtained from ATCC. The results demonstrated in two techniques used that in all the samples identified microorganisms, at least 20 ufc/ml. The checkerboard DNA-DNA hybridization technique demonstrated the identification of 31 different species of microorganisms in Group I and 32 different species of microorganisms in Group II. Fusobacterium nucleatum spp polymorphum (80%), Porphyromonas gingivalis (80%), Prevotella melaninogenica (90%) predominated in Group I. The probes Streptococcus mitis and Selenomonas noxia were not detected in no sample in this group. At Group II, Fusobacterium nucleatum spp polymorphum, Neisseria mucosa and Porphyromonas gingivalis were detected in all cases, and Selenomonas noxia was not present in sample of this group. It was tendency to greater number strict anaerobe microorganisms in Group II, however without statistical significance (p>0.05), in relation Group I, in accord with culture microbiologic method. It was detected a greater frequency of anaerobe strict microorganisms species in root canal, in both Groups I and II, in accord with the checkerboard DNA-DNA hybridization technique. / Mestre

Neste trabalho apresentamos um protocolo para simular, no contexto da eletrodinâmica quântica de cavidades, a equação de Dirac 2+1 D e 1+1 D para uma partícula relativística livre, de spin ½. Especificamente, tratamos dois sistemas distintos: no primeiro consideramos um átomo de quatro níveis interagindo com dois modos da cavidade e quatro campos clássicos; no segundo, consideramos um átomo de três níveis interagindo com um modo da cavidade e dois campos clássicos. O primeiro sistema foi utilizado para simular a equação de Dirac 2+1 D. Através do segundo sistema mostramos como simular a equação de Dirac 1+1 D. Com esse sistema mostramos como manipular e controlar por meio das forças de acoplamentos dos campos, os valores da velocidade da luz e a energia de repouso da partícula relativística livre de Dirac simulada. Verificamos que a dinâmica de um elétron no formalismo da mecânica quântica relativística pode ser simulada usando experimentos em Eletrodinâmica Quântica de Cavidades. Neste contexto, analisamos o movimento oscilatório inesperado de uma partícula quântica relativística livre conhecido como Zitterbewegung. / In this work we present, in the context of cavity quantum electrodynamics, a protocol for simulating Dirac equation 2+1 and 1+1 for a relativistic free particle with spin ½. Specifically, we deal with two different systems: In the first one we consider a four level atom interacting with two modes of the cavity and four classical fields; In the second system we deal consider a three level atom and interacting with one mode of the cavity and two classical fields. The first system was used to simulate a 2+1 D Dirac equation. With the second system we show how to simulate a 1+1D Dirac equation. With these systems we show how to simulate and control through the field coupling strength, the values of the velocity of light and rest energy of the simulated Dirac´s relativistic free particle. We verify that the dynamics of one electron in the formalism of relativistic quantum mechanics can be simulated using experiments in cavity quantum electrodynamics. In this context, we analyzed the unexpected but known oscillatory movement of a relativistic free quantum particle.

Com intuito de aumentar a longevidade das restaurações, diversos sistemas adesivos são disponibilizados no mercado e, com isso, muitos estudos são conduzidos, dentre eles, a resistência de união desses sistemas. A maioria dos trabalhos utiliza o teste de microtração. Este teste permite a avaliação de diferentes superfícies, gerando variedade nos resultados obtidos e dificultando a comparação de dados. Este estudo teve como objetivo comparar os valores de resistência de união para as diferentes superfícies de dentina utilizadas em testes de microtração (dentina planificada e dentina de paredes cavitárias, com túbulos dentinários dispostos predominantemente paralelos ou perpendiculares à interface adesiva). Foram utilizados 80 terceiros molares humanos, divididos aleatoriamente em 4 grupos e 2 subgrupos, de acordo com a superfície dentinária de obtenção dos espécimes e do sistema adesivo utilizado: G1 (PO) planificação da face oclusal (baixo fator C); G2 (PV) planificação da face vestibular (baixo fator C); G3 (CP) face pulpar de preparo cavitário oclusal (alto fator C); G4 (CV) face vestibular de preparo oclusal (alto fator C). Dois diferentes sistemas adesivos foram utilizados: convencional de 3 passos Adper Scotchbond Multi-Purpose (3M ESPE) e o autocondicionante de 2 passos Clearfil SE Bond (kuraray), resultando em 8 subgrupos (n=10): POSMp; POCf; PVSMp; PVCf; CPSMp; CPCf; CVSMp; CVCf. A resina composta (Filtek Z250 A3) foi inserida em dois incrementos horizontais. Após 48 horas, os dentes foram seccionados com disco diamantado para a obtenção dos palitos com área de seção transversal de ±0,8mm. Uma fatia de cada subgrupo foi separada para análise em MEV. Os espécimes foram fixados ao dispositivo de microtração tipo Bencor multi T adaptado à máquina de ensaios universal Instron. Uma força de tração com velocidade de 0,5 mm/min utilizando uma célula de carga de 500N foi aplicada. As superfícies fraturadas foram analisadas em Esteromicroscópio LeicaMZ6 para identificar e classificar o tipo de fratura. Os resultados foram submetidos ao teste ANOVA a 2 critérios e ao teste de Tukey com nível de significância de 5%, para cada tipo de adesivo. Os valores médios (MPa±dp) foram: POSMp: 44.51±9.28; PVSMp: 56.75±6.58; CPSMp: 27.88±5.71;CVSMp: 32.54±6.11; POCf: 48.34±8.09; PVCf: 52.51±10.18; CPCf: 23.06±5.93; CVCf: 31.35±4.03. Houve diferença estatisticamente significante para o tipo de preparo (p<0.01 para ambos adesivos) e para a orientação dos túbulos dentinários (p<0,001 para o Scotchbond Multipurpose e p=0.012 para o Clearfil SE Bond).. Concluiu-se, portanto, que os espécimes obtidos a partir de cavidades apresentaram redução nos valores de resistência de união e a orientação paralela dos túbulos em relação à interface adesiva aumentou os valores de resistência de união à microtação. / Microtensile test is usually used to evaluate bond strength values and can be affected by several factors resulting in a diversity of values which makes it difficult to compare data. Flat surfaces dentin are used in most studies. However, specimens from a tooth cavity preparation can be a more realistic model. The aim of this study was to compare &#x3BC;TBS values of dentin flat surfaces (low C factor) and dentin from cavity preparations (high C fator) and its relation with the direction of the dentin tubules. Eighty extracted caries-free human molars were assigned into 4 groups: OF (occlusal flat surface specimens low C factor); BF (buccal flat surface specimens low C factor); PC (pulp surface of cavity preparations specimens high C factor) and BC (buccal surface of cavity preparations specimens high C factor). Each group was divided into 2 subgroups according to the adhesive system Adper Scotchbond Multi-Purpose (3M ESPE) or Clearfil SE Bond (Kuraray), resulting in 8 groups (n=10): OFSMp; OFCf; BFSMp; BFCf; PCSMp; PCCf; BCSMp and BCCf. Two horizontal increments of Filtek Z250 resin were used to restore the teeth. After 48 hours storage, the specimens were sectioned into 0.8 mm beams with diamond disc for microtensile test and submitted to a tensile force in a Universal Testing Machine (Instron) at 0.5mm/min. One slice of each subgroup was randomly selected for MEV. Mean values (MPa±sd) were OFSMp: 44.51±9.28; BFSMp: 56.75±6.58; PCSMp: 27.88±5.71; BCSMp: 32.54±6.11; OFCf: 48.34±8.09; BFCf: 52.51±10.18; PCCf: 23.06±5.93; BCCf: 31.35±4.03. Data were statistically analyzed by two-way ANOVA and Tukeys test (p<0.05) for each adhesive. The adhesive failures were predominant in all groups. It can be concluded that the microtensile bond strength was influenced by the type of dentin surface and tubules orientation. The specimens obtained from cavity preparations showed reduced &#x3BC;TBS (p<0.01). Parallel tubules orientation showed a statistically significant increase of &#x3BC;TBS (p<0.001 for Scotchbond Multipurpose and p=0.012 for Clearfil SE Bond).

Submitted by Rosivalda Pereira (mrs.pereira@ufma.br) on 2017-05-15T17:37:00Z No. of bitstreams: 1 GieseleSilva.pdf: 1262459 bytes, checksum: 4110f17f9c7f709f8e6e08765eeae663 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-15T17:37:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GieseleSilva.pdf: 1262459 bytes, checksum: 4110f17f9c7f709f8e6e08765eeae663 (MD5) Previous issue date: 2017-02-01 / Fundação de Amparo à Pesquisa e ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Maranhão (FAPEMA) / Objective: Early Childhood Caries (ECC) has been associated with systemic conditions such as obesity and other nutritional deficiencies. These associations have not been adequately studied yet. The present study aimed at evaluating systemic conditions that may be underlying the severity of caries in early childhood. The aim of this study was to evaluate the serum levels of interleukin- 1β (IL-1β), interleukin (IL-6), tumor necrosis factor-α (TNF-α) and lipocalin associated with human neutrophil gelatinase (NGAL) associated with higher caries severity in early childhood (number of cavities), in a theoretical model adjusted for social variables, BMI Z score and consumption of beverages with added sugar; and Chapter II aimed at comparing the mean hemoglobin, neutrophils and eosinophils in children with Severe Early Childhood Cavities (S-ECC) and carie-free children and also to analyze the association between these components of the hemogram with the presence of S-ECC, in models adjusted for socioeconomic variables and for the consumption of sugar rich beverages. Methods: A case-control study was carried out in São Luis, Maranhão, Brazil, from June 2015 to September 2016. The sample was obtained from the randomization of the original sample from a historical cohort; with 152 children aged between 4 and 5 years old, 72 cases (children with ECC) and 80 controls (caries free). The data were obtained through a structured and validated questionnaire containing socioeconomic, demographic and maternal schooling questions applied to mothers or caregivers; a Food Frequency Questionnaire (FFQ) and anthropometric examination, to evaluate the nutritional status; oral clinical examination of children for assessment of decayed teeth (ceo-d index); blood tests and reading of serum inflammatory markers and blood count. For Article 1, a Poisson regression model was suggested to evaluate the association between social factors, the BMI Z score (Body Mass Index), sugar consumption and severity of ECC; and for the analysis of the association between serum levels of IL-1β, IL-6, TNF-α and NGAL and severity of ECC with adjusted model for social variables, BMI Z score and consumption of added sugar beverages. The average ratio (AR) and the respective confidence intervals (95% CI) were estimated at a significance level of 5%. For Article 2, a comparison test of the hemogram (hemoglobin, neutrophils and eosinophils) of children with and without S-ECC was performed, and Logistic Regression models were applied to test the association between Levels of hemoglobin, neutrophils, and eosinophils and presence of S-ECC and adjusted for family income, mother's schooling, sex and consumption of sugar-rich beverages, with estimated coefficients in OR, 95% confidence intervals, Significance level of 5%. Results: In chapter 1, the highest tertiles of the serum levels of IL-6 (2nd tercil- AR = 1,55, CI = 1,14-2,10, p = 0.005, 3rd tercil- AR = 1,54, CI = 13-2.09, p = 0.006), TNF-α (3rd tercil- RM = 1.33, CI = 1.00-1.78, p = 0.040) and NGAL (2nd tercil- AR = 1.79, CI = 1.10-2.90, p ≤ 0.001, 3rd tercil- AR = 2.04, CI = 1.26- 3.30, p = 0.003) were associated with the highest severity of caries in early infancy, even after adjusting for BMI, however after adjusting the model for the consumption of beverages with added sugar, the associations were maintained for IL-6 the strength of association of NGAL was reduced, and for TNF-α there was no association. In Chapter 2, lower mean hemoglobin levels (p = 0.036), higher mean neutrophils (p = 0.040) and eosinophils (p = 0.034) were found in children with S-ECC compared to caries-free ; in the regression models adjusted for economic and socioeconomic variables, higher levels of hemoglobin were protective for SECC (OR 0.64; IC=0,41-0,97; p=0,040) while higher levels of neutrophils were indicators of risk of S-ECC (OR 1.03; IC=1,02-1,06; p=0,040), and after adjustment for frequency of consumption of sugar-rich beverages, the strength of association of these components with the S-ECC was reduced, suggesting that the higher frequency of consumption of these sugars are a common factor that bind blood-to-blood changes to S-ECC. Conclusion: Higher serum levels of IL-6, TNF-α and NGAL are associated with higher caries severity in children, suggesting the presence of underlying systemic inflammation and excessive consumption of added sugars seem to be implicated in the relationship between higher serum levels of TNF-α and NGAL with Severity of caries in children. Higher levels of neutrophils and eosinophils and lower levels of hemoglobin have been shown in children with S-ECC suggesting that systemic alterations such as iron deficiency and inflammation should be investigated in the presence of S-ECC by multidisciplinary health teams. / Objetivo: A Cárie na Primeira Infância (CPI) tem sido associada a condições sistêmicas como a obesidade e outras carências nutricionais; no entanto, as evidências ainda são frágeis. O presente estudo propôs-se a avaliar condições sistêmicas que possam estar subjacentes à gravidade de cárie na primeira infância. Assim sendo, esta tese foi dividida em dois capítulos: O capítulo I teve como objetivo avaliar os níveis séricos de interleucina- 1β (IL-1β), interleucina (IL- 6), fator de necrose tumoral- α (TNF-α) e lipocalina associada à gelatinase dos neutrófilos humanos (NGAL) associados a maior gravidade da cárie na primeira infância (número de cavidades), em modelo teórico ajustado para as variáveis socioeconômicas e demográficas, escore Z do IMC e consumo de bebidas com açúcar de adição; e o capítulo II teve como objetivo comparar as médias de hemoglobina, neutrófilos e eosinófilos em crianças com Cárie Grave na Primeira Infância (CPI-G) e livres de cárie e analisar a associação entre esses componentes do hemograma com a presença da CPI-G, em modelos ajustados para variáveis socioeconômicas e demográficas e para o consumo de bebidas ricas em açúcar. Métodos: Estudo caso-controle foi realizado em São Luis, Maranhão, Brasil, no período de junho de 2015 à setembro de 2016. A amostra foi obtida a partir da aleatorização da amostra original de uma coorte histórica; sendo selecionadas 152 crianças, entre 4 e 5 anos de idade, 72 casos (crianças com CPI) e 80 controles (crianças livres de cárie). Os dados foram obtidos por meio de um questionário estruturado e validado contendo questões socioeconômicas, demográfica aplicado às mães ou responsáveis; de um Questionário de Frequência Alimentar (QFA) e de exame antropométrico, para avaliação do estado nutricional; exame clínico bucal das crianças para aferição de dentes cariados (índice ceo-d); exames de sangue e leitura de marcadores inflamatórios séricos e do hemograma. Para o Artigo 1, foi sugerido modelo de regressão de Poisson para avaliar: a associação entre os fatores sociais, o escore Z do IMC (Índice de Massa Corpórea), consumo de açúcar e gravidade de CPI; e para análise da associação entre os níveis séricos de IL-1β, IL-6, TNF-α e NGAL e gravidade de CPI com modelo ajustado para variáveis socioeconômicas e demográfica, escore Z do IMC e consumo de bebidas com açúcar de adição. Estimou-se a razão das médias (RM) e os respectivos intervalos de confiança (IC 95%), a um nível de significância de 5%. Para o Artigo 2 foi feito um teste de comparação de médias (Teste T não pareado) das variáveis do hemograma (hemoglobina, neutrófilos e eosinófilos) em crianças com CPI-G e livres de cárie, e aplicados modelos de Regressão Logística para testar a associação entre os níveis de hemoglobina, de neutrófilos, e eosinófilos e presença de CPI-G e ajustados para renda familiar, escolaridade da mãe, sexo e consumo de bebidas ricas em açúcar, com os coeficientes estimados em OR, intervalos de confiança de 95%, a um nível de significância de 5%. Resultados: No capítulo 1, maiores tercis dos níveis séricos de IL-6 (2º tercil- RM= 1,55, IC= 1,14-2,10, p = 0,005; 3º tercil- RM=1,54, IC=1,13-2,09, p = 0,006), de TNF-α (3º tercil- RM=1,33, IC=1,00-1,78, p=0,040) e de NGAL (2º tercil- RM=1,79, IC= 1,10-2,90, p ≤ 0,001; 3º tercil- RM=2,04, IC=1,26-3,30, p = 0,003) se associaram com a maior gravidade da cárie na primeira infância, e se mantiveram associados mesmo após ajuste para IMC, entretanto após ajuste do modelo para o consumo de bebidas com açúcar de adição, as associações foram mantidas para IL-6, a força de associação do NGAL foi reduzida, e para TNF-α não houve associação. No capítulo 2, menores médias de hemoglobina (p=0,036), maiores médias de neutrófilos (p=0,040) e de eosinófilos (p=0,034) foram encontradas em crianças com CPI-G comparadas às livres de cárie; nos modelos de regressão ajustados para variáveis socioeconômicas, maiores níveis de hemoglobina foram protetores à CPI-G (OR 0,64; IC=0,41-0,97; p=0,040) enquanto maiores níveis de neutrófilos foram indicadores de risco da CPI-G (OR 1,03; IC=1,02-1,06; p=0,040), e após ajuste para a frequência de consumo de bebidas ricas em açúcares, a força de associação desses componentes do hemograma com a CPI-G foi reduzida, sugerindo que a maior frequência de consumo desses açúcares seja fator comum às alterações do hemograma em relação à CPI-G. Conclusão: maiores níveis séricos de IL-6, TNF-α e NGAL estão associados à maior gravidade de cárie em crianças, sugerindo presença de inflamação sistêmica subjacente e o excessivo consumo de açúcares de adição parece estar implicado na relação entre maiores níveis séricos TNF-α e NGAL com gravidade da cárie em crianças. Maiores níveis de neutrófilos e de eosinófilos e menores de hemoglobina foram mostrados em crianças com a CPI-G sugerindo que alterações sistêmicas como deficiência de ferro e inflamação devam ser pesquisadas na presença de CPI-G por equipes multidisciplinares de saúde.

Os mecanismos de instabilidade hidrodinâmica têm um papel importante no processo da transição do escoamento de laminar para turbulento. A análise da instabilidade hidrodinâmica em uma cavidade com tampa deslizante foi realizada através da decomposição em modos globais (biglobal) para avaliar o efeito da compressibilidade neste fenômeno. O escoamento base foi obtido através de simulação numérica direta (DNS). Para tal, foi desenvolvido um código DNS compressível com discretização espacial por diferenças finitas compactas de alta resolução espectral e capacidade de processamento paralelo, com um método de decomposição de domínio que mantém a precisão das diferenças finitas compactas. O escoamento base é usado para montar o problema de autovalor oriundo das equações de Navier-Stokes linearizadas para a perturbação, discretizadas por diferenças finitas explícitas. O uso de diferenças finitas em conjunto com a implementação em matrizes esparsas reduz sensivelmente o uso de memória. Através do algoritmo de Arnoldi, a ordem do problema de autovalor é reduzida e os autovalores de interesse são recuperados. Os resultados indicam o efeito estabilizante da compressibilidade nos modos dominantes da cavidade e revelam modos inerentes ao escoamento compressível, para os quais a compressibilidade tem efeito desestabilizante. Dentre estes modos compressíveis, estão presentes modos de propagação sonora em dutos e modos relacionados à geração de som na cavidade. / Hydrodynamic instability mechanisms play an important role in laminar to turbulent transition. Hydrodynamic instability analysis of a lid-driven cavity flow was performed by global mode decomposition (biglobal) to evaluate compressibility effects on this phenomenon. The basic flow was calculated by direct numerical simulation (DNS). A compressible DNS code was developed with spectral-like compact finite difference spatial discretization. The code allows parallel processing with a domain decomposition method that preserves the compact finite difference accuracy. The basic flow is used to form the eigenvalue problem associated to the linear Navier- Stokes equations for the perturbation, which were discretized by an explicit finite difference scheme. The combination of sparse matrix techniques and finite difference discretization leads to a significant memory reduction. The order of the eigenvalue problem was reduced using the Arnoldi algorithm and the eigenvalues of interest were calculated. Results show the stabilizing effect of compressibility on the leading modes and reveal some modes intrinsic to compressible flow, for which compressibility has a destabilizing effect. Among these compressible modes, there are some related to sound propagation in ducts and to sound generation inside the cavity.

Part I of this thesis is concerned with cavity optomechanical systems subject to periodic driving. We develop a Floquet approach to solve time-periodic quantum Langevin equations in the steady state, show that two-time correlation functions of system operators can be expanded in a Fourier series, and derive a generalized Wiener-Khinchin theorem that relates the Fourier transform of the autocorrelator to the noise spectrum. Weapply our framework to optomechanical systems driven with two tones. In a setting used to prepare mechanical resonators in quantum squeezed states, we nd and study the general solution in the rotating-wave approximation. In the following chapter, we show that our technique reveals an exact analytical solution of the explicitly time-periodic quantum Langevin equation describing the dual-tone backaction-evading measurement of a single mechanical oscillator quadrature due to Braginsky, Vorontsov, and Thorne [Science 209, 547 (1980)] beyond the commonly used rotating-wave approximation and show that our solution can be generalized to a wide class of systems, including to dissipatively or parametrically squeezed oscillators, as well as recent two-mode backaction-evading measurements. In Part II, we study nonreciprocal optomechanical systems with several optical and mechanical modes. We show that an optomechanical plaquette with two cavity modes coupled to two mechanical modes is a versatile system in which isolators, quantum-limited phase-preserving, and phase-sensitive directional ampliers for microwave signals can be realized. We discuss the noise added by such devices, and derive isolation bandwidth, gain bandwidth, and gain-bandwidth product, paving the way toward exible, integrated nonreciprocal microwave ampliers. Finally, we show that similar techniques can be exploited for current rectication in double quantum dots, thereby introducing fermionic reservoir engineering. We verify our prediction with a weak-coupling quantum master equation and the exact solution. Directionality is attained through the interference of coherent and dissipative coupling. The relative phase is tuned with an external magnetic eld, such that directionality can be reversed, as well as turned on and off dynamically.

Os diodos laser são amplamente usados em física atômica em configurações de cavidade externa com uma rede de difração (Configuração Littrow ou Littrow-Metcalf), que permite sintonizar o seu comprimento de onda e filtrar do seu espectro. Mesmo com este controle, eles apresentam um excesso de ruído por volta de 40 dB acima do ruído quântico padrão, dificultando seu uso em ótica quântica. Nosso propósito neste projeto é diminuir os valores típicos de ruído do diodo laser até níveis aceitáveis que permitam trabalhar em ótica quântica. Para conseguir isto, construímos um laser em estrutura em anel com o diodo semicondutor como o meio de ganho. Caracterizamos a potência de saída do laser em função da corrente de injeção no chip. Também introduzimos um mecanismo de controle das perdas da cavidade para caracterizar a potência de saída em função das perdas. Alcançamos uma potência máxima de 25 mW para 0, 8 A, com um limiar de oscilação de 0, 45 A, e uma potência máxima de 10 mW (a 0, 8 A) com um limiar de 0, 41 A. Para caracterizar as suas propriedades de ruído, usamos a técnica da rotação de elipse para diferentes valores da corrente de injeção e de perdas controladas. Finalmente, comparamos o ruído das quadraturas do nosso novo sistema com o ruído de um laser de diodo em configuração Littrow. Enquanto o laser Littrow apresenta excesso de 40 dB no ruído da fase, encontramos valores para o ruído de amplitude do nosso novo laser entre 10 e 15 dB e do ruído de fase entre 11 e 27 dB acima do nível do ruído quântico padrão. Assim, conseguimos diminuir o ruído da quadratura fase por volta de 20 dB, porém, também incrementamos o ruído de amplitude, fazendo com que o ruído das quadraturas esteja no nível de 11 dB acimo do nível do ruído quântico padrão. Este nível é compatível com laseres de estado sólido (Nd:YAG) e pode ser facilmente reduzido com ajuda de uma cavidade de filtro. / Laser diodes are widely used in atomic physics in configurations of external cavity with a diffraction grating (Littrow or Littrow-Metcalf configuration), that allows us to tune its wavelength and filter their spectrum. Even with this control they present an excess noise about 40 dB above the standard quantum level,limiting their uses for quantum optics. Our goal in this project is to decrease the typical noise level of the diode laser, to reasonable values for future work with quantum optics. In order to do that we built a ring laser using a semiconductor chip as the gain medium. We characterize the output power of the laser as a function of the injection current. We also introduce a mechanism for controlling the losses so that, we were able to characterize the output power by changing the controlled losses. We reach a maximum power of 25 mW at 0.8 A, with the threshold current value 0.45 A, and a maximum power of 10 mW (@ 0.8 A) for 0.41 A of threshold current. In order to characterize its noise properties, we performed the ellipse rotation technique for different values of the injection current and controlled looses. Finally, we compare the quadrature noise of our new system with the noise of a diode laser in Littrow configuration. While Littrow laser present excess of of 40 dB on the phase noise, we found noise levels for the amplitude noise of our new laser between 10 to 15 dB and its phase noise between 11 to 27 dB above the standard quantum level. So, we achieved a noise reduction of the phase quadrature in 20 dB, but, we also increase the amplitude noise, obtaining a quadrature noise around 11 dB above the standard quantum limit. This level is compatible with solid state lasers (Nd:YAG) and can be easily reduced with the help of a filter cavity.

Neste trabalho apresentamos um protocolo para simular, no contexto da eletrodinâmica quântica de cavidades, a equação de Dirac 2+1 D e 1+1 D para uma partícula relativística livre, de spin &frac12;. Especificamente, tratamos dois sistemas distintos: no primeiro consideramos um átomo de quatro níveis interagindo com dois modos da cavidade e quatro campos clássicos; no segundo, consideramos um átomo de três níveis interagindo com um modo da cavidade e dois campos clássicos. O primeiro sistema foi utilizado para simular a equação de Dirac 2+1 D. Através do segundo sistema mostramos como simular a equação de Dirac 1+1 D. Com esse sistema mostramos como manipular e controlar por meio das forças de acoplamentos dos campos, os valores da velocidade da luz e a energia de repouso da partícula relativística livre de Dirac simulada. Verificamos que a dinâmica de um elétron no formalismo da mecânica quântica relativística pode ser simulada usando experimentos em Eletrodinâmica Quântica de Cavidades. Neste contexto, analisamos o movimento oscilatório inesperado de uma partícula quântica relativística livre conhecido como Zitterbewegung. / In this work we present, in the context of cavity quantum electrodynamics, a protocol for simulating Dirac equation 2+1 and 1+1 for a relativistic free particle with spin &frac12;. Specifically, we deal with two different systems: In the first one we consider a four level atom interacting with two modes of the cavity and four classical fields; In the second system we deal consider a three level atom and interacting with one mode of the cavity and two classical fields. The first system was used to simulate a 2+1 D Dirac equation. With the second system we show how to simulate a 1+1D Dirac equation. With these systems we show how to simulate and control through the field coupling strength, the values of the velocity of light and rest energy of the simulated Dirac´s relativistic free particle. We verify that the dynamics of one electron in the formalism of relativistic quantum mechanics can be simulated using experiments in cavity quantum electrodynamics. In this context, we analyzed the unexpected but known oscillatory movement of a relativistic free quantum particle.