Submitted by Valquíria Barbieri (kikibarbi@hotmail.com) on 2018-04-12T20:56:57Z No. of bitstreams: 1 DISS_2014_Willanny Leal Correia Siqueira.pdf: 1550494 bytes, checksum: 4360515efd15b078a826143420c26a6e (MD5) / Approved for entry into archive by Jordan (jordanbiblio@gmail.com) on 2018-04-27T14:01:33Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DISS_2014_Willanny Leal Correia Siqueira.pdf: 1550494 bytes, checksum: 4360515efd15b078a826143420c26a6e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-27T14:01:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISS_2014_Willanny Leal Correia Siqueira.pdf: 1550494 bytes, checksum: 4360515efd15b078a826143420c26a6e (MD5) Previous issue date: 2014-05-06 / CAPES / As funções básicas da raiz são sustentar a planta e absorver água e nutrientes do solo. O consumo de água pelas plantas se faz necessário para os processos bioquímicos e por consequente para atividades metabólicas celulares. Uma maneira de compreender a dinâmica hídrica das raízes é modelar o sistema por meio de um análogo ao circuito elétrico, que consista basicamente de resistores e capacitores associados. Foi construído um circuito elétrico equivalente, no programa computacional QUCS, que permite modelar e simular o fluxo hídrico na raiz, aplicando leis análogas de Kirchhoff. Dados experimentais para duas espécies de plantas vasculares foram utilizados (trigo e milho) de modo a se estabelecer as fases de simulação, calibração e validação da modelagem. A metodologia utilizada permite aprofundar no detalhamento da raiz de plantas vasculares, ao caracterizar os componentes e as vias de fluxo, e distribuir as funções em componentes na perspectiva de ver emergirem as propriedades fisiológicas dessa estrutura. Foram feitas duas simulações para as raízes do trigo e do milho: uma para o regime estacionário e outra para o regime oscilatório. No sistema estacionário, observa-se uma inversão da supremacia do fluxo apoplástico com relação ao fluxo simplásticotranscelular em um ponto intermediário do córtex, devido à interrupção do fluxo apoplástico pelas estrias de Caspary. No regime oscilatório, observa-se uma defasagem do máximo do sinal em direção à endoderme, isto é, a defasagem aumenta com a distância da fonte senoidal. A modelagem explicita um comportamento esperado devido à resistência ao fluxo e aos tempos característicos de carga e descarga dos capacitores, porém, não descritos na literatura. / The basic functions of the root are to sustain the plant and absorb water and nutrients from the soil. The water consumption of the plant is necessary for biochemical processes and consequent to cellular metabolic activities. One way to understand the fluid dynamics of roots is to model the system by means of an analogue to the electric circuit, consisting primarily of resistors and capacitors associated. An equivalent electrical circuit was built in QUCS computer program, which allows modeling and simulating the fluid flow in the root, applying analogous Kirchhoff laws. Experimental data for two species of vascular plants (wheat and corn) were used in order to establish the stages of simulation, calibration and validation of modeling. The methodology allows further in detailing the root of vascular plants, to characterize the components and flow paths, and distribute the functions of components in the prospect of emerging physiological properties of this structure. One for the steady state and other for the oscillatory regime: two simulations for the roots of wheat and corn were made. In the stationary system, there is a reversal of the supremacy of apoplastic flow with respect to symplastictransmembrane flow at an intermediate point of the cortex due to the interruption of the flow through the apoplastic streaks of Caspary. In the oscillatory regime, there is a lag of the maximum signal toward the endoderm, ie, the gap increases with the distance from the sinusoidal source. The explicit modeling an expected due to the flow resistance and the characteristic times of charging and discharging of the capacitors behavior, however, is not described in the literature.

Submitted by Valquíria Barbieri (kikibarbi@hotmail.com) on 2018-04-13T20:19:58Z No. of bitstreams: 1 DISS_2014_Marcos Alves Fausto.pdf: 2578032 bytes, checksum: 315af1a1ccf2bbcc0f105ac427c5d3f2 (MD5) / Approved for entry into archive by Jordan (jordanbiblio@gmail.com) on 2018-04-27T14:52:20Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DISS_2014_Marcos Alves Fausto.pdf: 2578032 bytes, checksum: 315af1a1ccf2bbcc0f105ac427c5d3f2 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-27T14:52:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISS_2014_Marcos Alves Fausto.pdf: 2578032 bytes, checksum: 315af1a1ccf2bbcc0f105ac427c5d3f2 (MD5) Previous issue date: 2014-02-17 / CAPES / A Paisagem do bioma Cerrado é diversificada. A coexistência de campos, florestas e savana chama a atenção para investigação desse bioma quanto ao uso e as modificações da cobertura do solo, pois essas transformações muda a dinâmica do saldo de radiação (Rn) à superfície. Nesse sentido, a pesquisa analisou os parâmetros biofísicos estimados pelo algoritmo SEBAL em áreas de Cerrado na bacia do alto Rio Paraguai. A primeira etapa do estudo foi comparar o Rn estimado pelo SEBAL com os dados medidos nas torres micrometeorológicas da Fazenda Miranda (FMI) e Experimental (FEX), e em seguida analisar os parâmetros biofísicos relacionados à cobertura do solo. Foram usadas 10 imagens do sensor TM Landsat 5 da órbita 226 e ponto 71 no ano de 2009. Os parâmetros estatísticos adotados na pesquisa apresentaram resultados ótimos. Foram encontrados coeficiente de correlação linear de Person na ordem de 0,997 de Rninst e 0,979 de Rn24h na FEX, e de 0,993 de Rninst e 0,967 de Rn24h na FMI e coeficiente de Willmontt maior que 0,9 entre os valores medidos e estimados pelo modelo. O Rn teve um comportamento sazonal e foi maior em áreas de Mata Ciliar e Cerrado, e na Pastagem houve aumento na estação chuvosa, e menor em comparação as áreas com vegetação permanente. Os índices de vegetação (NDVI, SAVI e IAF) foram sensíveis às mudanças na cobertura do solo entre a estação seca e chuvosa, e nas áreas de Cerrado e Mata Ciliar, o albedo e a temperatura da superfície foram menores, e na pastagem maiores. O estudo revelou a aplicabilidade do Algoritmo SEBAL na área de estudo. / The savannah is diverse biome. The coexistence of fields, forests and savanna draws attention to this biome research on the use and changes in land cover, since these transformations changes the dynamics of net radiation (Rn) to the surface. In this sense, the research examined the biophysical parameters estimated by SEBAL algorithm in savannah areas in the upper Paraguay River Basin. The first stage of the study was to compare the Rn estimated by SEBAL with data measured in micrometeorological towers Farm Miranda (FMI) and Experimental (FEX), and then analyzes the biophysical parameters related to soil cover. 10 Landsat TM sensor images from orbit 226 5 point and 71 were used in 2009. The statistical parameters adopted in the research presented excellent results. Linear correlation coefficient of Person were found in the order of 0.997 of Rninst and 0.979 of Rn24h in the FEX and 0.993 of Rninst and 0.967 of Rn24h in the FMI, and Willmontt coefficient greater than 0.9 between the measured and predicted values by the model. Rn had a seasonal pattern and was higher in areas of Riparian Forest and savannah Grassland and there was an increase in the rainy season and lower in comparison areas with permanent vegetation. Vegetation indices (NDVI, SAVI and LAI) were sensitive to changes in land cover between the dry and rainy seasons, and the Cerrado areas and riparian forest, the albedo and the surface temperature were smaller and larger pastures. The study proved the applicability of the algorithm SEBAL in the study area.

Submitted by Automação e Estatística (sst@bczm.ufrn.br) on 2018-06-15T21:24:30Z No. of bitstreams: 1 ThiagoCrisostomoCarlosNunes_TESE.pdf: 12472846 bytes, checksum: 1798e6ecdabae3a96892d8b6260e77c0 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2018-06-19T20:45:08Z (GMT) No. of bitstreams: 1 ThiagoCrisostomoCarlosNunes_TESE.pdf: 12472846 bytes, checksum: 1798e6ecdabae3a96892d8b6260e77c0 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-19T20:45:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ThiagoCrisostomoCarlosNunes_TESE.pdf: 12472846 bytes, checksum: 1798e6ecdabae3a96892d8b6260e77c0 (MD5) Previous issue date: 2017-09-08 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Redes sem escala são bastante populares hoje em dia, uma vez que muitos sistemas estão bem representados por tais estruturas. Para estudar esses sistemas, foram propostos vários modelos. No entanto, a maioria deles não levam em conta a distância Euclidiana nó à nó, ou seja, a distância geográ ca. Em redes reais, a distância entre os sítios pode ser muito relevante, por exemplo, os casos em que se pretende minimizar custos. Neste cenário, estudamos o papel da dimensionalidade d no Modelo de Bianconi-Barabási com um crescimento e ligação preferencial envolvendo distâncias Euclidianas. A ligação preferencial neste modelo segue a regra Πi ∝ ηiki/rαA ij (1 ≤ i < j; αA ≥ 0), onde ηi caracteriza a qualidade do i-ésimo sítio e é escolhido aleatoriamente dentro do intervalo (0, 1]. Veri camos que a distribuição de grau P(k) para as dimensões d = 1, 2, 3, 4 são bem ajustadas por P(k) ∝ e −k/κ q , onde e −k/κ q é a função q-exponencial que surge naturalmente da Mecânica Estatística não-extensiva de Tsallis. Determinamos o índice q e κ como funções das quantidades αA e d e veri camos numericamente que ambos apresentam um comportamento universal em relação à variável αA/d. O mesmo comportamento também foi exibido pelo expoente dinâmico β que está associado a taxa que determinado sítio tem em receber ligações. / Scale-free networks are quite popular nowadays since many systems are well represented by such structures. In order to study these systems, several models were proposed. However, most of them do not take into account the node-to-node Euclidean distance, i.e., the geographical distance. In real networks, the distance between sites can be very relevant, e.g., those cases where it is intended to minimize costs. Within this scenario, we studied the role of dimensionality d in the Bianconi-Barabási model with a preferential attachment growth involving Euclidean distances. The preferential attachment in this model follows the rule Πi ∝ ηiki/rαA ij (1 ≤ i < j; αA ≥ 0), where ηi characterizes the tness of the i-th site and is randomly chosen within the (0, 1] interval. We veri ed that the degree distribution P(k) for dimensions d = 1, 2, 3, 4 are well tted by P(k) ∝ e −k/κ q , where e −k/κ q is the q-exponential function naturally emerging within nonextensive statistical mechanics. We determine the index q and κ as functions of the quantities αA and d, and numerically verify that both present a universal behavior with respect to the scaled variable αA/d. The same behavior also has been displayed by the dynamical β exponent which characterizes the steadily growing number of links of a given site.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / In this work we present a computational study of the electroporation process of lipid membranes in the presence of water. First, we developed an investigation of the formation of pores through simulations based on classical molecular dynamics using NAMD code. Subsequently we developed ab initio study using density functional theory, as implemented in the SIESTA code. This analysis showed the formation of pores within the lipid bilayer 1ns after the application of external electric field, 300 K. We found that set temperatures above 300 K may reduce the simulation time. We also observed a rearrangement of water molecules of a Okuno Tanioka cone due to the action of the electric field. Interestingly, this induced an increase of the number of hydrogen bonds, which was not observed using apolar molecules such as chloroform. After, we performed the analysis of structural and electronic properties of the structures of phospholipids,which were extracted from the molecular dynamics calculations. It is noteworthy that the action of the electric field changed the energy gap of both the structures of isolated phospholipid as for the lipid bilayer configuration. Through maps of electrostatic potential, we showed that the electric field leads to a polarization of phospholipid, which induced a torque in the electric dipole moments of the water molecule. The rotation of the electric dipole moments gave rise to stress in the lipid bilayer, which by itself was not enough to break it. In summary, the presence of water was critical since under the action of an electric field the molecules rearranged to form a cone. This fact, associated with the weakening of the lipid membrane due the stress from the realignment electric dipole, was the responsible for the poration process. / Neste trabalho, apresentamos um estudo computacional do processo de eletroporação de membranas lipídicas na presença de água. Na primeira etapa, realizamos a dinâmica da formação de poros através de simulações baseadas na dinâmica molecular clássica, utilizando o código NAMD. Posteriormente, desenvolvemos um estudo ab initio, empregando a teoria do funcional da densidade, conforme implementada no programa SIESTA. Os resultados da primeira análise mostraram a formação de poros no interior da bicamada após 1ns de aplicação de um campo elétrico externo, a uma temperatura de 300 K. Também verificamos que, para temperaturas acima de 300 K, esse tempo se reduz. Observamos um rearranjo das moléculas de água na forma de um cone de Okuno Tanioka devido à ação do campo elétrico. Isso ocasiona um aumento no número de ligações de hidrogênio das mesmas, o que não foi observado com o uso de moléculas apolares como o clorofórmio. Na segunda etapa, realizamos a análise das propriedades eletrônicas e estruturais, utilizando as estruturas dos fosfolipídios provindas dos cálculos de dinâmica molecular. Mostramos que a ação do campo elétrico modifica o gap de energia tanto da estrutura do fosfolipídio isolado quanto para a configuração de bicamada lipídica. Através dos mapas do potencial eletrostático, mostramos que a ação do campo elétrico leva a uma polarização do fosfolipídio ocasionando um torque no momentos de dipolo elétrico da molécula. A rotação dos momentos de dipolo elétrico causa um estresse na bicamada, que por si só não é capaz de rompe-la. Dessa forma, a presença da água é fundamental, pois diante a ação do campo elétrico as moléculas se reordenam arranjando-se de maneira a formar um cone. Este fato, associado ao enfraquecimento da membrana lipídica, devido ao estresse causado pelo realinhamento nos momentos de dipolo elétrico, são a origem do processo de poração.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In this Thesis we studied through first principles methods the effects of uniform transversal electric fields on the structural and electronic properties of carbon nanotubes. We study the formation of Si-doped carbon nanotubes through the interaction of Si with single-vacant nanotubes and investigate the action of electric fields on semiconducting and metallic carbon nanotubes, both pure carbon, carboxylated or Si-doped nanotubes. All investigations were done using computational first principles simulations based on the density functional theory using the SIESTA code. Firstly, we show that carbon nanotubes with single vacancies are highly reactive centers, which can be used as adsorbing sites for selected substances to form covalent bonds on surface. This feature is used to investigate the possibility of forming Si-doped carbon nanotube, analyzing possible energetic barriers and observing the steps of the structural rearrangement to the complete stabilization. The effect of the transversal electric field applied on carbon nanotubes was also investigated. The applied field has a remarkable influence on electronic structure of the semiconductor carbon nanotubes, leading to a band gap decreasing which is dependent on the field intensity and nanotube radius, including a possible semiconductormetal transition. It is also observed that the electric field induces electric polarization and a comparison between semiconductor and metal tubes is presented. In the same way, the action of transversal electric fields on semiconductor and metallic carbon nanotubes functionalized with carboxylic group was estimated. We observe that the presence of carboxyl in the nanotube surface modifies the response to the electric field, leading to considerable alterations on the electronic structure of the original system, such as energy bands, inducing an electric polarization and charge transfers between the adsorbed molecules and the carbon nanotube. Therefore, we also study the electric fields action on carboxylated Si-doped carbon nanotubes. The electronic and structural properties of these systems are analyzed and the results discussed. / Na presente Tese estudamos através de métodos de primeiros princípios os efeitos de campos elétricos uniformes transversais sobre as propriedades eletrônicas e estruturais de nanotubos de carbono. Apresentamos o estudo da formação de nanotubos de carbono dopados com Si através da interação com nanotubos apresentando vacâncias simples e investigamos a ação de campos elétricos sobre nanotubos de carbono semicondutores e metálicos, sejam eles puros, funcionalizados por ácido carboxílico ou dopados com Si. Toda investigação foi realizada através de simulações computacionais baseadas na teoria do funcional da densidade, utilizando-se, para tanto, o código computacional SIESTA. Uma revisão teórica dos métodos é apresentada, bem como as justificativas de emprego desta metodologia. Mostramos inicialmente que nanotubos de carbono apresentando vacâncias simples constituem um centro de alta reatividade, que pode ser empregado para adsorver substâncias de interesse e formar ligações covalentes com sua superfície. Utilizamos esta característica para investigar a possível formação de um nanotubo dopado com Si, analisando possíveis barreiras de energia e observando os diversos passos de rearranjo estrutural até a estabilização do sistema. Apresentamos, em seguida, os efeitos de campos elétricos transversais sobre nanotubos de carbono. Mostramos que campos elétricos transversais têm efeitos marcantes sobre a estrutura eletrônica de nanotubos semicondutores, provocando uma diminuição do gap de banda que depende da intensidade do campo aplicado e do raio do nanotubo, podendo ocorrer uma transição semicondutor-metal. Observamos que estes campos provocam uma polarização dos nanotubos, e apresentamos as diferenças observadas nesta resposta por nanotubos semicondutores e metálicos. Estudamos a ação de campos elétricos transversais sobre nanotubos semicondutores e metálicos funcionalizados com carboxila. Observamos que a presença deste grupo na superfície permite uma nova resposta aos campos elétricos, levando a alterações substanciais nas propriedades eletrônicas do sistema, como bandas de energia e densidades de estado, além de modificar a população eletrônica, levando à polarização do sistema. Finalizamos esta Tese com o estudo da ação de campos elétricos sobre nanotubos dopados com Si e com o sistema formado por um nanotubo dopado com Si e funcionalizados com ácido carboxílico. A influência destas modificações estruturais sobre as propriedades eletrônicas são apresentadas e os resultados, discutidos. Apresentamos, finalmente, as conclusões pertinentes a este trabalho, com suas implicações e possíveis conexões com a prática de realização experimental.

Radiotherapy can be highlighted as one possible treatment of cancer. From this point of view, the planning system for radiotherapic treatment is crucial. In order to check the software for the computerized planning of the Cobalt-60 equipment, a series of tests was defined following the standards given by the: TEC DOC 1151 protocol " Aspectos Físicos da Garantia de Qualidade em Radioterapia, Protocolo de Controle de Qualidade (TEC DOC 1151, 2000), o Technical Reports Series Number 430 (TRS 430) (IAEA, 2004), o TRS 398 Absorbed Dose Determination in External Beam Radiotherapy: An International Code of Practice for Dosimetry based on Standards of Absorbed Dose to Water (TRS 398, 2004). The depth dose of interest of the acrylic simulators used to control the quality of computerized tomography were evaluated, tests of the software and hardware as well as the input and output of data were analyzed, tests of the boundary conditions, of the percetual dose and of the field profile were also performed. An analysis of the results show that the performance of the software results was satisfactory. The only deviattions appeared in the field profile tests that do not fulfilled the expectations due to the limitations of the system. / A radioterapia pode ser destacada como uma possibilidade de tratamento de câncer. Partindo deste propósito, o sistema de planejamento para o tratamento radioterápico é muito importante. Com a finalidade de averiguar o software de planejamento computadorizado do equipamento de Cobalto-60, definiu-se um conjunto de testes retirados dos protocolos TEC DOC 1151 Aspectos Físicos da Garantia de Qualidade em Radioterapia, Protocolo de Controle de Qualidade (TEC DOC 1151, 2000), o Technical Reports Series Number 430 (TRS 430) (IAEA, 2004), o TRS 398 Absorbed Dose Determination in External Beam Radiotherapy: An International Code of Practice for Dosimetry based on Standards of Absorbed Dose to Water (TRS 398, 2004). Avaliamos a dose na profundidade de interesse dos simuladores de acrílico utilizados para controle de qualidade em tomografia computadorizada, realizamos testes de software e hardware bem como a entrada e saída de dados, testes de contorno, percentual de dose profunda e perfil de campo. Verificou-se que os resultados foram satisfatórios, apenas o teste de perfil de campo não satisfez as expectativas devido a limitações no sistema.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In order to determine the complex permeability of ferromagnetic samples in the GHz range, measurement techniques with transmission lines are most appropriate. These techniques use the modification of the scattering coefficients of the transmission line, induced by the sample, to obtain the permeability. In this work we have presented a shorted microstrip transmission line, suitable for the study of magnetic films as thin as 100 nm, in the 100 MHz - 5 GHz frequency range. The thin film permeability is calculated from the measurements of the reflection coefficient of a microstrip as a function of frequency and magnetic field, in the following situations: with the empty microstrip, loaded only with the substrate and loaded with the ferromagnetic film deposited on the substrate. To evaluate the developed microstrip, it was grown, by magnetron sputtering, Permalloy thin films with thickness ranging from 100 to 1000 nm. In plane magnetization measurements have shown that below a critical thickness, tcr ∼ 275 nm, the thin films present a behavior characteristic of systems with uniaxial anisotropy, this was also confirmed by the study of their dynamic properties. For this films the permeability measurement were well described by the expression called transverse permeability approximation. However, above tcr the hysteresis loops, measured in orthogonal directions, are almost identical and present the shape typical when there is an anisotropy component perpendicular to the film s plane. In these films it were observed the presence of more than just one resonance peak in the permeability spectra. / Para obter a permeabilidade complexa de amostras ferromagnéticas na faixa de GHz, técnicas de medidas com linhas de transmissão são as mais adequadas. Essas técnicas utilizam a variação dos parâmetros de espalhamento da linha, induzida pela amostra, para obtenção da permeabilidade. Nesse trabalho apresenta-se uma linha de transmissão tipo microstrip com uma porta e terminação em curto circuito, adequada para o estudo de filmes magnéticos tão finos quanto 100 nm, em frequências entre 100 MHz e 5 GHz. A permeabilidade do filme é calculada a partir de medidas do coeficiente de reflexão da microstrip em função da frequência e do campo magnético, em diferentes situações: vazia, carregada apenas com o substrato e carregada com o filme ferromagnético depositado sobre o substrato. Para avaliar a microstrip desenvolvida foram crescidos, por magnetron sputtering, filmes de Permalloy com espessuras entre 100 e 1000 nm. Curvas de magnetização medidas no plano revelaram que até uma espessura crítica, tcr ∼ 275 nm, os filmes apresentam um comportamento característico de filmes com anisotropia uniaxial, o que também foi constatado no estudo de suas propriedades dinâmicas. Para esses filmes as medidas de permeabilidade são bem descritas através de uma expressão conhecida como aproximação para a permeabilidade transversal. No entanto, a partir de tcr as curvas de histerese dos filmes, medidas em direções ortogonais, são quase idênticas e apresentam uma forma típica de quando existe uma componente da anisotropia perpendicular ao plano do filme. Nesses filmes observou-se a presença de mais de um pico de ressonância nos espectros de permeabilidade.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / This work describes a model for contaminant dispersion under different atmospheric stability conditions. It can be used to simulate the concentration of contaminants released from sources located at different heights in the PBL. Eddy diffusivities are derived for a convective and mechanical turbulence. These eddy diffusivities are introduced into an Eulerian air pollution model to simulate observed concentration data from the Copenhagen, Prairie Grass and Kinkaid experiments. The simulated concentrations are compared to the observed data to validate the above-mentioned model. A set of statistical indices is applied to the data and they are compared with data from a gaussian model and with data from CALPUFF model. These comparisons lead to the conclusion that the Eulerian air pollution model yields the best results for the Copenhagen and Prairie Grass experiments, because the physical parameters that describe the turbulent field varies with height (the height of the PBL is discretized in N subintervals). Furthermore, the model can also be used in inhomogeneous turbulence conditions, whereas the gaussian models can be used only in homogeneous and stationary turbulence conditions. / Neste trabalho apresenta-se um modelo que descreve a dispersão de poluentes em diferentes condições de estabilidade atmosférica e que pode ser utilizado para modelar a concentração de contaminantes liberados por fontes pontuais contínuas localizadas em diferentes alturas na CLP. Derivam-se coeficientes de difusão turbulentos para uma turbulência gerada por efeitos térmicos e mecânicos. Estes coeficientes são empregados no modelo de dispersão Euleriano semi-analítico de poluição do ar para simular as concentrações dos experimentos de Copenhagen, Prairie Grass e Kinkaid. As concentrações simuladas são comparadas com as concentrações observadas nos experimentos para efetuar a validação do referido modelo. Um conjunto de índices estatísticos é aplicado aos dados, os quais são comparados com os de um modelo gaussiano e com os de um modelo de puff gaussiano CALPUFF. Com base nestas comparações, pode-se concluir que o modelo de dispersão Euleriano semi-analítico de poluição do ar fornece os melhores resultados para os experimentos de Copenhagen e Prairie Grass porque os parâmetros físicos que descrevem o campo turbulento variam com a altura (a altura da CLP é discretizada em N subintervalos). Dessa forma, o modelo também pode ser usado em condições de inhomogeneidade da turbulência, enquanto que os modelos gaussianos valem somente para condições homogêneas e estacionárias da turbulência.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The present work studies the counterintuitive phenomenon of inverse transitions (IT). The IT are a class of phase transitions (reversible) in which the ordered phase appears at higher temperatures than the disordered one. Different models have been proposed to describe characteristics of IT. The goal of this work is just to propose a model of disordered interactions, which is able to present general characteristics of a inverse transition type, the inverse freezing (IF). The IF is a reversible transition from a paramagnetic phase (PM) to the spin glass order (SG) on heating. Within this context the van Hemmen SG model is analyzed in a fermionic formulation, in which the spin operators are written as a bilinear combination of fermionic creation and annihilation operators. In this model the random interactions Ji j introduce disorder and frustration, and the chemical potential m controls the average occupancy of fermions per site. The problem is analyzed for two different types of quenched disorders: bimodal (discrete) and gaussian (continuous). It is important to note that the disorder in the model analyzed here were treated without the use of the replica method and its complications. The results depend on the particular disorder. The behavior of the order parameters, entropy and occupation number are analyzed. Phase diagrams of temperature T versus chemical potential m can then be build. A reentrance transition is found for a certain range of m when the gaussian distribution is adopted. This reentrance transition is associated with the IF that occurs in a first-order transition from the paramagnetic to the spin glass phase when the temperature increases. On the other hand, models following disordered interactions of Sherrington-Kirkpatrick (SK) type suggest that the onset of IF can be a consequence of complex scenario for the free energy. In these models the replica method is used to treat the disorder and the solutions present this complex scenario. However, from the results obtained in present fermionic van Hemmen model, it can be concluded that the necessary conditions for a model exhibit IF are the combined effects of frustration and magnetic dilution (favoring states not interacting, controlled by m). Thus, the treatment of model presented in this work does not use the replica method or the complicated scenario of free energy and it is able to reproduces the characteristics of an inverse freezing. This is attributed to the presence of frustration and magnetic dilution. Keywords: Disorder. Quantum Spin Glass. Fermionic model. Inverse transitions / O presente trabalho estuda o fenômeno contraintuitivo das transições inversas (TI), que são uma classe de transições de fase (reversíveis) em que a fase usualmente ordenada aparece em temperaturas mais altas que a fase desordenada. Vários modelos já foram propostos para descrever as TI por apresentarem características desse tipo de transição. O objetivo deste trabalho é justamente buscar um novo modelo, de interações desordenadas, que seja capaz de apresentar características gerais de um tipo de transição inversa, o congelamento inverso (CI). O CI trata de uma transição reversível a partir de uma fase paramagnética (PM) para uma fase vidro de spin (VS) sobre aquecimento. Dentro desse contexto, o modelo VS de van Hemmen é analisado em uma formulação fermiônica, em que os operadores de spins são escritos como uma combinação bilinear dos operadores fermiônicos de criação e destruição. Neste modelo, em que interações aleatórias Jij introduzem desordem e frustração, e o potencial químico µ controla a ocupação média de férmions por sítio, o problema é analisado para dois tipos de desordem temperada: uma dada pela distribuição bimodal e outra dada pela distribuição gaussiana. Vale salientar que ambas as desordens são tratadas sem o uso do méetodo das réplicas, e cada uma delas apresenta resultados particulares. Através da análise do comportamento dos parâmetros de ordem, entropia e número de ocupação médio, diagramas de fases da temperatura T pelo potencial químico µ podem então ser construídos. Uma transição reentrante é encontrada para um certo valor de µ quando a distribuição gaussiana é adotada. Essa transição reentrante está associada ao congelamento inverso, que ocorre em uma transição de primeira ordem entre as fases PM e VS quando a temperatura aumenta. Por outro lado, modelos que seguem as interações desordenadas do tipo proposto por Sherrington-Kirkpatrick (SK), que utilizam o método das réplicas e apresentam o complexo cenário da energia livre, sugerem que essa última possa ter ligação com o aparecimento de CI em tal modelo. Porém, a partir dos resultados obtidos neste modelo de van Hemmen fermiônico, pode-se concluir que as condições necessárias para que determinado modelo apresente uma transição inversa do tipo congelamento, são os efeitos combinados de frustração e diluição magnética (favorecimento dos estados não interagentes, controlada pelo m). Assim, o modelo apresentado neste trabalho, não utiliza o método das réplicas nem o complicado cenário da energia livre e, é capaz de reproduzir as características de um CI.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / This work shows a theoretical study of Rh13, Pd13, and Pt13 clusters, using first principles methods. We sought to understand aspects of stability and magnetic moment for these systems. The employed methodology was tested by calculating the structural and electronic properties of bulk Rh, Pd and Pt, by studying the equilibrium lattice constants, bulk modulus, cohesion energies and density of states (DOS). These bulk results also serve as a reference for the study of clusters. To study the properties of clusters we initially search for the atomic structures of minimum energy for these systems. We implement a strategy to obtain the clusters structures which is based on high-temperature molecular dynamics calculations. This search was complemented by the addition high-symmetry structures or structures with similarity to those already proposed in the literature. We obtained among 25 and 40 structures for each of the Rh13, Pd13 and Pt13 clusters. For Rh13 and Pd13 we find for the ground state the same structures reported in the literature, but for Pt13 a new lowest energy structure was found. The resulting set of clusters, including ground state and higher energy structures show characteristic patterns as: (i) packed structures, (ii) open cubic-like structures, (iii) layered structures and (iv) low symmetry structures. The structures obtained as the most stable for Rh13, Pd13 and Pt13 show that the increasing importance of d states for the binding of clusters leads to structures with low symmetry and small packing factors. The obtained magnetic moment values are excellent agreement with literature, with a nonlinear dependence on the average bond length. The high density of states at the Fermi level shows both the large magnetic moments and low energetic stability for the clusters, following the Stoner criterion. The decomposition of the DOS shows the large contribution of d levels to the close to Fermi energy, thus confirming a well established feature for transition metals. Positive vibrational frequencies for the whole set of the studied clusters revealed that the obtained structures are local minimum. The analysis of the average bond length, magnetic moment, vibrational frequencies, and effective coordination number show that the obtained structures follow a structural pattern that depends on the occupation of d states valence shell. / Neste trabalho realizou-se o estudo de clusters de Rh13, Pd13 e Pt13, através de um estudo teórico utilizando métodos de primeiros princípios. Procurou-se entender aspectos relacionados à estabilidade e ao momento magnético desses sistemas. Um teste da metodologia adotada foi realizado calculando-se as propriedades estruturais e eletrônicas dos bulk de Rh, Pd e Pt, com o estudo do parâmetro de rede de equilíbrio, bulk modulus, energia de coesão e densidade de estados (DOS). Estes resultados serviram ainda de referência para o estudo dos clusters. Para o estudo das propriedades dos clusters buscou-se inicialmente as estruturas atômicas de mínima energia desses sistemas. Aplicou-se uma estratégia baseada em cálculos de dinâmica molecular de altas temperaturas, que foi complementada com a inclusão de estruturas de alta simetria ou que possuíssem similaridade às estruturas propostas na literatura. Obteve-se de 25 a 40 estruturas para cada um dos clusters de Rh13, Pd13 e Pt13. Para Rh13 e Pd13 encontrou-se como estruturas mais estáveis as mesmas reportadas como mais estáveis na literatura, mas para Pt13 obteve-se uma nova estrutura, ainda não reportada. Observou-se padrões estruturais no conjunto total de clusters obtidos, incluindo estados fundamentais e os de mais alta energia, tais como: (i) estruturas mais empacotadas, (ii) estruturas cúbicas mais abertas, (iii) estruturas em camadas e (iv) estruturas de baixa simetria. As estruturas obtidas como sendo as mais estáveis para Rh13, Pd13 e Pt13 mostram que o aumento da importância dos estados d para as ligações dos clusters leva a estruturas de baixa simetria e menores fatores de empacotamento. Aplicou-se o conceito de número de coordenação efetivo (ECN) para obtenção do número de coordenação e do comprimento médio de ligação dos clusters. O estudo do momento magnético resultou em valores que possuem ótima concordância com trabalhos da literatura. Constatou-se também a dependência não-linear do momento magnético em relação ao comprimento de ligação médio. As altas densidades de estado no nível de Fermi obtidas mostraram, ao mesmo tempo, a existência de grandes valores de momento magnético e baixa estabilidade energética para os clusters, seguindo o Critério de Stoner. A decomposição da DOS auxiliou na constatação da maior contribuição dos estados d, confirmando assim uma característica bem estabelecida para metais de transição. Por fim, a obtenção de freqüências vibracionais positivas para todo o conjunto de estruturas obtidas revelou que estas constituem mínimos locais. As análises de comprimento médio de ligação, momento magnético, freqüências vibracionais, DOS e número de coordenação efetivo mostraram que as estruturas resultantes obtidas seguem um padrão estrutural que depende da ocupação dos estados d da camada de valência.