This thesis focuses mainly on the consequences that single mutations have on structural, functional and energetic aspects of the protein cyanovirin-N. In order to estimate the free energy of single mutations, we have applied thermodynamics integration and Bennett acceptance ratio techniques. Replica exchange molecular dynamics has been applied to accelerate simulations for complicated scenarios. Our studies suggest that certain single mutations may be promising to improve binding affinity to Manα1→2Manα but we also learned that the simplistic view of a strong hydrogen bond correlating to a high binding affinity may not always be correct. Finally, we explored in detail the widely used mutation P51G for its impact on protein rigidity at the very important hinge region as well as for its possible effect on glycan binding.

Trefilação é um dos processos de fabricação para a obtenção de arames, tubos e barras. Este processo consiste na redução da área de seção transversal de um material cilíndrico, fazendo-o atravessar uma matriz cônica de menor seção de área transversal, chamada fieira. Destacam-se o excelente acabamento superficial, a boa precisão dimensional e o aumento na resistência mecânica do material como vantagens e, como desvantagens, deformações heterogêneas ocorrem quando atravessam a ferramenta de trefilação (fieira). As deformações heterogêneas provocam retorno elástico também heterogêneo das camadas da barra trefilada, o que induz o aparecimento das tensões residuais relacionadas às distorções de forma, empenamentos e variações dimensionais, causando desperdício de material e energia, tanto no caso de geração de refugo, quanto em tentativas de correção das não conformidades. Desta forma, neste trabalho estudou-se a influência da geometria da fieira no valor da força necessária para realizar a trefilação e no gradiente das tensões residuais em barras de aço, através de experimentos físicos e computacionais. Após a caracterização de um processo de trefilação de um aço SAE 1045 foram desenvolvidos modelos computacionais no software Simufact.forming GP ®, e obtidos os resultados para: a força de trefilação, as tensões residuais das direções principais, as deformações plásticas, o limite de escoamento e o retorno elástico do material após a realização do processo para uma determinada redução. Os modelos foram validados através da comparação dos resultados simulados com experimentos físicos e equações encontradas na literatura. Após a validação, o modelo computacional foi utilizado para simular a variação da geometria da fieira: número de regiões de trabalho, raios de convergência entre as diferentes regiões da ferramenta, diferentes materiais e áreas de seção transversal. Os resultados das simulações computacionais foram correlacionados e utilizados para projetar e fabricar uma fieira em escala reduzida e um dispositivo mecânico para a simulação física do processo de trefilação em uma máquina universal de ensaios Emic ®. Duas diferentes geometrias de fieira foram testadas experimentalmente F1: a fieira convencional, e F4, a fieira modificada a partir das sugestões obtidas a partir da metodologia escolhida para correlacionar os resultados das simulações computacionais. As novas barras trefiladas foram caracterizadas mecanicamente através de ensaios de microdureza e rugosidade para análise das propriedades mecânicas, difração de raios-X para obtenção das tensões residuais superficiais e força de trefilação, que foi medida durante a realização do ensaio. Este trabalho contribuiu cientificamente com uma melhor compreensão do comportamento do escoamento de um material trefilado e através da análise de uma nova geometria de fieira que permitiu uma redução no valor das tensões residuais, um pequeno aumento na força de trefilação, mantendo as propriedades mecânicas do material trefilado quando comparadas com o processo original objeto desta pesquisa. / The wire drawing is a manufacturing process used to produce wires, tubes and rods. It consists in a reduction in cross sectional area by plastic deformation where the raw material (wire rod) is pulled through a die. Some of the main features of the wire drawing process are the achievement of an excellent surface finishing and good dimensional accuracies and increase in mechanical strength. However, this process generates inhomogeneous deformation due to the different flowing of the material into the drawing tool (die). The inhomogeneous deformation generates residual stress, stresses present in a material free from the action of external loads and temperature gradients. Residual stresses are commonly related to distortions of shape and dimensional variations of the final products, appearing after heat treatments which are related to shape distortions, warping and dimensional variations, causing material and energy waste, in the case of waste generation and in attempts to correct nonconformities. Thus, the influence of die geometry to reducing the residual stresses and the drawing force of bars manufactured by a cold-drawing process was studied. After the characterization of a drawing process of an SAE 1045 steel, computer models were developed in the software Simufact.forming GP ®, and the results were obtained for: drawing force, residual stresses of the main directions, plastic deformations, flow and the elastic return of the material after the process was carried out. The models were validated by comparing simulated results with physical experiments and equations found in the literature. Different die geometries were simulated as: number of tool regions, fillets between different tool regions, different materials and cross-sectional areas. The results of the computational simulations were correlated and used to design and manufacture a scale die and a mechanical device to develop the physical drawing tests in an Emic ® testing machine. Two different die geometries were experimentally tested F1: the conventional die, and F4, the modified from suggestions obtained in the computational simulations correlation F. The mechanical characterization of the new drawn bars were carried out by Vickers microhardness and roughness tests, X-ray diffraction to obtain surface residual stresses and the drawing force was taken during the test. This work contributes scientifically with a better understanding of the behavior of the flow of a drawn material by the analysis of a new die geometry that allowed a reduction in the value of the residual stresses, an increase in the drawing force and maintaining the mechanical properties of the drawn material when compared to the original process object of this research.

Neste trabalho foi avaliada a utilização da grid computing em aspectos importantes para simulações em Física Computacional. Em particular, para aplicações de diagonalização de matrizes de grande porte. O projeto de código aberto Globus Toolkit foi utilizado para comparar o desempenho da biblioteca paralela de álgebra linear ScaLAPACK em duas versões baseadas na biblioteca de passagem de mensagens, a versão tradicional MPICH e a versão desenvolvida para um ambiente de grid computing MPICH-G2. Várias simulações com diagonalização de matrizes complexas de diversos tamanhos foram realizadas. Para um sistema com uma matriz de tamanho 8000 x 8000 distribuída em 8 processos, nos nós de 64 bits foi alcançado um speedup de 7,71 com o MPICH-G2. Este speedup é muito próximo do ideal que, neste caso, seria igual a 8. Foi constatado também que a arquitetura de 64 bits tem melhor desempenho que a de 32 bits nas simulações executadas para este tipo de aplicação / This work evaluates the use of grid computing in essential issues related to Computational Physics simulations. In particular, for applications with large scale matrix diagonalization. The Globus Toolkit open source project was used to compare the performance of the linear algebra parallel library ScaLAPACK in two different versions based on the message passing library, the traditional version MPICH and its version developed for a grid computing environment MPICH-G2. Several simulations within large scale diagonalization of complex matrix were performed. A 7.71 speedup was reached with the MPICH-G2 for a 8000 x 8000 size matrix distributed in 8 processes on 64 bits nodes. This was very close to the ideal speedup, that would be in this case, 8. It was also evidenced that the 64 bits architecture has better performance than the 32 bits on the performed simulations for this kind of application.

There are a huge number of pathogens with multi-component transmission cycles, involving ampli_er hosts, vectors, complex pathogen life cycles and particular environmental conditions. These complex systems present challenges in terms of modeling and policy development. The deadliest tick-borne infectious disease in the world, the Brazilian Spotted Fever (BSF), is a relevant example of that. The current increase of human cases of BSF has been associated with the presence and expansion of capybaras Hydrochoerus hydrochaeris, amplifer host for the agent Rickettsia rickettsii and primary host for the tick vector Amblyomma sculptum. The objective of this thesis was to analyze the dynamics of the FMB with the purpose of providing bases for the planning of strategies focused on the prevention of human cases. We proposed diferent approaches to evaluating: i) the contribution of hosts and vectors in the transmission of BSF, ii) potential risk areas and anthropogenic parameters associated with the occurrence of human cases, iii) the pattern and the spatial propagation velocity of BSF, and iv) climatic and landscape factors that could be related to the distribution of the vector. The proposed approaches elucidated how BSF control and prevention strategies can be focused on the management of amplifier hosts populations. We found that geographical barriers generated, for example, by areas of riparian reforestation, could prevent the spatial spread of BSF, since a positive association between the occurrence of human cases and the increment of sugarcane crop was determined, as well as a higher propagation velocity of BSF in places with higher carrying capacity. This thesis was interdisciplinary and required, on one hand, expertise in biology, computational epidemiology, mathematics and statistics and on the other hand, a datarich environment such as the Laboratory of Parasitology of the VPS/FMVZ/USP. The results of this thesis can be usefulness in the planning of public health policies related to the prevention of BSF. Furthermore, this work will open the path to further mathematical and computational studies focused on the dynamics and prevention of other vector-borne infectious diseases. / Existe um grande número de agentes patogênicos com ciclos de transmissão complexos, envolvendo hospedeiros amplificadores, vetores e condições ambientais particulares. Esses sistemas complexos apresentam desafios quanto a modelagem e desenvolvimento de políticas públicas. A Febre Maculosa Brasileira (FMB) é a doença transmitida por carrapatos mais letal do mundo e é um claro exemplo de um sistema complexo. O aumento atual de casos humanos de BSF tem sido associado à presença e expansão de capivaras Hydrochoerus hydrochaeris, hospedeiros amplificadores do agente Rickettsia rickettsii e hospedeiros primários do carrapato vetor Amblyomma sculptum. O objetivo desta tese foi analisar a dinâmica da FMB com o propósito de fornecer bases para o delineamento de estratégias de prevenção de casos em humanos. Diferentes abordagens foram propostas para avaliar: i) a contribuição específica de hospedeiros e vetores na transmissão da FMB, ii) os parâmetros antropogênicos associados com a ocorrência dos casos e potenciais áreas de risco, iii) o padrão e a velocidade de propagação espacial e da doença, e iv) os fatores climáticos e paisagísticos que poderiam estar relacionados à distribuição do vetor. Os modelos propostos elucidaram que as estratégias de controle e prevenção da FMB podem estar focadas em práticas de manejo das populações de hospedeiros amplificadores. Uma vez que uma associação positiva entre ocorrência de casos humanos e o incremento de cultura de cana-de-açúcar foi determinada, assim como uma maior velocidade de propagação da FMB em locais com alta quantidade desta cultura, barreiras geográficas geradas, por exemplo, por zonas de reflorestamento ciliar, poderiam impedir a disseminação da FMB. Esta tese foi interdisciplinar e exigiu, por um lado, conhecimentos em biologia, epidemiologia computacional, matemática e estatística e, em contrapartida, um ambiente rico em dados biológicos como o Laboratório de Parasitologia do VPS/USP. Os resultados desta tese poderão ser utilizados na planificação de políticas de saúde pública enfocadas à prevenção da FMB. Complementarmente, este trabalho abrirá o caminho para futuros estudos matemáticos e computacionais orientados no estudo da dinâmica e prevenção de outras doenças infecciosas transmitidas por vetores.

Neste trabalho foi avaliada a utilização da grid computing em aspectos importantes para simulações em Física Computacional. Em particular, para aplicações de diagonalização de matrizes de grande porte. O projeto de código aberto Globus Toolkit foi utilizado para comparar o desempenho da biblioteca paralela de álgebra linear ScaLAPACK em duas versões baseadas na biblioteca de passagem de mensagens, a versão tradicional MPICH e a versão desenvolvida para um ambiente de grid computing MPICH-G2. Várias simulações com diagonalização de matrizes complexas de diversos tamanhos foram realizadas. Para um sistema com uma matriz de tamanho 8000 x 8000 distribuída em 8 processos, nos nós de 64 bits foi alcançado um speedup de 7,71 com o MPICH-G2. Este speedup é muito próximo do ideal que, neste caso, seria igual a 8. Foi constatado também que a arquitetura de 64 bits tem melhor desempenho que a de 32 bits nas simulações executadas para este tipo de aplicação / This work evaluates the use of grid computing in essential issues related to Computational Physics simulations. In particular, for applications with large scale matrix diagonalization. The Globus Toolkit open source project was used to compare the performance of the linear algebra parallel library ScaLAPACK in two different versions based on the message passing library, the traditional version MPICH and its version developed for a grid computing environment MPICH-G2. Several simulations within large scale diagonalization of complex matrix were performed. A 7.71 speedup was reached with the MPICH-G2 for a 8000 x 8000 size matrix distributed in 8 processes on 64 bits nodes. This was very close to the ideal speedup, that would be in this case, 8. It was also evidenced that the 64 bits architecture has better performance than the 32 bits on the performed simulations for this kind of application.

Trefilação é um dos processos de fabricação para a obtenção de arames, tubos e barras. Este processo consiste na redução da área de seção transversal de um material cilíndrico, fazendo-o atravessar uma matriz cônica de menor seção de área transversal, chamada fieira. Destacam-se o excelente acabamento superficial, a boa precisão dimensional e o aumento na resistência mecânica do material como vantagens e, como desvantagens, deformações heterogêneas ocorrem quando atravessam a ferramenta de trefilação (fieira). As deformações heterogêneas provocam retorno elástico também heterogêneo das camadas da barra trefilada, o que induz o aparecimento das tensões residuais relacionadas às distorções de forma, empenamentos e variações dimensionais, causando desperdício de material e energia, tanto no caso de geração de refugo, quanto em tentativas de correção das não conformidades. Desta forma, neste trabalho estudou-se a influência da geometria da fieira no valor da força necessária para realizar a trefilação e no gradiente das tensões residuais em barras de aço, através de experimentos físicos e computacionais. Após a caracterização de um processo de trefilação de um aço SAE 1045 foram desenvolvidos modelos computacionais no software Simufact.forming GP ®, e obtidos os resultados para: a força de trefilação, as tensões residuais das direções principais, as deformações plásticas, o limite de escoamento e o retorno elástico do material após a realização do processo para uma determinada redução. Os modelos foram validados através da comparação dos resultados simulados com experimentos físicos e equações encontradas na literatura. Após a validação, o modelo computacional foi utilizado para simular a variação da geometria da fieira: número de regiões de trabalho, raios de convergência entre as diferentes regiões da ferramenta, diferentes materiais e áreas de seção transversal. Os resultados das simulações computacionais foram correlacionados e utilizados para projetar e fabricar uma fieira em escala reduzida e um dispositivo mecânico para a simulação física do processo de trefilação em uma máquina universal de ensaios Emic ®. Duas diferentes geometrias de fieira foram testadas experimentalmente F1: a fieira convencional, e F4, a fieira modificada a partir das sugestões obtidas a partir da metodologia escolhida para correlacionar os resultados das simulações computacionais. As novas barras trefiladas foram caracterizadas mecanicamente através de ensaios de microdureza e rugosidade para análise das propriedades mecânicas, difração de raios-X para obtenção das tensões residuais superficiais e força de trefilação, que foi medida durante a realização do ensaio. Este trabalho contribuiu cientificamente com uma melhor compreensão do comportamento do escoamento de um material trefilado e através da análise de uma nova geometria de fieira que permitiu uma redução no valor das tensões residuais, um pequeno aumento na força de trefilação, mantendo as propriedades mecânicas do material trefilado quando comparadas com o processo original objeto desta pesquisa. / The wire drawing is a manufacturing process used to produce wires, tubes and rods. It consists in a reduction in cross sectional area by plastic deformation where the raw material (wire rod) is pulled through a die. Some of the main features of the wire drawing process are the achievement of an excellent surface finishing and good dimensional accuracies and increase in mechanical strength. However, this process generates inhomogeneous deformation due to the different flowing of the material into the drawing tool (die). The inhomogeneous deformation generates residual stress, stresses present in a material free from the action of external loads and temperature gradients. Residual stresses are commonly related to distortions of shape and dimensional variations of the final products, appearing after heat treatments which are related to shape distortions, warping and dimensional variations, causing material and energy waste, in the case of waste generation and in attempts to correct nonconformities. Thus, the influence of die geometry to reducing the residual stresses and the drawing force of bars manufactured by a cold-drawing process was studied. After the characterization of a drawing process of an SAE 1045 steel, computer models were developed in the software Simufact.forming GP ®, and the results were obtained for: drawing force, residual stresses of the main directions, plastic deformations, flow and the elastic return of the material after the process was carried out. The models were validated by comparing simulated results with physical experiments and equations found in the literature. Different die geometries were simulated as: number of tool regions, fillets between different tool regions, different materials and cross-sectional areas. The results of the computational simulations were correlated and used to design and manufacture a scale die and a mechanical device to develop the physical drawing tests in an Emic ® testing machine. Two different die geometries were experimentally tested F1: the conventional die, and F4, the modified from suggestions obtained in the computational simulations correlation F. The mechanical characterization of the new drawn bars were carried out by Vickers microhardness and roughness tests, X-ray diffraction to obtain surface residual stresses and the drawing force was taken during the test. This work contributes scientifically with a better understanding of the behavior of the flow of a drawn material by the analysis of a new die geometry that allowed a reduction in the value of the residual stresses, an increase in the drawing force and maintaining the mechanical properties of the drawn material when compared to the original process object of this research.

Trefilação é um dos processos de fabricação para a obtenção de arames, tubos e barras. Este processo consiste na redução da área de seção transversal de um material cilíndrico, fazendo-o atravessar uma matriz cônica de menor seção de área transversal, chamada fieira. Destacam-se o excelente acabamento superficial, a boa precisão dimensional e o aumento na resistência mecânica do material como vantagens e, como desvantagens, deformações heterogêneas ocorrem quando atravessam a ferramenta de trefilação (fieira). As deformações heterogêneas provocam retorno elástico também heterogêneo das camadas da barra trefilada, o que induz o aparecimento das tensões residuais relacionadas às distorções de forma, empenamentos e variações dimensionais, causando desperdício de material e energia, tanto no caso de geração de refugo, quanto em tentativas de correção das não conformidades. Desta forma, neste trabalho estudou-se a influência da geometria da fieira no valor da força necessária para realizar a trefilação e no gradiente das tensões residuais em barras de aço, através de experimentos físicos e computacionais. Após a caracterização de um processo de trefilação de um aço SAE 1045 foram desenvolvidos modelos computacionais no software Simufact.forming GP ®, e obtidos os resultados para: a força de trefilação, as tensões residuais das direções principais, as deformações plásticas, o limite de escoamento e o retorno elástico do material após a realização do processo para uma determinada redução. Os modelos foram validados através da comparação dos resultados simulados com experimentos físicos e equações encontradas na literatura. Após a validação, o modelo computacional foi utilizado para simular a variação da geometria da fieira: número de regiões de trabalho, raios de convergência entre as diferentes regiões da ferramenta, diferentes materiais e áreas de seção transversal. Os resultados das simulações computacionais foram correlacionados e utilizados para projetar e fabricar uma fieira em escala reduzida e um dispositivo mecânico para a simulação física do processo de trefilação em uma máquina universal de ensaios Emic ®. Duas diferentes geometrias de fieira foram testadas experimentalmente F1: a fieira convencional, e F4, a fieira modificada a partir das sugestões obtidas a partir da metodologia escolhida para correlacionar os resultados das simulações computacionais. As novas barras trefiladas foram caracterizadas mecanicamente através de ensaios de microdureza e rugosidade para análise das propriedades mecânicas, difração de raios-X para obtenção das tensões residuais superficiais e força de trefilação, que foi medida durante a realização do ensaio. Este trabalho contribuiu cientificamente com uma melhor compreensão do comportamento do escoamento de um material trefilado e através da análise de uma nova geometria de fieira que permitiu uma redução no valor das tensões residuais, um pequeno aumento na força de trefilação, mantendo as propriedades mecânicas do material trefilado quando comparadas com o processo original objeto desta pesquisa. / The wire drawing is a manufacturing process used to produce wires, tubes and rods. It consists in a reduction in cross sectional area by plastic deformation where the raw material (wire rod) is pulled through a die. Some of the main features of the wire drawing process are the achievement of an excellent surface finishing and good dimensional accuracies and increase in mechanical strength. However, this process generates inhomogeneous deformation due to the different flowing of the material into the drawing tool (die). The inhomogeneous deformation generates residual stress, stresses present in a material free from the action of external loads and temperature gradients. Residual stresses are commonly related to distortions of shape and dimensional variations of the final products, appearing after heat treatments which are related to shape distortions, warping and dimensional variations, causing material and energy waste, in the case of waste generation and in attempts to correct nonconformities. Thus, the influence of die geometry to reducing the residual stresses and the drawing force of bars manufactured by a cold-drawing process was studied. After the characterization of a drawing process of an SAE 1045 steel, computer models were developed in the software Simufact.forming GP ®, and the results were obtained for: drawing force, residual stresses of the main directions, plastic deformations, flow and the elastic return of the material after the process was carried out. The models were validated by comparing simulated results with physical experiments and equations found in the literature. Different die geometries were simulated as: number of tool regions, fillets between different tool regions, different materials and cross-sectional areas. The results of the computational simulations were correlated and used to design and manufacture a scale die and a mechanical device to develop the physical drawing tests in an Emic ® testing machine. Two different die geometries were experimentally tested F1: the conventional die, and F4, the modified from suggestions obtained in the computational simulations correlation F. The mechanical characterization of the new drawn bars were carried out by Vickers microhardness and roughness tests, X-ray diffraction to obtain surface residual stresses and the drawing force was taken during the test. This work contributes scientifically with a better understanding of the behavior of the flow of a drawn material by the analysis of a new die geometry that allowed a reduction in the value of the residual stresses, an increase in the drawing force and maintaining the mechanical properties of the drawn material when compared to the original process object of this research.

There are a huge number of pathogens with multi-component transmission cycles, involving ampli_er hosts, vectors, complex pathogen life cycles and particular environmental conditions. These complex systems present challenges in terms of modeling and policy development. The deadliest tick-borne infectious disease in the world, the Brazilian Spotted Fever (BSF), is a relevant example of that. The current increase of human cases of BSF has been associated with the presence and expansion of capybaras Hydrochoerus hydrochaeris, amplifer host for the agent Rickettsia rickettsii and primary host for the tick vector Amblyomma sculptum. The objective of this thesis was to analyze the dynamics of the FMB with the purpose of providing bases for the planning of strategies focused on the prevention of human cases. We proposed diferent approaches to evaluating: i) the contribution of hosts and vectors in the transmission of BSF, ii) potential risk areas and anthropogenic parameters associated with the occurrence of human cases, iii) the pattern and the spatial propagation velocity of BSF, and iv) climatic and landscape factors that could be related to the distribution of the vector. The proposed approaches elucidated how BSF control and prevention strategies can be focused on the management of amplifier hosts populations. We found that geographical barriers generated, for example, by areas of riparian reforestation, could prevent the spatial spread of BSF, since a positive association between the occurrence of human cases and the increment of sugarcane crop was determined, as well as a higher propagation velocity of BSF in places with higher carrying capacity. This thesis was interdisciplinary and required, on one hand, expertise in biology, computational epidemiology, mathematics and statistics and on the other hand, a datarich environment such as the Laboratory of Parasitology of the VPS/FMVZ/USP. The results of this thesis can be usefulness in the planning of public health policies related to the prevention of BSF. Furthermore, this work will open the path to further mathematical and computational studies focused on the dynamics and prevention of other vector-borne infectious diseases. / Existe um grande número de agentes patogênicos com ciclos de transmissão complexos, envolvendo hospedeiros amplificadores, vetores e condições ambientais particulares. Esses sistemas complexos apresentam desafios quanto a modelagem e desenvolvimento de políticas públicas. A Febre Maculosa Brasileira (FMB) é a doença transmitida por carrapatos mais letal do mundo e é um claro exemplo de um sistema complexo. O aumento atual de casos humanos de BSF tem sido associado à presença e expansão de capivaras Hydrochoerus hydrochaeris, hospedeiros amplificadores do agente Rickettsia rickettsii e hospedeiros primários do carrapato vetor Amblyomma sculptum. O objetivo desta tese foi analisar a dinâmica da FMB com o propósito de fornecer bases para o delineamento de estratégias de prevenção de casos em humanos. Diferentes abordagens foram propostas para avaliar: i) a contribuição específica de hospedeiros e vetores na transmissão da FMB, ii) os parâmetros antropogênicos associados com a ocorrência dos casos e potenciais áreas de risco, iii) o padrão e a velocidade de propagação espacial e da doença, e iv) os fatores climáticos e paisagísticos que poderiam estar relacionados à distribuição do vetor. Os modelos propostos elucidaram que as estratégias de controle e prevenção da FMB podem estar focadas em práticas de manejo das populações de hospedeiros amplificadores. Uma vez que uma associação positiva entre ocorrência de casos humanos e o incremento de cultura de cana-de-açúcar foi determinada, assim como uma maior velocidade de propagação da FMB em locais com alta quantidade desta cultura, barreiras geográficas geradas, por exemplo, por zonas de reflorestamento ciliar, poderiam impedir a disseminação da FMB. Esta tese foi interdisciplinar e exigiu, por um lado, conhecimentos em biologia, epidemiologia computacional, matemática e estatística e, em contrapartida, um ambiente rico em dados biológicos como o Laboratório de Parasitologia do VPS/USP. Os resultados desta tese poderão ser utilizados na planificação de políticas de saúde pública enfocadas à prevenção da FMB. Complementarmente, este trabalho abrirá o caminho para futuros estudos matemáticos e computacionais orientados no estudo da dinâmica e prevenção de outras doenças infecciosas transmitidas por vetores.

Orientador: Douglas Soares Galvão / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-07T20:03:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Martins_BrunoVieiradaCunha_M.pdf: 9990355 bytes, checksum: 99ae9e77c86e165f825dfcd49bc23de6 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Apresenta-se neste trabalho um estudo teórico baseado em uma nova familia de nanoestruturas de carbono, as chamadas nanofitas de carbono. Estas consistem em fitas delgadas de grafeno com a singular característica de possuírem uma conformação de equilíbrio na forma espiral, a qual pode ser mais estável que a conformação planar, viabilizada pelo delicado equilíbrio de forças entre a interação de van der Waals e a tensão elástica gerada pelo empenamento. Sua proximidade topológica com as nanoespirais, das quais foram inspiradas, permite o estabelecimento de paralelos estruturais e funcionais que orientam o trabalho. Os métodos de cálculo consistem em mecânica e dinâmica molecular clássicas utilizando o campo de força reativo de Brenner. O modelo, construído de acordo com princípios quânticos incorporados de forma paramétrica, permite a descrição da formação e quebra de ligações químicas a partir de informações sobre o ambiente onde o átomo está inserido. As simulações indicam a viabilidade da obtenção de espirais a partir de fitas para baixas temperaturas, o que em princípio permite que estas substituam as nanoespirais em suas aplicações como nanoatuadores. A possibilidade de formação de anéis a partir de condições geométricas especiais também é explorada. A diversidade topológica e a viabilidade de obtenção de estruturas diferenciadas em função da temperatura constituem propriedades únicas com um potencial de aplicação no desenvolvimento de nanoestruturas de formato variável. Em relação às nanoespirais, o trabalho soluciona o problema da formação de estruturas cônicas em processos dinâmicos. / Abstract: This work presents a theoretical study based on a novel family of carbon nanostructures, the carbon nanobelts. These structures consists in narrow graphene stripes having the spiral form as one of its equilibrium configurations, which may be more stable than the planar conformation. This stability condition is determined by a delicate balance between the van der Waals interactions and the elastic tension generated by the bending. Its topological proximity with the nanoscrolls, from which they were inspired, allows the obtention of their common structural and functional features. The calculation methods consist in classical molecular mechanics and dynamics using the reactive Brenner forcefield. The model, constructed in accordance with quantum principles incorporated in a parametric form, allows the description of formation and broken of chemical bonds from the informations about the environment where the atoms are inserted. The simulations points to the viability of obtaintion of spirals from belts at low temperatures, what in principle allows the substitution of nanoscrolls in its applications as nanoactuators. The possibility of formation of rings from special geometric conditions is explorated. The topological diversity and the viability of obtention of differentiated structures as a function of the temperature constitute unique properties with a potential application in the development of variable shape nanostructures. In relation to nanoscrolls, this work solves the problem of formation of conical structures in dynamical processes. / Mestrado / Física da Matéria Condensada / Mestre em Física

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