Nebulosas planetárias são o resultado do processo de evolução estelar de estrelas com massas que vão de 0.8 a 8 massas solares; seu estudo possibilita uma melhor compreensão dos mecanismos de enriquecimento do meio interestelar por parte destas estrelas e a sua influência direta na evolução química da Galáxia. O uso da espectroscopia de campo integral possibilita o estudo da distribuição angular de propriedades como a densidade, as abundâncias iônicas, o perfil de ionização entre outras; já a espectroscopia de alta dispersão permite um estudo detalhado do campo de velocidades destes objetos, com velocidades típicas de expansão de 25km/s. Este trabalho é baseado nestas duas técnicas, com o objetivo de se obter a distribuição de diversos parâmetros físicos, apresentados aqui na forma de mapas e de diagramas, para uma amostra de nebulosas planetárias austrais. Os dados foram adquiridos utilizando a instrumentação do Observatório do Pico dos Dias (MCT/LNA), em duas missões realizadas em 2011 e 2012, usando respectivamente os espectrógrafos Eucalyptus e Coudé. Os resultados mostram a distribuição angular da densidade eletrônica, do fluxo das linhas do [SIII](6311A) e H, e também a distribuição da razão [SIII](6311A)/[SII](6717+6731A). Estes resultados salientam as regiões com maior grau de ionização, gradientes de ionização e inomogeneidades. Diagramas de diagnóstico são também mostrados a fim de complementar a análise e classificar os objetos. Os perfis cinemáticos também obtidos permitiram o estudo morfológico da amostra, detalhando suas estruturas. Os campos de velocidades foram usados para o cálculo da idade cinemática assim como a distância de uma das nebulosas da amostra. Os resultados obtidos são bons dados de entrada para futuras simulações morfo-cinemáticas que podem ser feitas utilizando softwares como o SHAPE, além de também serem possíveis simulações com códigos de fotoionização para a obtenção de modelos complementares. Os resultados em si são importantes tendo em vista a falta de informações a respeito da estrutura de planetárias austrais, já que não há nenhum grande levantamento morfológico como os existentes para as nebulosas boreais. / Planetary nebulae are the result of the stellar evolution process for stars from 0.8 to 8 solar masses; their study allows a better understanding of the enrichment mechanisms of interstellar medium by these stars, and their influence to the chemical evolution of the Galaxy. The use of integral field spectroscopy allows the study of the angular distribution of properties like density, chemical abundances and ionization profiles among others; on the other hand, high dispersion spectroscopy allows a detailed study of the velocity fields of these objects, with typical expansion velocity of 25km/s. This work is based on these two techniques; and aims to obtain the distribution of several physical parameters, presented here in the format of maps and diagrams. Data were acquired using the instrumentation from Pico dos Dias Observatory (MCT/LNA), in two missions performed in 2011 and 2012, using respectively the Eucalyptus and Coudé spectrographs. The results show the angular distribution of the electronic density, the flux of [SIII](6311A) and H alpha lines, and the distribution of the [SIII](6311A)/[SII](6717+ 6731A) ratio. These results highlight the regions with higher degree of ionization, ionization gradients and inhomogeneities. Diagnostics diagrams are shown too, aiming to complement the analysis and classify the objects. Kinematic profiles were also obtained and allowed the morphological study of the sample, detailing the structure of the objects. The velocity fields were used to calculate the kinematical age as well as the distance of one nebula of the sample. These results are a good start for future morpho-kinematic simulations. They can be used in softwares like SHAPE, and also in simulations with photoionization codes to obtain additional models. The results are also important in view of the rarity of information about structure of southern planetary nebulae, since there is no large survey such as those existing to the northern planetary nebulae.

Espectroscopia atômica em uma armadilha magneto-ótica / Atomic spectroscopy in a magneto-optical trap

A doença cardiovascular é a principal causa de morte no mundo ocidental e as estatinas são os medicamentos mais prescritos para prevenção e tratamento. Apesar de serem os fármacos mais prescritos, ainda são subutilizados, tendo como principal causa de interrupção do tratamento a miopatia. Entre os mecanismos envolvidos na fisiopatologia da miotoxicidade, a deficiência da coenzima Q10 vem sendo apontada como a principal responsável deste efeito colateral. A creatinofosfoquinase (CPK) é um biomarcador de gravidade dos danos musculares sendo utilizado de rotina na prática clínica. Contudo, seus níveis podem estar normais ou aumentados em pacientes em uso de estatinas e apresentando sintomas musculares. Sendo assim, a espectroscopia do hidrogênio por ressonância magnética (EHRM) poderia auxiliar no diagnóstico da toxicidade muscular causada pelas estatinas, através de um estudo metabólico de alterações decorrentes dos vários mecanismos envolvidos isolados ou associados. O objetivo deste estudo é avaliar as concentrações das gorduras intramiocelulares (IMCL) e extramiocelulares (EMCL), creatina total (Cr total) e trimetilamina (TMA), nos músculos tibial anterior e sóleo, nos pacientes em uso de estatina e com sintomas musculares e comparar com indivíduos hipercolesterolêmicos (LDL>=160mg/dL) e normocolesterolêmicos (LDL<160mg/dL), ambos sem tratamento. Também avaliar o efeito da redução do colesterol plasmático (após três meses de tratamento com estatinas) nas concentrações de gorduras IMCL e EMCL. Além disso, fazer uma correlação entre os níveis de CPK destes pacientes com as variáveis da espectroscopia. Noventa e um pacientes (média de 44 anos, 54 mulheres e 37 homens) foram submetidos à coleta de sangue para avaliação do perfil lipídico, TGO, TGP, CPK, TSH, T4 livre, creatinina e glicemia, e H-MRS para avaliação dos metabólitos IMCL, EMCL, Cr total e TMA. Os pacientes foram divididos em três grupos: grupo 1 (pacientes com LDL-C<160mg/dL, sem uso de medicação hipolipemiante) n=49, grupo 2 (pacientes em uso de estatina e apresentando sintomas musculares) n=18 e grupo 3 (pacientes com LDL-C>=160mg/dL, sem uso de estatina) n=24. Os pacientes do grupo 3 foram submetidos à coleta de sangue e a EHRM em dois momentos: antes e três meses após o tratamento com sinvastatina 20mg. Os exames foram realizados utilizando o aparelho de ressonância magnética SIGNA 1,5 T (Tesla) (General Electric, Milwaukee, WI, USA) e as imagens foram analisadas e processadas automaticamente utilizando o programa LCModel versão 6.2 (http://s-provencher.com/). Foram obtidos 115 exames de espectroscopia. Os pacientes do grupo 2 (55±9 anos) eram mais velhos do que os dos grupos 1 (38±11 anos) e 3 (48±9 anos) respectivamente, p<0,001. Houve diferença significante entre os grupos, pré-tratamento, em relação ao colesterol total, LDL-colesterol, triglicérides e TGO (p<0,001). Não foi observada diferença significante nos níveis de CPK entre os grupos 1, 2 e 3 (p=NS). No grupo 3, houve redução significante nos níveis de colesterol total, LDL-C e triglicérides após tratamento com estatina (p<0,05). Não houve diferença significante entre as variáveis IMCL, EMCL, Cr total e TMA, assim como suas razões entre os grupos avaliados e no grupo 3 antes e após o tratamento com estatinas (p=NS).Em relação aos valores de CPK e os resultados encontrados nas espectroscopias dos pacientes do grupo 2, observamos uma correlação positiva e significante entre a análise sérica da CPK e a razão da gordura IMCL e creatina total no músculo tibial anterior (r=0,253; p=0,018). A EHRM é um exame factível para ser utilizado na prática clínica, porém não foi possível demonstrar alterações nas concentrações dos metabólitos nos músculos tibial anterior e sóleo entre os grupos estudados. Os achados de correlações entre a CPK e a razão da gordura IMCL e creatina total podem sugerir uma manifestação precoce de toxicidade muscular causada pelas estatinas, em pacientes com sintomas musculares. / Cardiovascular disease is the leading cause of death in the western world and statins are the most prescribed medications for prevention and treatment. Despite being the most prescribed drugs, they are still under-used. The main cause of interruption of statin treatment is myopathy. Among the mechanisms involved in the pathophysiology of myotoxicity, deficiency of coenzyme Q10 has been described as the main cause of this side effect. Creatine kinase (CK) is a biomarker for severity of muscle damage, but its levels may be normal or increased in patients on statin use and muscle symptoms. Thus, proton magnetic resonance spectroscopy (H-MRS) could assist in the diagnosis of muscle toxicity caused by statins, through a study of the metabolic changes. The aim of this study is to evaluate the concentrations of intramyocellular (IMCL) and extramyocellular lipids (EMCL), total creatine and trimethylamine (TMA), on tibialis anterior and soleus muscles in patients on statin use and muscle symptoms and compare with hypercholesterolemic subjects (LDL >= 160mg/dL) and normal subjects (LDL<160mg/dL), both without treatment. Also, the effect on LDL serum levels (after three month statin treatment), and concentrations of IMCL and EMCL lipids. In addition, make a correlation between the levels of CK and the variables of spectroscopy. Ninety-one patients (mean age=44, 54 women and 37 men) were submitted to blood sampling for evaluation of serum total cholesterol, LDL-C, HDL-C, triglycerides, AST, ALT, CK, glucose, TSH and creatinine, and H-MRS for evaluation of metabolites, IMCL and EMCL lipids, total creatine and TMA. Patients were divided in 3 groups: 1 (patients with LDL-C<160mg/dL, without statin use) n=49, 2 (patients on statin use and muscle symptoms) n=18 and 3 (patients with LDL-C>=160mg/dL, without statin use) n=24.Group 3 were subjected to blood sampling and the H-MRS on two occasions: before and three months after treatment with simvastatin 20 mg. The tests were carried out in a MRI SIGNA 1.5 Tesla (General Electric, Milwaukee, WI, USA) magnet and the images were processed automatically using the software LCModel version 6.2 (http://s-provencher.com/). From the 91 study subjects a total of 115 H-MRS scans were performed. Patients in group 2 (age 55.0 ± 9.0 years) were older, respectively, than in groups 3 (48.0 ± 9.0 years) and 1 (38.0 ± 11.0 years), p<0.001. There was a statistically significant difference between the groups before treatment in relation to the total cholesterol, LDL-cholesterol, triglycerides and AST (p<0.001). There were no significant differences on plasma CK levels, in patients presenting muscle symptoms (p=NS). In Group 3, there was significant reduction in levels of total cholesterol, LDL-C and triglycerides after treatment with statin (p<0.05).There were no significant differences regarding median IMCL variables, EMCL, total creatine and TMA, in the tibialis anterior and soleus muscles as well as their ratios among the three groups and after group 3 three month treatment (p=NS). A significant and positive correlation (r=0.253, p=0.018), was found in group 2 between serum CK and the ratio of intramyocellular and total creatine in tibialis anterior muscle. H-MRS is a feasible exam to be used in clinical practice; however it has not been possible to demonstrate changes in concentrations of the metabolites in the tibialis anterior and soleus muscles. The findings of correlations between CK and intramyocellular and total creatine may suggest an early manifestation of muscle toxicity caused by statins in patients with muscle symptoms.

Uma alternativa para o destino dos resíduos urbanos é a reciclagem através da compostagem e vermicompostagem (produção de húmus). A falta de padrão de qualidade destes materiais tem prejudicado o desenvolvimento dessa alternativa, tendo prejuízos, produtores e consumidores. Neste trabalho procurou-se parâmetros que pudessem ser utilizados para padronização. Por Ressonância Paramagnética Eletrônica (EPR) as amostras com nível de radicais livres semiquinona de 1017 spin/g de amostra e 1018 spin/g de carbono, ou superior, indicaram melhor qualidade do produto, no que se refere ao grau de humificação. Com o objetivo de avaliar o potencial de sorção do húmus e seu possível efeito catalítico na degradação e fotodegradação do herbicida Atrazina (AT), realizou-se vários experimentos. Resultados de espectroscopia no Ultravioleta e Visível (UV-Vis) mostraram que, para pH\'s próximos do pKa da AT (1,68) o húmus possui similar efeito catalítico que ácidos húmicos e fúlvicos na degradação da AT. Em pH neutro não foi observado degradação da AT, mesmo para altas concentrações de húmus e longos períodos de interação (262 dias). A partir de dados de Polarografia de Pulso Diferencial (PPD) em conjunto com dados de UV-Vis, observou-se uma curva de sorção da AT com máximo (20%) em torno de pH 4,0, decaindo para menos de 5% de sorção para os demais pH\'s utilizados (2,0; 6,0; 7,0; 8,0 e 10,0). Dados de EPR não mostraram reações de transferência de elétrons entre a AT e o húmus. Assim, considerando a forma da curva de sorção, observada por PPD, o mecanismo de reação mais importante entre a AT e o húmus é via ligação hidrofóbica. Experimentos de fotodegradação da AT com luz UV-Vis (300-450 nm) mostraram maior eficiência no processo quando da presença do húmus. Isto ocorreu, provavelmente, devido a ação de agentes fotooxidantes da AT, formados a partir do húmus excitado pela radiação UV. Observou-se também, uma dependência com a concentração de húmus, sendo que, dentro do intervalo de 10 a 1800 mg houve maior fotodegradação da AT para valores em torno de 300 mg.L-1. / One alternative to disposal of urban residues is recycling through composts and earthworm composts (humus production). The absence of a quality standard of these materials however brings limitations to commercial development with damage to producers and consumers. In this work was proposed a strategic parameter to be used as standard. From Electron Paramagnetic Resonance (EPR) analysis samples of humus with level semiquinone free radicals of 1017 spin/g of sample and 1018 spin/g of carbon, or higher, indicated good quality of product, with adequate humification degree. Also were studied mechanisms of interaction between humus and the herbicide Atrazine (AT). The proposal was evaluate potential of AT sorption by humus and possible catalytic effect in the degradation and photodegradation of this herbicide. Data from Ultraviolet and Visible Spectroscopy (UV-Vis) showed that for pH\'s close to AT pKa (1.68) the humus showed catalytic effect in degradation of AT similar as those observed in literature with purified humic and fulvic acids. However for neutra1 pH\'s AT degradation was not observed even in the presence of high humus concentrations and long periods of interaction (262 days). Using Differential Pulse Polarography (DPP), combined with data of UV-Vis Spectroscopy, an AT sorption curve on humus was obtained showing a maximum value of 20% around pH 4.0, decreasing for less than 5% of sorption for other pH\'s analyzed (2.0; 6.0; 7.0; 8.0 and 10.0). Data from EPR gave no evidence of electron transfer reaction. So from the kind of sorption curve, obtained by DPP, the major mechanism of reaction between AT and humus was suggested to be hydrophobic bonding. Experiments of AT photodegradation using UV-Vis light (300-450 nm) showed larger efficiency of the process in the presence of the humus. This occurred probably due action of photo-oxidants on AT, originated from excitation of humus by the UV radiation. It was also observed, dependence with the humus concentration, and in the range 10 to 1800 mg.L-1 there was larger photodegradation of the AT for values around 300 mg.L-1.

Neste trabalho foram estudadas as nanopartículas magnéticas (NPs) de interesse em biomedicina de Fe3O4 e de Fe3O4 dopadas com Gd 5% pela técnica de Espectroscopia de correlação angular gama-gama perturbada (CAP). As amostras de Fe3O4 foram sintetizadas pelos métodos de co-precipitação e decomposição térmica e as nanopartículas de Fe3O4 dopadas com Gd 5% foram sintetizadas pelo método da coprecipitação. As amostras de nanoparticulas foram caracterizadas quanto a sua estrutura pela difração de raios X (DRX) e quanto ao seu tamanho pela técnica de microscopia eletrônica de transmissão (TEM). Os resultados mostram que as nanoparticulas de ferrita mostram estrutura pertencente ao grupo espacial Fd3m e que seu tamanho é de 10 nm quando sintetizada por decomposição térmica e entre 7 e 15 nm quando sintetizada por co-precipitação. As nanopartículas de Fe3O4 sintetizadas pelo método de decomposição térmica apresentaram maior monodispersão do que as nanopartículas sintetizadas pelo método de co-precipitação, ou seja, o tamanho de grão estava mais homogêneo. A técnica CAP mostrou que a variação de tamanho das nanopartículas infuencia no comportamento magnético das mesmas e o dopante Gd atrapalha a introdução da sonda radioativa por competir pelos sítios de Fe. / In the work reported in this dissertation, magnetic nanoparticles of Fe3O4 and 5% Gddoped Fe3O4, which have applications in biomedicine, were studied by Perturbed Gamma-Gamma Angular correlation spectroscopy (PAC). Fe3O4 samples were synthesized by both, co-precipitation and thermal decomposition methods. Gd-doped Fe3O4 magnetic nanoparticles were synthesized only by co-precipitation method. Analysis of X-ray diffraction (XRD) showed that the samples belong to Fd3m space group. Transmission Electron Microscopy (TEM) showed that nanoparticles have sizes between 5 and 14 nm, suitable for biomedical applications. Fe3O4 nanoparticles synthesized by thermal decomposition method showed greater monodispersed nanoparticles than the samples synthesized by co-precipitation method. PAC technique using radioactive probe 111In (111Cd) showed that the size of the nanoparticles changes magnetic behavior and for the Gd-doped sample PAC measurements results showed that the introduction of radioactive probe is difficult due the presence of an impurity (Gd) and there is a competition for Fe sites between Gd and nuclear probe.

Nesta tese foi feito um estudo dos eventos cíclicos em Carinae em diversas faixas espectrais. A presença de um buraco na região polar do Homúnculo foi confirmada pelos mapas de velocidade da linha do [Fe II] 12567. A componente em emissão da linha do He I 10830, detectada na linha de visada do lóbulo NW e que apresenta velocidades negativas, foi mapeada e está contida no plano equatorial. Foi observado que durante um período de 206 dias, centrado na fase zero, a linha do He I 10830 apresenta um aumento na velocidade máxima da componente em absorção, atingindo 1800 km/s. Tal comportamento favorece orientações orbitais onde a passagem pelo periastro ocorre próximo à oposição. O Pequeno Homúnculo apresenta a mesma distribuição espacial da emissão em rádio e, considerando que esta seja proveniente principalmente da secundária, o fluxo de fótons no contínuo de Lyman é compatível com uma estrela de tipo espectral O5.5O7. A variabilidade das componentes largas e estreitas das linhas em diversas faixas espectrais apresenta um período bem definido (2022.1±0.6 dias) e extremamente estável ao longo dos últimos 60 anos, sendo que as variações observadas no período são devido aos erros nas medidas. Utilizando a componente estreita da linha do He I 6678 foi possível determinar a fase zero do ciclo #11 (T0=2452819.8). Os eventos espectroscópicos são compostos de dois regimes: um de variações lentas e outro de colapso. A primeira é revelada por variações lentas no nível de ionização do meio circunstelar ao longo de todo o ciclo e está associada a variações graduais no cone de choque dos ventos (abertura angular e conteúdo). O regime de colapso é observado ao redor do mínimo e é causado por um colapso temporário do cone de choque. Os fenômenos de alta energia são sensíveis somente ao regime de colapso, enquanto os de baixa energia, ao de variação lenta. Os fenômenos que envolvem energias intermediárias, respondem aos dois regimes. Foi observado uma anti-correlação entre a linha do Fe II 6455 e a do He I 7065, indicando que a primeira é formada nas regiões mais externas do vento da primária e a segunda, na secundária ou no cone de choque dos ventos. A curva de luz do He II 4686 apresenta dois picos antes da fase zero e outro logo após. Os dois picos antes do mínimo apresentam uma correlação com os picos na faixa dos raios-X, porém estes ocorrem 16.5 dias antes daqueles. O mecanismo mais provável para explicar a luminosidade observada do He II 4686 é a produção de fótons com 1215 Å através do fluxo de fótons na faixa do ultra-violeta extremo/raios-X moles produzidos na região próxima ao ápex do cone de colisão dos ventos. Como este mecanismo é extremamente sensível à densidade do meio, a região mais favorável para produzir a luminosidade observada do He II 4686 é a região do cone de choque voltada para a primária. / In this thesis, a multi-wavelength study on the cyclic events of Eta Carinae was performed. The presence of a hole in the polar region of the Homunculus was confirmed by the velocity maps of the [Fe II] 12567 line. The blue-shifted component of the He I 10830, detected towards the NW lobe, was mapped and it is in the equatorial plane. It was observed that within a short period of 206 days, centered on phase zero, the He I 10830 line shows an increase in the maximum velocity of the absorption component, which reaches up to -1800 km/s. Such behavior favors orbital orientation with periastron passage around oposition. The Little Homunculus shows the same spatial distribution as the radio emission and considering that the radio flux comes mainly from the secondary, then the photon flux in the Lyman continuum is comparable to a star with spectral type in the range O5.5-O7. The variability of the narrow and broad lines from many spectral regions shows a well-defined period (2022.1+/-0.6 days), which is also extremely stable along the last 60 years, during which the observed variations in the period are due to measurement errors. Using the narrow component of the He I 6678 it was possible to determine the phase zero of the cycle #11 (T_0=2452819.8). The spectroscopic events are a combination of two components: slow variation and collapse. The former is revealed by slow changes in the ionization level of circunstellar matter across the whole cycle and is associated to gradual changes in the wind-wind collision shock-cone (angular opening and gaseous content). The collapse component is restricted to around the minimum and is caused by a temporary collapse of the wind-wind collision shock. High-energy phenomena are sensitive only to the collapse component, while low-energy only to the slow variation component. Intermediate-energy phenomena are sensitive to both components. It was observed an anti-correlation between the Fe II 6455 and He II 7065, suggesting that the former is formed in the outer parts of the primary\'s wind, while the latter is associated to the secondary or to the wind-wind shock cone. The lightcurve of He II 4686 shows two peaks before phase zero and another one short after it. The two peaks before phase zero are correlated to the peaks seen in the X-rays. However, the X-ray peaks occur 16.5 days before those seen in the He II 4686 lightcurve. The most likely mechanism to explain the observed peak luminosity of the He II 4686 is the creation of ~1215 Angstroms photons by the extreme ultra-violet/soft X-rays photons, which are produced near the apex of the wind-wind shock-cone. Since this mechanism is extremely sensitive to the density, the most likely region to form the observed peak luminosity of the He II 4686 is on the primary\'s side of the wind-wind shock-cone.

Este trabalho consiste na caracterização ótica de monocristais de LiNbO3: Er+3, visando a possibilidade deste sistema ser meio ativo para laser. Os resultados obtidos para absorção e emissão foram satisfatórios, sendo bastante compatíveis com os do modelo teórico adotado. O tempo de vida de luminescência das transições 4S3/2 - 4I15/2 e 4F9/2 - 4I15/2 foi medido, à temperatura ambiente e de nitrogênio líquido, mostrando que elas são possíveis candidatas a transições laser. Também foi feito um estudo sobre o comportamento das concentrações das impurezas indesejáveis OH- e Fe2+, através de tratamento térmico. O controle dessas concentrações foi feito através das técnicas de RPE e absorção ótica e os resultados mostraram que é perfeitamente possível eliminar tais impurezas de uma forma totalmente controlada. / This work consists in the optical characterization of LiNbO3:Er3+ single crystals, aiming to verify the possibility of this system being an active media for laser. The absorption and emission results were satisfactory, being compatible enough with the theoretical model adopted. The luminescence lifetime of the 4S3/2 - 4I15/2 e 4F9/2 - 4I15/2 transitions was measured at the ambient and liquid nitrogen temperature, showing that they are possible candidates for laser transitions. The behavior of the undesirable OH- and Fe2+ impurities was also studied through thermal treatment. The control of these concentrations was done using the EPR and optical absorption techniques and the results showed it is possible to eliminate such impurities in a totally controlled way.

Este trabalho concentra-se na preparação e caracterizações estrutural e espectroscópica de materiais nanoestruturados à base de SiO2-Nb2O5 dopados e codopados com íons Er3+, Yb3+ e Eu3+ na forma de pós e guias de onda planares. Os nanocompósitos foram preparados através de uma nova rota sol-gel utilizando óxido de nióbio como precursor em substituição ao alcóxido de nióbio. A correlação estrutura propriedades luminescentes foi estudada por difração de raios X, microscopia eletrônica de transmissão, espectroscopia vibracional de absorção no infravermelho, espectroscopia vibracional de espalhamento Raman, análise térmica, reflectância difusa e especular, espectroscopia de fotoluminescência e acoplamento M-line. Inicialmente foi avaliado a influência da concentração de nióbio nas propriedades estruturais e luminescentes de nanocompósitos (100-x)Si-xNb dopados e codopados com íons Er3+, Yb3+ e Eu3+ tratados termicamente a 900 °C por 3h. A cristalização do Nb2O5 foi dependente da concentração de Nb na matriz, com a distribuição dos íons lantanídeos preferencialmente no Nb2O5, afetando as propriedades luminescentes. Para os nanocompósitos codopados com íons Er3+ e Yb3+ foram obtidos valores de largura de banda a meia altura (FWHM) da ordem de 70 nm na região de 1550 nm e tempos de vida de até 5,2 ms. A emissão na região do visível, decorrente de processos de conversão ascendente, revelou-se dependente da concentração de nióbio. Foi verificada emissão preferencial na região do verde para menores concentrações de Nb. Enquanto que, para as maiores concentrações, processos de relaxação cruzada levaram a um aumento relativo na intensidade de emissão na região do vermelho. A eficiência quântica de emissão dos nanocompósitos (100-x)Si-xNb dopados com Eu3+ variou com o comprimento de onda de excitação, refletindo os diferentes sítios de simetria ocupados por este íons nesta estrutura complexa. A influência da temperatura de tratamento térmico no processo de cristalização do Nb2O5 em nanocompósitos 70Si:30Nb codopados com íons Er3+ e Yb3+ foi avaliada. Material amorfo foi obtido a 700 °C enquanto que a 900 e 1100 °C foram identificas as fases ortorrômbica (fase T) e monoclínica (fase M) do Nb2O5. Intensa emissão na região de 1550 nm com valores de FWHM de 52 e 67 nm e tempos de vida de 5,6 e 5,4 ms foram verificados a 700 e 900 °C sob excitação em 977 nm, respectivamente. Por fim, foram obtidos guias de onda planares com excelentes propriedades ópticas e com grande potencial de aplicação em dispositivos de amplificação óptica. Especificamente, materiais fotônicos com banda larga de emissão na região do infravermelho foram preparados, indicando fortemente a potencialidade para a aplicação em telecomunicações envolvendo não somente a banda C como também as bandas L e S em materiais contendo somente íons Er3+ como centros emissores. / This work focuses on the preparation and structural and spectroscopic characterization of nanostructured materials based on Er3+-, Yb3+-, and Eu3+-doped and co-doped SiO2-Nb2O5 as powders and planar waveguides. A new sol-gel route based on niobium oxide instead of niobium alkoxide was used to prepare the nanocomposites. X ray diffraction, transmission electron microscopy, Fourier-transform infrared spectroscopy, Raman spectroscopy, TGA/DSC analysis, Diffuse and specular reflectance, photoluminescence spectroscopy, and M-line coupling helped to evaluate the correlation between structure and luminescent properties. Initially, the influence of the Nb content on the structural and luminescent properties of Er3+-, Yb3+-, and Eu3+-doped and co doped (100-x)Si-xNb nanocomposites annealed at 900 °C for 3 h was examined. Nb2O5 crystallization depended on the Nb content; with the lanthanide ions occupied the Nb2O5-rich environment preferentially, which affected the luminescent properties. For the Er3+/Yb3+ co-doped nanocomposites, the full width at half maximum (FWHM) and the lifetime values were as high as 70 nm and 5.2 ms, respectively. The visible emission originating from upconversion processes also depended on the Nb content. For lower Nb concentrations, emission occurred in the green region, whereas cross-relaxation led to emission in the red region for higher Nb concentrations. The emission quantum efficiency of the Eu3+- doped (100-x)Si-xNb nanocomposites changed with the excitation wavelength, showing that these ions occupied different symmetry sites. The effect of the annealing temperature on the Nb2O5 crystallization process was also assessed for the Er3+/Yb3+ co-doped 70Si:30Nb nanocomposites. An amorphous material emerged at 700 °C, whereas the orthorhombic (T-phase) and monoclinic (M-phase) Nb2O5 phases arose at 900 °C and 1100 °C. The nanocomposite emitted in the 1550 nm region under 977-nm excitation. FWHM values of 52 and 67 nm and lifetime values of 5.6 and 5.4 ms were verified at 700 °C and 900 °C, respectively. In conclusion, planar waveguides with excellent optical properties and potential use in optical amplification devices were achieved. More specifically, photonic materials exhibiting an NIR broadband emission were developed. These waveguides are potentially applicable in telecommunication, and materials containing only Er3+ as emitter center should cover not only the C band but also the S and L bands.

Sulfonamidas e seus diferentes derivados são extensivamente utilizados na medicina devido a suas propriedades farmacológicas, tal como sua atividade antibacteriana. Propriedades toxicológicas e farmacológicas modificadas vêm sendo observadas quando essas sulfonamidas são administradas nas formas de complexos metálicos. Neste trabalho, utilizamos as moléculas sulfadimetoxina (4-p-aminobenzenosulfonamida-2,6-dimetoxipirimidina) e sulfisoxazol (N(1)-(3,4-dimetil-5-isoxazolil)sulfanilamida) complexados com Cu(II) para acessar seus mecanismos de interação com modelos de membranas lipídicas. Foram feitos experimentos de calorimetria diferencial de varredura (DSC) e de ressonância paramagnética eletrônica (RPE) em soluções contendo os complexos de cobre na presença de modelos de membranas biológicas compostos por fosfolipídios e, no caso de RPE, contendo sondas magneticamente ativas. Amostras foram preparadas utilizando-se o fosfolipídio dipalmitoilfosfatidilcolina (DPPC) e, para os experimentos de RPE, contendo também derivados de DPPC marcados com sonda magnética disposta ao longo da cadeia acila (n-PCSL, onde n=5, 12 e 16). Os resultados de DSC mostram que ambos os complexos alteram tanto a transição de fase principal quanto a pré-transição dos fosfolipídios componentes do modelo de membrana, indicando assim a existência de interação e de maior desordenamento da membrana na presença dos complexos de cobre. Os espectros de RPE mostram que os complexos de cobre afetam, principalmente, a fase gel dos fosfolipídios e maiores alterações são percebidas em posições da membrana mais próximas à interface membrana-solvente. Nossos dados indicam que interações não-específicas entre os complexos de cobre e membranas podem ser um mecanismo utilizados pelo fármaco para vencer as barreiras físicas da célula. / Sulfonamides and their different derivatives are extensively used in Medicine due to their pharmacological properties, such as antibacterial activity. Modified toxicological properties have been observed when those sulfonamides are administered in the form of metal complexes. In this work, we used the molecules sulfadimethoxine (4-p-aminobenzenesulfonamido-2,6-dimethoxypyrimidine) and sulfisoxazole (N (1) - (3,4-dimethyl-5-isoxazolyl) sulfanilamide) complexes with Cu(II) to assess their mechanism of interaction with lipid model membranes. Differential Scanning Calorimetry (DSC) and Electron Paramagnetic Resonance (EPR) experiments were carried out to monitor the influence of the complexes on the lipid thermotropic behavior. Samples consisting of the multilamellar vesicles of dipalmitoylphosphatidylcholine (DDPC) and, in the case of EPR, spin labeled phospholipids were used as models for the membrane. DSC results showed that the presence of the complexes affects both the pre-transition and the main phase transition of the lipids in the membrane. A disordering effect is evidenced by the decrease in Tm and Tp values. ESR results showed that the major alterations are detected in the lipid gel phase and for the labels positioned close to the lipid-water interface. Overall our results indicate that non-specific interactions between the complexes and the membrane might be a mechanism used by the drugs to overcome the physical barriers found in the cell.

Centros de cor e íons de metal de transição em cristais iônicos tem mostrado um grande potencial como candidatos a meios laser ativos sintonizáveis. Para determinar se tais materiais são apropriados ou não para operar como meios laser, seus parâmetros espectroscópicos fundamentais tem de ser conhecidos. No presente trabalho, nos descrevemos um metodo espectroscópico que permite determinar o diagrama de níveis de energia da espécie investigada, o tempo de decaimento, a eficiência quântica e a secção de choque de emissão. O tempo de decaimento foi medido usando-se um bombeamento senoidal de excitação e detecção sensível a fase; obtendo-se 1,6ms para o kcl:TL POT.0 (1), 17ns para o LIf:F IND.2, 28ns para o LIf:F2 POT.+ E 4ns para o LIf:F3 POT.+. Usando-se uma técnica de absorção rotulada foi possível determinar absorções do estado fundamental e do primeiro estado excitado da espécie investigada mesmo com a interferência de outros centros. Técnica utilizada em kcl:tl onde níveis de energia do centro de cor de TL POT.0 (1) foram identificados vários outros agregados de tl devido a preparação do cristal, que perturbam o centro TL POT.0 (1) também foram identificados. Vários outros agregados de T1, devido a preparação do cristal, que perturbam o centro TL POT.0 (1), também foram observados. / Color centers and transition metal ions in ionic crystals have shown a qreat potential as candidates for tunable laser sources. In order to determine whether or not such materials are suitable to operate as laser media, their fundamental spectroscopic parameters have to be known. In the present work we describe a spectroscopic method that can determine the energy level diagram of the species under investigation, the decay time, quantum efficiency and emission cross section. Firstly, the decay time was measured by using a sinosoidal pumping excitation and phase sensitive detection. Using a specially home designed cryostat we were able to measure the decay time in the temperature range of 77K to 310K, and therefore, the temperature dependence of the quantum efficiency. This technique was applied to the T1°(1):KCl, F2:LiF, F+3:LiF and F+2:LiF, where decay times of 1.6s, 17ns, 4ns and 28ns were measure, respectively. Secondly, by using a pump-probe technique we were able to determine the excited-state absorption of the studied species, even under the interference of other centers. This is particularly important in color centers due to the presence of several other species during the centers formation. Besides, this technique can identify excited state absorptions that can eliminate laser medium candidates. This technique was used in KCl:T1 crystals where laser active Tl° (1) color center energy levels were identified. Besides, several other Tl aggregates due to the crystal preparation that perturb the Tl° (1) center were also observed.