Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-04-26T13:52:48Z No. of bitstreams: 1 danielaluciaferreira.pdf: 2001864 bytes, checksum: baa9c94a0457494a3f6bf721819ac7fe (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-04-26T13:53:59Z (GMT) No. of bitstreams: 1 danielaluciaferreira.pdf: 2001864 bytes, checksum: baa9c94a0457494a3f6bf721819ac7fe (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-26T13:53:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 danielaluciaferreira.pdf: 2001864 bytes, checksum: baa9c94a0457494a3f6bf721819ac7fe (MD5) Previous issue date: 2016-09-19 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O uso de álcoois como combustíveis tem sido considerado uma promissora fonte de energia renovável. Considerável atenção tem sido dada às reações de metanol, uma vez que é um combustível alternativo importante. Nessa dissertação foi feito primeiramente um estudo dos sistemas moleculares que envolvem a reação entre o metanol e o radical hidroxila, otimizando-se as geometrias envolvidas em diferentes níveis teóricos como o Density Functional Theory (DFT), Hartree Fock (HF) e Coupled Cluster (CCSD(T)) calculados pelo MOLPRO [1]. A partir destes resultados foram construídos gráficos energéticos, que caracterizam a superfície de energia potencial de forma não-analítica. Utilizou-se métodos clássicos no estudo da dinâmica de reações químicas, gerando condições iniciais pelo método Quasiclassical Trajetory (QCT), em seguida, passamos ao estudo de trajetórias on-the-fly, que possui um custo computacional muito elevado inviabilizando um estudo estatístico das velocidades de reação. A partir daí, os procedimentos para calcular as constantes de velocidade em função das propriedades moleculares teóricas passou a ser investigado usando o pressuposto fundamental de que o perfil da reação pode ser descrito a um nível teórico pela Teoria do Estado de Transição (TST) usando-se para isto o programa kcvt [28]. Obtivemos as geometrias otimizadas, os gráficos energéticos de todos os pontos das reações OH+CH3OH→H2O+CH2OH e OH+CH3OH→H2O+CH3O nos níveis DFT - funcional BHLYP, HF e CCSD(T), assim como as constantes de velocidade canônica para uma faixa de temperatura de 120K a 3000k. / The use of alcohol as fuel has been considered a promising source of renewable energy. Considerable attention has been given to the reactions of methanol, since it is an important alternative fuel. In this dissertation, firstly it was studied molecular systems involving the reaction between methanol and the hydroxyl radical, optimizing the geometries involved in different theoretical levels like Density Functional Theory (DFT), Hartree Fock (HF) end Coupled Cluster (CCSD(T)) calculated by MOLPRO [1] . From these results it were built energy graphics that characterize the potential energy surface which is not analytical. We used standard methods to study the dynamics of chemical reactions, generating initial conditions by Quasiclassical Trajetory (QCT) method, passing to the study of trajectories on-the-fly, which has a very high computational cost invalidating a statistical study of reaction rates . Thereafter, the procedures to calculate the rate constants on the basis of theoretical molecular properties has been investigated using the fundamental assumption that the profile of the reaction can be described in a theoretical level by The Theory of State Transition (TST) using- to this the kcvt program [28]. We obtained the optimized geometries, the energy graphs of all the points of the reactions OH+CH3OH→H2O+CH2OH and OH+CH3OH→+H2OCH3O in the DFT-BHLYP, HFandCCSD(T)levels, as well as the canonical rates constants for a temperature range from 120K to 3000K.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2018-05-10T14:07:53Z No. of bitstreams: 1 monicacristinamelquiades.pdf: 3336410 bytes, checksum: b0292bcffca349c4979d58c19d8cfc83 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2018-09-03T16:03:10Z (GMT) No. of bitstreams: 1 monicacristinamelquiades.pdf: 3336410 bytes, checksum: b0292bcffca349c4979d58c19d8cfc83 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-03T16:03:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 monicacristinamelquiades.pdf: 3336410 bytes, checksum: b0292bcffca349c4979d58c19d8cfc83 (MD5) Previous issue date: 2017-10-27 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Nesse trabalho são apresentados os resultados da produção e caracterização de diodos orgânicos emissores de luz sensível ao infravermelho próximo, OLEDs de conversão ascendente de energia que são conhecidos como OLEDs tipo up-converter. O desempenho da camada sensível ao infravermelho é um fator fundamental para o funcionamento do dispositivo. Neste sentido, moléculas de ftalocianinas apresentam respostas eletrônicas quando são expostas a radiação infravermelha. Na primeira parte do trabalho foram investigadas as propriedades ópticas e elétricas de filmes de ftalocianinas fabricados por evaporação térmica a vácuo. As ftalocianinas estudadas foram: ftalocianina de cobalto, ftalocianina de cobre, ftalocianina de magnésio, ftalocianina de platina e naftalocianina de estanho. Essas moléculas foram caracterizadas usando diferentes técnicas, tais como, espectroscopia de absorção UV-VIS e voltametria cíclica, espectrometria de massa, difratometria de raios-X e medidas elétricas, a fim de se obter suporte para o uso dessas moléculas como camada ativa nos dispositivos up-converters. Entre as ftalocianinas estudadas, a naftalocianina de estanho se mostrou a melhor candidata para atuar como camada sensível para a fabricação dos dispositivos. Porém, OLEDs up-converters usando naftalocianina de estanho como camada sensível ao infravermelho apresentaram baixa resposta a radiação infravermelha e baixa eficiência de conversão. Assim, para tentar solucionar esse problema, foi necessário fabricar alguns OLEDs up-converters usando uma camada de ftalocianina codepositada com fulereno como a camada sensível ao infravermelho. A codeposição consiste em uma técnica em que as moléculas de ftalocianinas e de fulereno são sublimadas simultaneamente. A partir da técnica de codeposição, é possível obter uma blenda com diferentes propriedades ópticas e elétricas. A camada codepositada apresentou uma redução significativa na mobilidade de buracos, o que levou a um aumento da eficiência de conversão do dispositivo, evidenciando o uso destes materiais para a fabricação de OLEDs sensíveis ao infravermelho para aplicações em sistemas de visão noturna. / In this work the results of the production and characterization of Organic Light Emitting Diodes with near-infrared sensitive layer up-converter are presented. The infrared sensitive layer performance is a key factor for the operation of the device. Phthalocyanine molecules have an electronic response when they are exposed to the infrared radiation. In the first part of the work the optical and electrical properties of phthalocyanine films manufactured by vacuum thermal evaporation were investigated. The phthalocyanines studied were: cobalt phthalocyanine, copper phthalocyanine, magnesium phthalocyanine platinum phthalocyanine and tin naphthalocyanine. These molecules were characterized using different techniques, such as UV-VIS absorption spectroscopy and cyclic voltammetry, mass spectrometry, X-ray diffractometry and electrical measurements, in order to obtain support for the use of these molecules as active layer of up-converter devices. Among the studied phthalocyanines, tin naphthalocyanine was the best candidate to act as a sensitive layer for the manufacture of the devices. However, OLEDs up-converters using tin naphthalocyanine as an infrared sensitive layer showed low response to infrared radiation and low conversion efficiency. Thus, to solve this problem, it was necessary to manufacture OLEDs up-converters using a phthalocyanine layer co-deposited with fullerene as infrared sensitive layer. Co deposition consists of a technique in which the phthalocyanine and fullerene molecules are simultaneously sublimated. From the co-deposition technique, it is possible to obtain a blend with different optical and electrical properties. The co-deposited layer showed a significant reduction in hole mobility, which led to an increase in the conversion efficiency of the device, evidencing the use of these materials for the manufacture of infrared sensitive OLEDs for applications in night vision systems.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-01-04T14:27:39Z No. of bitstreams: 1 thiagodeoliveiramendes.pdf: 10542310 bytes, checksum: 9b116b21c7d753e1a26ffeaeab698db5 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-01-25T15:58:12Z (GMT) No. of bitstreams: 1 thiagodeoliveiramendes.pdf: 10542310 bytes, checksum: 9b116b21c7d753e1a26ffeaeab698db5 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-25T15:58:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 thiagodeoliveiramendes.pdf: 10542310 bytes, checksum: 9b116b21c7d753e1a26ffeaeab698db5 (MD5) Previous issue date: 2015-08-04 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O estudo de amostras complexas, como alimentos, fármacos e fluidos biológicos necessita de métodos robustos de análise de dados, uma vez que estas amostras podem conter informações de dezenas a milhares de constituintes. A pesquisa desenvolvida neste trabalho tem como temática principal a aplicação de métodos multivariados de análise para extrair informações a partir dos espectros vibracionais (infravermelho e Raman) ou de massas, de amostras complexas. Técnicas de separação tais como CE, GC e LC são utilizadas como abordagem auxiliar para fornecer informações aos modelos multivariados propostos. Cinco aplicações são discutidas no texto. A primeira faz o uso da PCA sobre cromatogramas de GC de diferentes amostras de óleo de soja e azeite de oliva, buscando realizar uma análise exploratória das duas classes de óleos vegetais. Na sequência são analisadas misturas com adições controladas de óleo de soja em azeite de oliva pelas técnicas de absorção infravermelha e espalhamento Raman, com o objetivo de propor uma regressão PLS que determine o percentual de adição. A segunda aplicação aborda a busca de marcadores vibracionais, infravermelho e Raman, que possam ser utilizados para a quantificação do percentual de gordura em amostras de leite fluido. Neste estudo foi realizada uma análise do perfil de ácidos graxos presentes no leite pela técnica de GC, com o objetivo de selecionar uma molécula representativa de triacilglicerol que foi utilizada para simular espectros vibracionais por modelos teóricos. A partir dos espectros obtidos por simulação computacional foi proposta a atribuição de modos vibracionais presentes na gordura do leite. Foi também proposto um modelo MLR preditor do percentual de gordura em amostras de leite fluido, cujas variáveis vibracionais foram previamente selecionadas a partir de um modelo PLS. Outra aplicação foi a utilização de modelo PLS sobre espectros Raman para a determinação simultânea das concentrações de rifampicina, isoniazida, etambutol e pirazinamida em amostras de comprimidos utilizados no tratamento antituberculose. A quarta aplicação está focada na quantificação do percentual de soro de leite adicionado fraudulentamente em amostras de leite por análise do perfil de ácidos graxos por GC e CE. Uma análise discriminante foi utilizada para selecionar marcadores de ácidos graxos que foram monitorados por regressão MLR. Por fim, é apresentada a elaboração de um tutorial completo de análise univariada e multivariada de dados, desenvolvido em R-software, para a determinação de biomarcadores em experimentos de metabolômica baseados em análises de espectros de massas. Todas estas aplicações têm como interseção o uso de métodos multivariados de análise de dados como ferramenta principal para propor novos marcadores vibracionais/metabolitos, assim como, métodos alternativos para a quantificação de diferentes analitos. / The study of complex samples such as food, drugs, and biological fluids require a robust data analysis methods, since these samples may contain information tens of thousands of constituents. The research developed in this work has as main theme the application of multivariate analysis methods to extract information from the vibrational spectra (infrared and Raman) or mass spectra of complex samples. Separation techniques such as CE, GC and LC are used as an auxiliary approach to providing information to the proposed multivariate models. Five applications are discussed in the text. The first makes use of PCA on GC chromatograms of samples of soybean oil and olive oil, searching for an exploratory analysis of the two classes of vegetable oils. Following are analyzed with mixtures of controlled additions of soybean oil in olive oil, by infrared absorption and Raman scattering techniques, with the aim of proposing a PLS regression to determine the percentage of addition. A second application addresses the search vibrational markers, infrared and Raman, that may be used to quantify the percentage of fat in milk fluid samples. In this study we carried out a profile analysis of fatty acids present in milk by CG technique, for the purpose of selecting a representative molecule of triacylglycerol was used to simulate vibrational spectra by theoretical models. From the spectra obtained by computer simulation was proposed assignment of vibrational modes present in milk fat. It was also proposed an MLR predictor model of the percentage of fat in fluid samples, whose vibrational variables were previously selected from a PLS model. Another application has been the use of PLS model of Raman spectra for the simultaneous determination of concentrations of rifampicin, isoniazid, ethambutol and pyrazinamide in tablet samples used in anti-tuberculosis treatment. The fourth application is focused on quantifying the percentage of whey added fraudulently in milk samples for analysis of the fatty acid profile by GC and CE. A discriminant analysis was used to select fatty acids markers that were monitored by MLR regression. Finally, it shows the preparation of a complete tutorial of univariate and multivariate data analysis, developed in R-software, for the determination of biomarkers in metabolomics experiments based on mass spectra analysis. All these applications have the intersection as the use of multivariate methods of analyzing data as the main tool to propose new vibrational / metabolite markers as well as alternative methods for quantification of various analytes.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-01-19T10:10:26Z No. of bitstreams: 1 charlesdiasdebrito.pdf: 2413607 bytes, checksum: f1809f4cce1cb76f35fa95ba6b716e99 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-01-25T17:43:32Z (GMT) No. of bitstreams: 1 charlesdiasdebrito.pdf: 2413607 bytes, checksum: f1809f4cce1cb76f35fa95ba6b716e99 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-25T17:43:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 charlesdiasdebrito.pdf: 2413607 bytes, checksum: f1809f4cce1cb76f35fa95ba6b716e99 (MD5) Previous issue date: 2015-02-24 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Neste presente trabalho foi realizado uma busca conformacional dos ácidos graxos esteárico, oleico, palmítico, do álcool glicerol e do triacilglicerol (TAG) que é formado pela junção dos três ácidos citados anteriormente com o glicerol. Tais compostos estão todos situados na gordura do leite bovino [1]. Este foi o maior motivo para os tê-los estudados. Para isso, utilizamos a mecânica molecular (MM), dinâmica molecular (DM) e mecânica quântica (MQ). Foram feitas as otimizações destas moléculas no vácuo e na água. Então, após tais otimizações obtemos seus espectros infravermelho (IR) e RAMAN. Com os resultados obtidos fomos capazes de compará-los aos já existentes na literatura. Podendo estes resultados também, contribuir com informações de propriedades ópticas da gordura do leite bovino a grupos experimentais. Visto que conseguimos um resultado bastante detalhado e satisfatório. / In this present study was performed a conformational search of stearic fatty acids, oleic, palmitic, alcohol glycerol and the triacylglycerol (TAG) that is formed by the junction of the three acids above with glycerol. Such compounds are all situated in bovine milk fat. And this was the biggest reason to have them studied. For this, we use molecular mechanics ( MM ) , molecular dynamics (MD ) and quantum mechanics (QM ). Were made optimizations of these molecules in vacuum and water and then after such optimizations we obtain its infrared (IR) spectra and RAMAN. With the results we were able to compare them with existing in the literature.These results may also, contribute with information of optical properties of bovine milk fat the experimental groups. Since we can a very detailed and satisfactory result.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-01-19T14:05:14Z No. of bitstreams: 1 marcelomoreiragoulart.pdf: 10308658 bytes, checksum: f8584bc8a12f11d188a8cdb968acd85d (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-01-25T17:58:35Z (GMT) No. of bitstreams: 1 marcelomoreiragoulart.pdf: 10308658 bytes, checksum: f8584bc8a12f11d188a8cdb968acd85d (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-25T17:58:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 marcelomoreiragoulart.pdf: 10308658 bytes, checksum: f8584bc8a12f11d188a8cdb968acd85d (MD5) Previous issue date: 2014-10-24 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Alcoóis e fulerenos estão entre as espécies atualmente observadas no meio interestelar (MI). Metanol é, dentre as espécies encontradas no espaço, uma das mais estudadas e sua importância como molécula orgânica é bem conhecida. A molécula de fulereno (carbono 60) pode ser responsável por carrear compostos entre diferentes regiões do espaço e pode, também, servir como matriz de reação para moléculas orgânicas tais como alcoóis. A investigação de possíveis reações químicas envolvendo diferentes compostos no MI pode auxiliar a compreensão a respeito da formação e transporte de moléculas no universo. Neste tese foram realizados experimentos nos quais aglomerados puros de metanol, etanol e também aglomerados de C60 dopados com estes alcoóis foram formados a partir da captura individual de moléculas por gotículas de He superfluido com temperatura isotérmica de 0,37 K atingida através de resfriamento evaporativo de átomos de Hélio (He). Após a captura os aglomerados foram ionizados por um feixe de elétrons de 70 eV e acelerados através de um conjunto de lentes eletrostáticas em direção a um analizador por tempo de vôo (TOF) onde o rendimento iônico foi obtido como função da razão massa sobre carga. Cálculos de mecânica molecular com a utilização do campo de forças MM2 e também simulações utilizando dinâmica molecular foram realizadas para interpretar os espectros obtidos. Nesta tese reportamos uma reação química ocorrendo no interior dos aglomerados após o processo de ionização, onde as moléculas de álcool sofrem desidratação, formando água (H2O), éteres dimetílico e dietílico e possivelmente eteno. Há evidências de que a reação é iniciada por um próton advindo da fragmentação de uma das moléculas alcoólicas devido ao processo de ionização. As moléculas de éter tendem a deixar o aglomerado após sua formação enquanto as moléculas de água permanecem no interior, solvatadas por alcoóis. Números mágicos são também observados nos espectros para diferentes números de moléculas de C60 e alcoóis. / Alcohols and fullerenes are among the species observed in the interstellar medium (ISM) to date. Methanol is one of the most studied molecules detected in space and its importance as an organic molecule is well known. The fullerene molecule (carbon 60) could be responsible for carrying compounds along different regions of space and could also serve as a reaction matrix for organic molecules such as alcohols. The investigation of the possible chemical reactions of different compounds in ISM could help to understand the formation and transport of molecules around the universe. In this thesis experiments were performed where pure methanol and etanol clusters as well as C60 clusters doped with those alcohols were formed upon pickup of individual molecules by superfluid He nanodroplets with an isothermic temperature of 0.37 K achieved by evaporative cooling of Helium (He) atoms. After pickup, the clusters were ionized by a 70 eV electron beam and then accelerated through a set of electrostatic lenses to a time-of-flight (TOF) analyzer, where the ion yield was recorded as a function of the mass to charge ratio. Molecular mechanics calculations with the MM2 force field as well as molecular dinamics simulations were performed to interpretate the spectra. Herein we report a chemical reaction occurring within the doped clusters upon ionization, where the alcohol molecules dehydrate forming water (H2O), dimethyl or diethyl ethers and also possibly ethene. There is evidence that the reaction is triggered by a proton coming from the fragmentation of one of the alcohol molecules due to the ionization process. The product ethers tend to leave the cluster after their formation while the H2O remains inside, solvated by alcohols. Magic numbers are also observed at the spectra for different number of C60 and alcohol molecules.

CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Sistemas descritos por Hamiltonianos do tipo Dirac são ubíquos. Surgindo em materiais como grafeno, isolantes topológicos ou recentemente nos semimetais de Weyl. Devido ao interesse tecnológico e acadêmico desses materiais, caracterizar suas propriedades é essencial. Uma abordagem matemática para efetuar o estudo de tais sistemas consiste em discretizar o Hamiltoniano no espaço das posições, mas tal abordagem esbarra no problema da duplicação de férmions. De forma breve, esse problema atesta pela impossibilidade de simulação de férmions livres não massivos em uma rede discreta sem que alguma simetria ou propriedade da Hamiltoniana seja quebrada. No presente trabalho demonstramos que tal problemática não deveria ser causa de preocupação para o estudo de sistemas na matéria condensada, pois podemos utilizar a simetria quebrada para confinar os portadores de carga no sistema para remover os estados duplicados. Tal remoção é conseguida com a inserção de um termo quadrático em relação ao momento, conhecido como massa de Wilson. Nesse sentido podemos inserir um termo de Wilson com quebra de simetria necessária para o confinamento, tornando o problema de duplicação de férmions irrelevante, essa relação não tinha sido notada até o presente trabalho, e recentes resultados na literatura erroneamente atribuem a massa de Wilson com a quebra de uma simetria de reversão temporal, o que não necessariamente é verdade. Nesse contexto além de abordar essa relação a presente dissertação objetiva também elucidar alguns mal entendimentos a respeitos das massas de Wilson, quiralidade e outras simetrias. Para validar nosso argumento central estudamos diversos sistemas de interesse e comparamos com os resultados na literatura. / Hamiltonians of Dirac type are ubiquitous. Appearing in materials such as graphene, topological insulators or recently in the Weyl semimetals. Due to the technological and academic interest of these materials, characterizing their properties is essential. A mathematical approach to study these systems consists of discretizing the Hamiltonian in the space of positions, but such an approach causes the problem of doubling fermions (FDP). We demonstrate the FDP should not be a cause of concern for the study of confined systems because we can use the broken symmetry to confine in the system to remove the duplicate states. Such removal is achieved by inserting a quadratic term with respect to the moment, known as the Wilson mass. In this sense we can insert a Wilson term with symmetry breaking required for confinement, rendering the fermion duplication problem irrelevant, this relationship had not been noticed until the present work, and recent literature results erroneously attribute Wilson’s mass to break of a symmetry of time reversal, which is not necessarily true. In this context, in addition to addressing this relationship, the present dissertation also aims to elucidate some misconceptions regarding the Wilson masses, chirality and other symmetries. In order to validate our central argument we study several systems of interest and compare it with the results in the literature. / Dissertação (Mestrado)

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-04-22T13:29:27Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_EstudoSolvatocromismoLiquidos.pdf: 4631744 bytes, checksum: f1fa53ca77aa77da37e394552f10a4cb (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2014-06-10T16:03:37Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_EstudoSolvatocromismoLiquidos.pdf: 4631744 bytes, checksum: f1fa53ca77aa77da37e394552f10a4cb (MD5) / Made available in DSpace on 2014-06-10T16:03:37Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_EstudoSolvatocromismoLiquidos.pdf: 4631744 bytes, checksum: f1fa53ca77aa77da37e394552f10a4cb (MD5) Previous issue date: 2007 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Utilizou-se o método seqüencial Monte Carlo / Mecânica Quântica para obterem-se os desvios de solvatocromismo e os momentos de dipolo dos sistemas de moléculas orgânicas: Uracil em meio aquoso, -Caroteno em Ácido Oléico, Ácido Ricinoléico em metanol e em Etanol e Ácido Oléico em metanol e em Etanol. As otimizações das geometrias e as distribuições de cargas foram obtidas através da Teoria do Funcional Densidade com o funcional B3LYP e os conjuntos de funções de base 6-31G(d) para todas as moléculas exceto para a água e Uracil, as quais, foram utilizadas o conjunto de funções de base 6-311++G(d,p). No tratamento clássico, Monte Carlo, aplicou-se o algoritmo Metropólis através do programa DICE. A separação de configurações estatisticamente relevantes para os cálculos das propriedades médias foi implementada com a utilização da função de auto-correlação calculada para cada sistema. A função de distribuição radial dos líquidos moleculares foi utilizada para a separação da primeira camada de solvatação, a qual, estabelece a principal interação entre soluto-solvente. As configurações relevantes da primeira camada de solvatação de cada sistema foram submetidas a cálculos quânticos a nível semi-empírico com o método ZINDO/S-CI. Os espectros de absorção foram obtidos para os solutos em fase gasosa e para os sistemas de líquidos moleculares comentados. Os momentos de dipolo elétrico dos mesmos também foram obtidos. Todas as bandas dos espectros de absorção dos sistemas tiveram um desvio para o azul, exceto a segunda banda do sistema de Beta-Caroteno em Ácido Oléico que apresentou um desvio para o vermelho. Os resultados encontrados apresentam-se em excelente concordância com os valores experimentais encontrados na literatura. Todos os sistemas tiveram aumento no momento de dipolo elétrico devido às moléculas dos solventes serem moléculas polares. Os sistemas de ácidos graxos em álcoois apresentaram resultados muito semelhantes, ou seja, os ácidos graxos mencionados possuem comportamentos espectroscópicos semelhantes submetidos aos mesmos solventes. As simulações através do método seqüencial Monte Carlo / Mecânica Quântica estudadas demonstraram que a metodologia é eficaz para a obtenção das propriedades espectroscópicas dos líquidos moleculares analisados. / The Sequential Monte Carlo / Quantum Mechanical method was applied to study the solvatochromic shifts and the dipole moments for organic molecules: Uracil in water, - carotene in oleic acid, ricinoleic acid in methanol and in ethanol and oleic acid in methanol and in ethanol. The optimizations and charges distributions had found by Density Functional Theory through the B3LYP functional and sets basis functions 6-31G(d) to all molecules except water and Uracil, whose was applied the sets basis functions 6-311++G(d,p). In the classical approach, Monte Carlo, was applied the algorithm Metropólis through the DICE program. The sampling of statistically relevant configurations to averaged calculations of the properties was used with auto-correlation function performed to each system. The Radial Distribution Function of the molecular liquids was applied to separate the first shell solvation for each system, which gives the main interaction between solute-solvent. The statistically relevant configurations of the first shell of solvation of the each system were subject a quantum mechanical calculations at the semi-empiric level with the method ZINDO/S-CI. The absorptions spectrum had found to solutes in gas phase and to the systems of molecular liquids spoken. The electric dipole moments of these were also found. All the bands of spectrum absorptions had a blue shift, except the second band of the -carotene in oleic acid that was a red shift. The results found have a very good agreement with the values found in the literature. All the system had increase in the electric dipole moments because the solvents molecules are polar molecules. The system of fatty acids in alcohols had results very similar, in other words, the fatty acids mentioned had characteristics spectroscopic similar submitted to same solvents. The simulations whose with Sequential Monte Carlo / Quantum Mechanical method were studied show the methodology is effective to find the spectroscopic proprieties of molecular liquids analyzed.

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In this thesis, we investigate the nonlinear optical properties of four different physical systems: tellurite glasses, castor oil, ionic liquids and colloids of gold nanoparticles. Using Zscan and I-scan techniques, it was possible to determine the values of the electronic (n2 e) and thermal (n2 t) contributions of nonlinear refractive index of these systems as well as evaluating their respective thermo-optical coefficients (dn/dT). We use the I-scan technique to characterize five tellurite glass samples with different compositions. In this experiment we employ a Ti:sapphire laser operating in the modelocked regime, tuned at , delivering pulses, with a repetition rate that was controlled by a pulse selector. These glasses presented an ultra-fast self-focusing nonlinearity. The figure of merit 810 nm 200 fs 1kHz max 0 W= Δn λα was evaluated, and the condition was obtained for four of the five studied samples, displaying the potentiality of these glasses for ultra-fast all-optical switching applications, for example. Castor oil is a natural organic compound with a wide range of applications in industry. In the nanotechnology field, this oil has been exploited as very efficient dispersant and stabilizer agent for metallic gold nanoparticles in colloidal systems. However, a lack of data in literature concerning nonlinear optical properties of this material exists. In this work, we use the Z-scan technique to measure the nonlinear optical response of castor oil for laser excitation at 514 and 810 nm. In the visible region, the measurements had been carried out in the CW regime, using an Argon laser. In the infrared region, a Ti:sapphire laser, operating in the modelocked regime, producing pulses of 200 fs, with low (1 kHz) and high (76 MHz) repetition rate was employed instead. The castor oil presented a self-defocusing nonlinear refraction for both the laser wavelengths. The influence of the electronic and thermal contributions for nonlinearity was evaluated and the results indicate that the thermal effects are the main responsible for the observed nonlinear refraction. The thermo-optical coefficient ( ) of this compound was also measured for both wavelengths. We observe that castor oil thermo-optical coefficient is approximately an order of magnitude larger for the excitation tuned at 514 nm than at 810 nm. The nonlinear optical properties of two kinds of ionic liquids, BMI.BF4 and BMI.PF6, had been investigated. These materials are organic salts that present a low melting temperature and negligible vapor pressure. Although they have interesting physical-chemistry properties, and have been used in several applications, their nonlinear optical properties had been little investigated. In this work, we use the Z-scan technique at W > 0.27 dn / dT 514 nm and . Both ionic liquids displayed high self-defocusing nonlinearity, of thermal origin. We observed that the change of anion by anion modify the optical properties of these compounds. The ionic liquids had also presented a dispersion behavior in their thermo-optical coefficients in the spectral range studied. Although thermo-optical nonlinearities are a problem for the development of ultra-fast photonic devices, they can present a nonlocal character as a consequence of the process of heat conduction. Nonlinear effects in nonlocal media have been investigated in diverse branches of the physics, in particular in phenomena such as light pulses nonlinear propagation, as well as in generation and interaction of spatial solitons. Thus, these results suggest that castor oil and ionic liquids are promising candidates for investigation of nonlinear effects in nonlocal media. In the characterization of the colloidal systems of gold nanoparticles dispersed in castor oil, we evaluate the nonlinear refractive index, nonlinear absorption coefficient, as well as the thermo-optical coefficient in function of the filling factor f. Using Z-scan technique, for the laser excitation tuned at , we observe that the colloids presented an ultra-fast selfdefocusing refractive nonlinear response. Using the generalized Maxwell-Garnett model for composite materials it was possible to explain the behavior of the nonlinear refractive index of the colloid as a function of the filling factor, as well as estimate the value of the real part of the gold nanoparticles third-order nonlinear susceptibility. We also observe that the presence of gold nanoparticles dispersed in castor oil increased the absolute value of the linear absorption coefficient, the nonlinear refraction index of thermal origin and the thermo-optical coefficient. Our results indicate that the presence of gold nanoparticles modifies significantly local and nonlocal nonlinearities of a colloidal system. Moreover, the amount of nanoparticles is an extremely important factor for the development of new nanostructured materials aiming ultra-fast optical and nonlocal applications. 810 nm − 4 BF − 6 PF 800 nm / Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Alagoas / Nesta tese, investigamos as propriedades ópticas não lineares de quatro sistemas físicos distintos: vidros teluretos, óleo de mamona, líquidos iônicos e colóides de nanopartículas de ouro. Utilizando as técnicas de varredura Z (Z-scan) e varredura de intensidade (I-scan) foi possível determinar os valores das contribuições de origem eletrônica (n2e) e térmica (n2t) do índice de refração não linear dos sistemas estudados, bem como avaliar os seus respectivos coeficientes termo-ópticos (dn/dT). Usamos a técnica de varredura de intensidade para caracterizar cinco amostras de vidros teluretos com diferentes composições. Neste experimento utilizamos um laser de Titânio de Safira operando no regime modelocked, sintonizado em , emitindo pulsos de de duração, com a taxa de repetição ajustada em através de um seletor de pulsos. Os vidros apresentaram uma não linearidade auto-focalizadora ultra-rápida. A figura de mérito 810 nm 200 fs 1 kHz max 0 W= Δn λα foi avaliada, ea condição foi obtida para quatro das cinco amostras estudadas, demonstrando a potencialidade destes vidros para aplicações em chaveamento totalmente óptico ultra-rápido, por exemplo. O óleo de mamona é um composto orgânico natural com uma ampla gama de aplicações na indústria. No campo da nanotecnologia, este óleo tem sido explorado como um agente dispersante e estabilizante muito eficiente para sistemas coloidais de nanopartículas metálicas de ouro. Entretanto, existe uma carência de dados na literatura acerca das propriedades ópticas não lineares deste material. Neste trabalho, utilizamos a técnica de varredura Z para medir a resposta óptica não linear do óleo de mamona para excitações em 514 nm e 810 nm. Na região visível, as medidas foram realizadas no regime CW, utilizando um laser argônio. No infravermelho, um laser de Titânio de Safira, operando no regime modelocked, produzindo pulsos de , com baixa ( ) e alta ( ) taxa de repetição foi utilizado. O óleo de mamona apresentou uma refração não linear autodesfocalizadora, em ambos os comprimentos de onda. A influência das contribuições eletrônica e térmica para a não linearidade medida foi avaliada e os resultados obtidos indicam que os efeitos térmicos são os principais responsáveis pela refração não linear observada. O coeficiente termo-óptico (W > 0,27 200 fs 1kHz 76 MHz dn dT ) deste composto também foi medido para os dois comprimentos de onda. Observamos que o dn dT do óleo de mamona é aproximadamente uma ordem de magnitude maior para a excitação sintonizada em 514 nm que em 810 nm. As propriedades ópticas não lineares de dois tipos de líquidos iônicos, BMI.BF4 e BMI.PF6, também foram investigadas. Estes materiais são sais orgânicos que se caracterizam por apresentar uma baixa temperatura de fusão e pressão de vapor desprezível. Apesar de possuir propriedades físico-químicas interessantes, e serem usados em diversas aplicações, suas propriedades ópticas não lineares foram pouco investigadas. Neste trabalho, usamos a técnica de varredura Z para excitação em 514 nm e 810 nm. Ambos os líquidos iônicos apresentaram uma grande não linearidade auto-desfocalizadora, de origem térmica. Observamos que a mudança do ânion pelo ânion modifica as propriedades ópticas destes compostos. Os líquidos iônicos também apresentaram uma dispersão nos seus coeficientes termo-ópticos no intervalo espectral estudado. Apesar de ser um problema para o desenvolvimento de dispositivos fotônicos ultra-rápidos, não linearidades termo-ópticas podem apresentar um caráter de não localidade como uma conseqüência do processo de condução de calor. Efeitos não lineares em meios não locais vêm sendo abordados em diversos ramos da física, em particular em fenômenos de propagação não linear de pulsos de luz, e na geração e interação de sólitons espaciais. Os resultados obtidos sugerem que tanto o óleo de mamona, quanto os líquidos iônicos são candidatos promissores para investigação de efeitos não lineares não locais. Na caracterização dos sistemas coloidais de nanopartículas de ouro dispersas em óleo de mamona avaliamos o índice de refração não linear, coeficiente de absorção não linear, bem como o coeficiente termo-óptico em função do fator de preenchimento f. Fazendo uso da técnica de varredura Z, para o laser de excitação sintonizado em , observamos que os colóides apresentaram uma resposta refrativa não linear autodesfocalizadora ultra-rápida. Utilizando o modelo de Maxwell-Garnett generalizado para materiais compostos foi possível explicar o comportamento do índice de refração não linear do colóide em função do fator de preenchimento, bem como estimar o valor da parte real da susceptibilidade não linear de terceira ordem das nanopartículas de ouro. Observamos também que a presença de nanopartículas de ouro dispersas no óleo de mamona aumentou o valor absoluto do coeficiente de absorção linear, do índice refração não linear de origem térmica e do coeficiente termo-óptico. Nossos resultados indicam que a presença de nanopartículas de ouro altera significativamente as respostas não lineares locais e não locais de um sistema coloidal. Desta forma, a quantidade de nanopartículas é um fator extremamente importante para o desenvolvimento de novos materiais nanoestruturados visando aplicações ópticas tanto ultra-rápidas, quanto não locais.

Abstract An optical lattice is a periodic array produced by the superposition of two or more counter-propagating laser beams which interfere and create a spatial periodic intensity pattern. An important difference between a solid state crystalline lattice and an optically induced lattice is that the latter have a longer coherence time which permits the observation of coherent phenomenon such as Bloch oscillations. Recently, an interesting effect has been reported in the literature, which is the analogue of Rabi oscillations in two level systems driven by an external optical field: an optical beam composed by pair of frequencies, resonants with the high symmetry points of the Brillouin zone, propagating through an optical lattice exhibits oscillations of the Fourier ways between the frequencies due to the coupling with the lattice. Therefore, in the optical case the field plays the role of the matter, while the lattice plays the role of the driving field which couples the frequencies. Based in this result, the objective of this paper is to investigate the influence of self-defocusing in the optical Rabi oscillation. We have shown, through numerical calculation of the wave nonlinear equation, that in the self-defocusing optical lattice, these oscillations go disappearingare. The result of the disappearance of the oscillations of Fourier can be understood considering that self-defocusing promotes an addition of phases in the ways that were resonant - kB and kB, in different way, form that the basic difference between kB and - kB will not be plus a vector of the reciprocal net, and as consequence the oscillations of optic Rabi disappear, therefore the coupling with the net requires this condition in the resonant frequencies. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Resumo Uma rede opticamente induzida é um arranjo periódico produzido pela superposição de dois ou mais feixes de laser que ao interferirem criam um padrão de intensidade periódico espacial. Uma importante diferença entre uma rede cristalina no estado sólido e uma rede produzida opticamente é que a última apresenta um tempo de coerência longo, permitindo a observação de fenômenos coerentes tal como as oscilações de Bloch. Recentemente, um efeito interessante análogo às oscilações de Rabi em um sistema atômico de dois níveis impulsionado por um campo externo, foi publicado na literatura: um feixe óptico composto de um par de freqüências, ressonantes com os pontos de alta simetria da zona de Brillouin, propagando - se através de uma rede óptica exibe oscilações dos modos de Fourier entre as freqüências adequadas para o acoplamento com a rede. Portanto, no caso óptico o campo representa a matéria, enquanto a rede representa a intensidade do campo aplicado que acopla as freqüências. Baseado neste resultado, o objetivo desta dissertação é investigar a influência da auto - desfocalização nas oscilações ópticas de Rabi. Demonstraremos, através de cálculos numéricos da equação de onda não linear, que em uma rede opticamente induzida na presença da auto - desfocalização, essas oscilações vão desaparecendo. O resultado do desaparecimento das oscilações de Fourier pode ser compreendidoconsiderando que a auto - desfocalização promove um adicionamento de fases nos modos que eram ressonantes -kB e kB, de maneira diferente, de forma que a diferença básica entre kB e -kB não será mais um vetor da rede recíproca, e como conseqüência as oscilações de Rabi óptica desaparecem, pois o acoplamento com a rede requer esta condição nas freqüências ressonantes.