Neste trabalho foi investigado através da Microscopia de Força Atômica (MFA) a topografia de tecidos oculares, dentre eles, cristalinos e córneas e doenças associadas. O principal objetivo foi o desenvolvimento de metodologia apropriada para a caracterização do cristalino para distintos estágios de maturação da catarata. A metodologia foi estendida para a avaliação do sequestro de córnea e foram obtidas imagens para grupos de tecidos sadios e com doença. Foi obtida uma comparação entre as imagens obtidas com MFA e análise histológica. Por fim, confirmou-se a aplicabilidade do MFA para caracterização estrutural de tecidos oculares mencionados. / In this work it was investigated through Atomic Force Microscopy (AFM) the topography of ocular tissues, crystalline lenses and corneal and associated pathologies. The main objective is the improvement of an appropriated methodology to crystalline lenses characterization and the distinct stages of cataract. The methodology was extended to corneal sequestrum assessments and it was obtained images to groups of healthy and diseased tissues. A comparison between the AFM and histological analysis was obtained. The AFM applicability was confirmed to structural characterization of ocular tissues.

Neste trabalho foi investigado através da Microscopia de Força Atômica (MFA) a topografia de tecidos oculares, dentre eles, cristalinos e córneas e doenças associadas. O principal objetivo foi o desenvolvimento de metodologia apropriada para a caracterização do cristalino para distintos estágios de maturação da catarata. A metodologia foi estendida para a avaliação do sequestro de córnea e foram obtidas imagens para grupos de tecidos sadios e com doença. Foi obtida uma comparação entre as imagens obtidas com MFA e análise histológica. Por fim, confirmou-se a aplicabilidade do MFA para caracterização estrutural de tecidos oculares mencionados. / In this work it was investigated through Atomic Force Microscopy (AFM) the topography of ocular tissues, crystalline lenses and corneal and associated pathologies. The main objective is the improvement of an appropriated methodology to crystalline lenses characterization and the distinct stages of cataract. The methodology was extended to corneal sequestrum assessments and it was obtained images to groups of healthy and diseased tissues. A comparison between the AFM and histological analysis was obtained. The AFM applicability was confirmed to structural characterization of ocular tissues.

Esta dissertação descreve um experimento de Townsend pulsado cuja finalidade foi obter experimentalmente parâmetros de transporte de elétrons em gases, em particular em nitrogênio e isobutano, em uma faixa de campo elétrico reduzido entre 130 Td e 210 Td. Os parâmetros de transporte obtidos foram a velocidade média do centro de massa da nuvem eletrônica, a taxa de ionização e o coeficiente de ionização (primeiro coeficiente de Townsend). Essas grandezas foram determinadas a partir da análise do sinal eletrônico induzido pelos elétrons em deslocamento entre dois eletrodos de placas paralelas. Para efetuar essa análise, foi desenvolvido um modelo que relaciona a dinâmica dos elétrons no meio gasoso com o sinal induzido. Esse modelo permitiu a dedução de uma função explícita do tempo e de parâmetros relacionados com os parâmetros físicos, que foram estimados por meio do ajuste da função aos resultados experimentais pelo método dos mínimos quadrados. Além do método de análise, este trabalho descreve um código computacional de aquisição e controle, especialmente desenvolvido para integrar as diversas operações de controle instrumental e aquisição de dados. Foram realizadas várias séries de medições nas mesmas condições e verificou-se a repetitibilidade dos resultados. Os parâmetros de transporte em nitrogênio reproduziram os resultados da literatura e de cálculos teóricos dentro dos limites de erro dos resultados experimentais. No caso do isobutano, cujos parâmetros de transporte em elétrons são escassos na literatura, verificou-se que a estimativa do coeficiente de ionização é consistente com os resultados da literatura baseados em medições em um intervalo de campo elétrico reduzido mais elevado. / This thesis describes a pulsed Townsend experiment whose purpose was to obtain experimentally the transport parameters of electron in gases, particularly nitrogen and isobutane, within a range of reduced electric field between 130 Td and 210 Td. The transport parameters obtained were the average speed of center of mass of the electron cloud, the ionization rate and ionization coefficient (first Townsend coefficient). These quantities were obtained from the analysis of the electronic signal induced by electrons moving between two parallel plate electrodes. To perform this analysis, we developed a model that relates the dynamics of electrons in gaseous medium with the induced signal. This model allowed the deduction of an explicit function of time and parameters related to the physical parameters, which were estimated by fitting the function to the experimental results by the method of least squares. Besides the method of analysis, this paper describes a computer program especially designed to integrate the various processes of instrumental control and data acquisition. We performed several sets of measurements under the same conditions and verified the repeatability of results. The transport parameters in nitrogen reproduced the results of the literature and theoretical calculations within the error limits of the experimental results. In the case of isobutane, whose electron transport parameters have been poorly studied, it was found that the estimation of ionization coefficient agrees well with the literature results based on measurements in a range of higher reduced electric field.

Quando uma partícula carregada em movimento uniforme cruza a superfície entre dois meios de propriedades eletromagnéticas diferentes, ela emite a chamada Radiação de Transição (RT). Esta radiação tem espectro amplo, com emissão inclusive no intervalo de radiação visível. Esse processo de produção de radiação tem sido muito empregado em sistemas de monitoramento de feixes em aceleradores de partículas, por ser um processo que responde linearmente à carga que cruza a superfície e por permitir o monitoramento de diversos parâmetros do feixe em um único ponto de observação. Neste trabalho é apresentado o desenvolvimento de um sistema de monitoramento baseado em RT no intervalo óptico para operar em baixas energias de feixe de elétrons (próximas de 2 MeV) e realizar o diagnóstico de parâmetros importantes do feixe na entrada do primeiro estágio de aceleração do Mícrotron do IFUSP. / Transition Radiation (TR) is emitted when a charged particle moving with constant velocity, crosses the boundary between two media with different electromagnetic properties. This radiation is emitted in an wide spectral range, including the optical interval. This physical process has been used in beam diagnostic devices in particle accelerators due to its linear response to the charge that crosses the boundary and also because it allows the measurement of several beam parameters in a single observation point. In this work, we present the design of a device based on TR in the optical range to operate with low energy beams (about 2 MeV). The device enables the determination of the transverse phase space and of the fractional momentum deviation of the beam at the end of the linac, allowing the determination of important beam parameters at the entrance to the Microtron Booster.

Esta dissertação descreve um experimento de Townsend pulsado cuja finalidade foi obter experimentalmente parâmetros de transporte de elétrons em gases, em particular em nitrogênio e isobutano, em uma faixa de campo elétrico reduzido entre 130 Td e 210 Td. Os parâmetros de transporte obtidos foram a velocidade média do centro de massa da nuvem eletrônica, a taxa de ionização e o coeficiente de ionização (primeiro coeficiente de Townsend). Essas grandezas foram determinadas a partir da análise do sinal eletrônico induzido pelos elétrons em deslocamento entre dois eletrodos de placas paralelas. Para efetuar essa análise, foi desenvolvido um modelo que relaciona a dinâmica dos elétrons no meio gasoso com o sinal induzido. Esse modelo permitiu a dedução de uma função explícita do tempo e de parâmetros relacionados com os parâmetros físicos, que foram estimados por meio do ajuste da função aos resultados experimentais pelo método dos mínimos quadrados. Além do método de análise, este trabalho descreve um código computacional de aquisição e controle, especialmente desenvolvido para integrar as diversas operações de controle instrumental e aquisição de dados. Foram realizadas várias séries de medições nas mesmas condições e verificou-se a repetitibilidade dos resultados. Os parâmetros de transporte em nitrogênio reproduziram os resultados da literatura e de cálculos teóricos dentro dos limites de erro dos resultados experimentais. No caso do isobutano, cujos parâmetros de transporte em elétrons são escassos na literatura, verificou-se que a estimativa do coeficiente de ionização é consistente com os resultados da literatura baseados em medições em um intervalo de campo elétrico reduzido mais elevado. / This thesis describes a pulsed Townsend experiment whose purpose was to obtain experimentally the transport parameters of electron in gases, particularly nitrogen and isobutane, within a range of reduced electric field between 130 Td and 210 Td. The transport parameters obtained were the average speed of center of mass of the electron cloud, the ionization rate and ionization coefficient (first Townsend coefficient). These quantities were obtained from the analysis of the electronic signal induced by electrons moving between two parallel plate electrodes. To perform this analysis, we developed a model that relates the dynamics of electrons in gaseous medium with the induced signal. This model allowed the deduction of an explicit function of time and parameters related to the physical parameters, which were estimated by fitting the function to the experimental results by the method of least squares. Besides the method of analysis, this paper describes a computer program especially designed to integrate the various processes of instrumental control and data acquisition. We performed several sets of measurements under the same conditions and verified the repeatability of results. The transport parameters in nitrogen reproduced the results of the literature and theoretical calculations within the error limits of the experimental results. In the case of isobutane, whose electron transport parameters have been poorly studied, it was found that the estimation of ionization coefficient agrees well with the literature results based on measurements in a range of higher reduced electric field.

Quando uma partícula carregada em movimento uniforme cruza a superfície entre dois meios de propriedades eletromagnéticas diferentes, ela emite a chamada Radiação de Transição (RT). Esta radiação tem espectro amplo, com emissão inclusive no intervalo de radiação visível. Esse processo de produção de radiação tem sido muito empregado em sistemas de monitoramento de feixes em aceleradores de partículas, por ser um processo que responde linearmente à carga que cruza a superfície e por permitir o monitoramento de diversos parâmetros do feixe em um único ponto de observação. Neste trabalho é apresentado o desenvolvimento de um sistema de monitoramento baseado em RT no intervalo óptico para operar em baixas energias de feixe de elétrons (próximas de 2 MeV) e realizar o diagnóstico de parâmetros importantes do feixe na entrada do primeiro estágio de aceleração do Mícrotron do IFUSP. / Transition Radiation (TR) is emitted when a charged particle moving with constant velocity, crosses the boundary between two media with different electromagnetic properties. This radiation is emitted in an wide spectral range, including the optical interval. This physical process has been used in beam diagnostic devices in particle accelerators due to its linear response to the charge that crosses the boundary and also because it allows the measurement of several beam parameters in a single observation point. In this work, we present the design of a device based on TR in the optical range to operate with low energy beams (about 2 MeV). The device enables the determination of the transverse phase space and of the fractional momentum deviation of the beam at the end of the linac, allowing the determination of important beam parameters at the entrance to the Microtron Booster.

Com os desenvolvimentos tecnológicos na área da nanociência e nanotecnologia pode se realizar novas pesquisas de fronteira. Entres estas pesquisas uma de muito interesse é sobre as interações nas escalas nanométricas e micrométricas. E com o desenvolvimento de novos equipamentos para esta área conseguimos observar e entender interações como entre a luz e materiais condutores como os metais. Esta interação produz ondas densas de elétrons, estas ondas são conhecidas como plásmons. Os estudos acerca dos plásmons estão sendo desenvolvidos desde os anos 80, e com as novas tecnologias podemos cada vez mais refinar e potencializar os resultados sobre estes assuntos. As pesquisas mais atuais sobre este tema veem gerando inúmeros desenvolvimentos nas áreas de gravação magneto-ótica, microscopia, detectores moleculares biológicos, entre outras. Os plasmons são oscilações que se confinam na superfície dos materiais, que têm como característica serem ondas evanescentes, por isso eles precisam ser observados em campo próximo. Com o intuito de observar e compreender a propagação destes plasmons de superfície (SPs) foi utilizado um microscópio ótico de varredura em campo próximo (SNOM). Este equipamento permite imagens óticas de campo próximo simultaneamente com imagens topográficas da superfície do material. Em trabalhos anteriores foi possível caracterizar a propagação dos SP em filmes de Ag e Au. Uma característica observada foi um padrão de oscilação ótica dentro da propagação dos SP. Visando entender esta oscilação, estudamos a influência da rugosidade dos filmes nesta oscilação dentro da propagação dos SP. Com o SNOM foi possível analisar a influência da rugosidade sobre a oscilação na propagação dos SP. Este tipo de oscilação já havia sido mostrado em artigos na literatura, porém nunca antes foi analisado em profundidade ou foi dada uma explicação clara para sua existência. Visando produzir filmes com rugosidades diferentes, foi utilizado um sistema de \"magnetron sputtering\" disponível no Laboratório de Materiais Magneticos da USP. Usando-se diferentes temperaturas de deposição e materiais codepositados se produziu filmes de rugosidades distintas. As rugosidades variaram de 1 nm à 40 nm, com isto se pode constatar que existe uma oscilação dentro da propagação dos SP que fica mais evidente, e sofre perturbações, conforme o filme é mais rugoso. Porém também foi observado que mesmo com filmes muito lisos esta oscilação permanece, podendo ser algo intrínseco da própria propagação do SP, e quanto maior rugosidade superficial mais intensa e irregular esta oscilação. / New border technology researches can be made from the technological developments in nanocience and nanotechnology, among which, the research on nanometric and micrometric scales is of great interest. With the development of new equipment for this area, we are able to observe and understand interactions between light and conductive materials, such as metals, for example. This interaction produces dense electron waves, these waves are known as Plasmon. Studies on Plasmon have been developed since the 1980\'s and, with the new technologies we can constantly refine and potentialize the results on this matter. The more recent researches on the theme have been generating innumerous developments in the areas of magneto-optical recording, microscopy, biological molecular detectors, among others. Plasmon\'s consist in confined oscillations in the surfaces of materials, characterized for being evanescent waves, for that reason they have to be observed in near field. In order to observe and comprehend the propagation of these Surface Plasmon (SP) a scanning near-field optical microscope (SNOM) was used. This equipment allows near field images to be formed concomitantly with topographic images of the material\'s surface. In previous works it was possible to characterize the propagation of the SP in Ag and Au films. One observed characteristic was an oscillation pattern within the SP propagation. Aiming to understand this oscillation, we studied the influence of the films rugosity on the oscillation within the propagation of the SP. With SNOM it was possible to analyze the influence of the rugosity on the oscillation within the propagation of the SP. This type of oscillation had already been observed in the literature, but it had never before been analyzed in depth or a clear explanation for its existence has been given. Aiming to produce films with different rugosities, a magnetron sputtering system was used. Using different deposition temperatures and co-deposited materials we produced films with different rugosities. The rugosities vary from 1 nm to 40 nm, with this we could note that there is an oscillation within the SP propagation which are more evident and suffer disturbances, as the film\'s rugosity increases. Although it was observed that even in very smooth films this oscillation remains, which can indicate an intrinsic character of the SP propagation and also, the larger the rugosity, more intense and irregular this oscillation.

Com os desenvolvimentos tecnológicos na área da nanociência e nanotecnologia pode se realizar novas pesquisas de fronteira. Entres estas pesquisas uma de muito interesse é sobre as interações nas escalas nanométricas e micrométricas. E com o desenvolvimento de novos equipamentos para esta área conseguimos observar e entender interações como entre a luz e materiais condutores como os metais. Esta interação produz ondas densas de elétrons, estas ondas são conhecidas como plásmons. Os estudos acerca dos plásmons estão sendo desenvolvidos desde os anos 80, e com as novas tecnologias podemos cada vez mais refinar e potencializar os resultados sobre estes assuntos. As pesquisas mais atuais sobre este tema veem gerando inúmeros desenvolvimentos nas áreas de gravação magneto-ótica, microscopia, detectores moleculares biológicos, entre outras. Os plasmons são oscilações que se confinam na superfície dos materiais, que têm como característica serem ondas evanescentes, por isso eles precisam ser observados em campo próximo. Com o intuito de observar e compreender a propagação destes plasmons de superfície (SPs) foi utilizado um microscópio ótico de varredura em campo próximo (SNOM). Este equipamento permite imagens óticas de campo próximo simultaneamente com imagens topográficas da superfície do material. Em trabalhos anteriores foi possível caracterizar a propagação dos SP em filmes de Ag e Au. Uma característica observada foi um padrão de oscilação ótica dentro da propagação dos SP. Visando entender esta oscilação, estudamos a influência da rugosidade dos filmes nesta oscilação dentro da propagação dos SP. Com o SNOM foi possível analisar a influência da rugosidade sobre a oscilação na propagação dos SP. Este tipo de oscilação já havia sido mostrado em artigos na literatura, porém nunca antes foi analisado em profundidade ou foi dada uma explicação clara para sua existência. Visando produzir filmes com rugosidades diferentes, foi utilizado um sistema de \"magnetron sputtering\" disponível no Laboratório de Materiais Magneticos da USP. Usando-se diferentes temperaturas de deposição e materiais codepositados se produziu filmes de rugosidades distintas. As rugosidades variaram de 1 nm à 40 nm, com isto se pode constatar que existe uma oscilação dentro da propagação dos SP que fica mais evidente, e sofre perturbações, conforme o filme é mais rugoso. Porém também foi observado que mesmo com filmes muito lisos esta oscilação permanece, podendo ser algo intrínseco da própria propagação do SP, e quanto maior rugosidade superficial mais intensa e irregular esta oscilação. / New border technology researches can be made from the technological developments in nanocience and nanotechnology, among which, the research on nanometric and micrometric scales is of great interest. With the development of new equipment for this area, we are able to observe and understand interactions between light and conductive materials, such as metals, for example. This interaction produces dense electron waves, these waves are known as Plasmon. Studies on Plasmon have been developed since the 1980\'s and, with the new technologies we can constantly refine and potentialize the results on this matter. The more recent researches on the theme have been generating innumerous developments in the areas of magneto-optical recording, microscopy, biological molecular detectors, among others. Plasmon\'s consist in confined oscillations in the surfaces of materials, characterized for being evanescent waves, for that reason they have to be observed in near field. In order to observe and comprehend the propagation of these Surface Plasmon (SP) a scanning near-field optical microscope (SNOM) was used. This equipment allows near field images to be formed concomitantly with topographic images of the material\'s surface. In previous works it was possible to characterize the propagation of the SP in Ag and Au films. One observed characteristic was an oscillation pattern within the SP propagation. Aiming to understand this oscillation, we studied the influence of the films rugosity on the oscillation within the propagation of the SP. With SNOM it was possible to analyze the influence of the rugosity on the oscillation within the propagation of the SP. This type of oscillation had already been observed in the literature, but it had never before been analyzed in depth or a clear explanation for its existence has been given. Aiming to produce films with different rugosities, a magnetron sputtering system was used. Using different deposition temperatures and co-deposited materials we produced films with different rugosities. The rugosities vary from 1 nm to 40 nm, with this we could note that there is an oscillation within the SP propagation which are more evident and suffer disturbances, as the film\'s rugosity increases. Although it was observed that even in very smooth films this oscillation remains, which can indicate an intrinsic character of the SP propagation and also, the larger the rugosity, more intense and irregular this oscillation.

Este trabalho descreve a preparação e caracterização de eletrodos modificados com azul da Prússia e materiais relacionados e a sua aplicação na construção de biossensores enzimáticos amperométricos para a detecção de oxalato e de glicose. Os materiais utilizados na modificação dos eletrodos foram azul da Prússia e compostos híbridos formados por hexacianoferrato de níquel e polipirrol ou hexacianoferrato de cobre e polipirrol. Os materiais lubridos mostraram-se capazes de mediar na eletroredução de peróxido de hidrogênio, mesmo em eletrólitos contendo Na+, apresentando melhor desempenho analítico quando comparados aos respectivos hexacianoferratos sem a presença do polímero condutor. Estes materiais foram utilizados com êxito na construção de biossensores para oxalato e para glicose, imobilizando as enzimas Oxalato Oxidase e Glicose Oxidase, respectivamente. Também foi estudada a preparação de um biossensor para a detecção de glicose utilizando a técnica de automontagem eletrostática camada por camada. Esta técnica permite otimizar o processo de immobilização da enzima, obtendo excelente desempenho analítico com pouca quantidade de enzima. Finalmente, são apresentadas a síntese, caracterização e aplicação de nanopartículas de azul da Prússia na determinação de peróxido de hidrogênio. Foi possível preparar nanopartículas com um diâmetro médio de 5 nm, as quais foram imobilizadas em eletrodos mediante a técnica de automontagem eletrostática camada por camada, a fim de estudar seu comportamento eletroquímico. / This work describes the preparation and characterization of modified electrodes with Prussian blue and some analogues and their application in the development of amperometric enzymatic biosensors for the detection of glucose and oxalate. The materials used in electrode modification were Prussian blue and hybrid compounds, formed by nickel hexacyanoferrate and polypyrrole or copper hexacyanoferrate and polypyrrole. These materials were able to mediate the hydrogen peroxide electroreduction even in electrolytes containing Na+, showing better analytical performance than the hexacyanyoferrates without polypyrrole. These materials were successfully used to build up oxalate and glucose biosensors. We also have studied the preparation of glucose biosensors using the layer by layer self assemble technique (LBL), which has optimized the enzyme immobilization process, obtaining good analytical performances even loading small amounts of enzyme. FinaIly, we have described the synthesis and characterization of Prussian blue nanoparticles by a sonochemical method. It was possible to synthesize nanoparticles with a diameter around 5 nrn, which were immobilized by the LBL technique, in order to study their electrochemical behavior.

Este trabalho descreve a preparação e caracterização de eletrodos modificados com azul da Prússia e materiais relacionados e a sua aplicação na construção de biossensores enzimáticos amperométricos para a detecção de oxalato e de glicose. Os materiais utilizados na modificação dos eletrodos foram azul da Prússia e compostos híbridos formados por hexacianoferrato de níquel e polipirrol ou hexacianoferrato de cobre e polipirrol. Os materiais lubridos mostraram-se capazes de mediar na eletroredução de peróxido de hidrogênio, mesmo em eletrólitos contendo Na+, apresentando melhor desempenho analítico quando comparados aos respectivos hexacianoferratos sem a presença do polímero condutor. Estes materiais foram utilizados com êxito na construção de biossensores para oxalato e para glicose, imobilizando as enzimas Oxalato Oxidase e Glicose Oxidase, respectivamente. Também foi estudada a preparação de um biossensor para a detecção de glicose utilizando a técnica de automontagem eletrostática camada por camada. Esta técnica permite otimizar o processo de immobilização da enzima, obtendo excelente desempenho analítico com pouca quantidade de enzima. Finalmente, são apresentadas a síntese, caracterização e aplicação de nanopartículas de azul da Prússia na determinação de peróxido de hidrogênio. Foi possível preparar nanopartículas com um diâmetro médio de 5 nm, as quais foram imobilizadas em eletrodos mediante a técnica de automontagem eletrostática camada por camada, a fim de estudar seu comportamento eletroquímico. / This work describes the preparation and characterization of modified electrodes with Prussian blue and some analogues and their application in the development of amperometric enzymatic biosensors for the detection of glucose and oxalate. The materials used in electrode modification were Prussian blue and hybrid compounds, formed by nickel hexacyanoferrate and polypyrrole or copper hexacyanoferrate and polypyrrole. These materials were able to mediate the hydrogen peroxide electroreduction even in electrolytes containing Na+, showing better analytical performance than the hexacyanyoferrates without polypyrrole. These materials were successfully used to build up oxalate and glucose biosensors. We also have studied the preparation of glucose biosensors using the layer by layer self assemble technique (LBL), which has optimized the enzyme immobilization process, obtaining good analytical performances even loading small amounts of enzyme. FinaIly, we have described the synthesis and characterization of Prussian blue nanoparticles by a sonochemical method. It was possible to synthesize nanoparticles with a diameter around 5 nrn, which were immobilized by the LBL technique, in order to study their electrochemical behavior.