Nesta tese investigamos uma possível componente de partículas previstas por modelos além do modelo padrão da física de partículas, como por exemplo o massive gluino LSP, nos raios cósmicos de altíssimas energias (UHECR). Nosso objetivo é determinar os sinais experimentais em telescópios de fluorescência devidos a hádrons exóticos massivos e neutros, genericamente denominados de UHECRons. Para simular chuveiros iniciados por essa classe de partículas, alteramos o pacote Aires de simulação de chuveiros atmosféricos e o modelo hadrônico Sibyll. Estes chuveiros foram utilizados como entrada em simulações de telescópios de fluorescência por nós desenvolvidas, obtendo-se assim as distribuições dos observáveis desses chuveiros exóticos. A partir da comparação entre as características de chuveiros iniciados uhecrons e prótons, desenvolvemos métodos para a separação de sinais entre esses dois tipos de partículas. Esses métodos podem ser utilizados em uma análise inicial, com o intuito de procurar por sinais de partículas exóticas nos dados reais de observatórios de UHECR. / In this thesis we investigate a possible component of particles predicted by models beyond the standard model of particle physics, like the massive gluino LSP, in the ultra high energy cosmic rays (UHECR). Our objective is to determine the experimental signals on fluorescence telescopes due to exotic massive and neutral hadrons, generically called UHECRons. To simulate showers initiated by this class of particle, we altered the shower simulation package Aires and the hadronic model Sibyll. These showers were used as input in our simulations of fluorescence telescopes, thus obtaining the distribuitons of the observables for these exotic showers. By comparing the characteristics of showers initiated by uhecrons and protons, we developed methods to distinguish the signals between these two particles. These methods can be used in an initial analysis in order to look for signals of exotic particles in the real data of UHECR observatories.

Considerando a complexidade e a importância da discussão sobre atividades didáticas apoiadas em discussões em grupo, esta tese descreve atividades cooperativas (formato jigsaw) e colaborativas (formato Peer-Led Team Learning) realizadas no Curso de Bacharelado em Química do Instituto de Química de São Carlos, Universidade de São Paulo. As atividades cooperativas foram aplicadas nas disciplinas Comunicação e Expressão em Linguagem Científica I e Introdução à Química e as atividades colaborativas nas disciplinas Introdução à Química e Cinética Química. A dinâmica das interações discursivas estabelecidas entre os alunos nos grupos cooperativos e colaborativos foi investigada com base no Modelo Analítico proposto por Kumpulainen e Mutanen, a partir da análise das seguintes dimensões: funções da fala, processamento cognitivo e processamento social. Nessa perspectiva, foi estudada a influência do grau de estruturação das atividades e a natureza específica das disciplinas na dinâmica das interações discursivas. Nos grupos cooperativos as características peculiares dos conteúdos ministrados nas duas disciplinas direcionam a forma como os alunos usam as funções de fala, o que influencia diretamente a segunda e a terceira dimensão de análise. Nestas dimensões o processamento social predominante foi do tipo colaborativo e o processamento cognitivo predominante foi do tipo rotineiro. Nos grupos colaborativos ficou evidenciado que, independentemente da natureza das duas disciplinas, o uso das funções de fala foi bastante semelhante. Entretanto, o mesmo não ocorre para as demais dimensões. No que se refere ao processamento cognitivo, este apresentou principalmente característica rotineira, embora com considerável contribuição do tipo off-task, que atrapalhou as ações de alguns grupos. Este contexto foi corroborado pelos resultados encontrados para o processamento social, que apresentou características individualistas em todos os grupos. Os resultados obtidos apontam para a possibilidade de adaptação de ambos os tipos de atividades a distintas disciplinas do Curso, assim como destacam ressalvas e oferecem sugestões quanto à aplicação das mesmas no Ensino Superior de Química. / Considering the complexity and the importance of discussing teaching activities in group discussions, this thesis describes cooperative (jigsaw) and collaborative activities (Peer-Led Team Learning) carried out in the BSc degree in Chemistry at the Institute of Chemistry of São Carlos, the University of São Paulo, Brazil. The cooperative activities were used in the courses Communication and Expression in Scientific Language I and Introduction to Chemistry. The collaborative activities were used in the courses Introduction to Chemistry and Chemical Kinetics. The dynamics of discursive interactions established among students in the cooperative and collaborative groups was investigated based on the Analytical Model proposed by Kumpulainen and Mutanen, by analysing the following: functions of speech, cognitive processing and social processing. In this perspective, the influence of the level of structure of the activities was studied and the specific nature of the subjects in the dynamics of discursive interactions. In cooperative groups, the particular characteristics of the content taught in both courses show how students use functions of speech, which directly influence the second and third dimension of analysis. In these dimensions, the prevailing social process was collaborative and the predominant cognitive processing was routine. In collaborative groups, it was clear that regardless of the nature of the two courses, using functions of speech was quite similar. However, this is not true for the other dimensions. Regarding cognitive processing, it mainly showed the routine characteristic, although considerably contributing to off-task, which impaired some groups\' actions. This context was corroborated by the results found for social processing, which showed individualist characteristics in all groups. The results obtained point to the possibility of adapting both types of activities in different courses on the Program, as well as highlighting exceptions and offering suggestions concerning using them in Higher Education Chemistry courses.

A galectina-4 humana (HGal-4), pertencente à família das galectinas, possui dois domínios de reconhecimento de carboidratos (CRDs) com alta afinidade para β-galactosídeos e se encontra amplamente distribuída em células normais e neoplásicas de diferentes organismos. Suas funções snglobam uma grande variedade de eventos celulares, tais como processos inflamatórios, neoplásicos, progressão tumoral e metástase. Entretanto, muitas perguntas sobre suas interações com diferentes carboidratos, a especificidade destas interações e o papel específico das galectinas permanecem ainda sem resposta. No presente trabalho, propomos a investigação das interações galectina-glicano da galectina-4 humana e de seus domínios CRDs independentes (CRD-I e CRD-II) através de um conjunto de métodos biofísicos. Através do método de dicroísmo circular (CD), usando várias regiões espectrais, e fluorescência fomos capazes de entender mudanças ocorrentes na estrutura secundária e terciária das protéinas quando da interação com lactose/sacarose. Estes dados, juntamente com testes de hemaglutinação, mostraram que a glectina-4 e os CRDs respondem de forma distinta à ligação com açúcar. Por diferentes técnicas (fluorescência, ITC e MST) determinamos as constantes de dissociação para os domínios CRDs (Kd ~0,5 mM) e para HGal-4 e, de forma qualitativa, os valores obtidos indicaram possíveis estados oligoméricos dessas proteínas. A investigação da interação proteína-membrana da HGal-4 foi feita, primeiramente, com miméticos de membranas e monitorada pela técnica de RPE em crescente complexidade de composição de tais miméticos, indo desde composições mais simples, passando por lipid rafts na presença de diferentes glicolipídeos (GM1, LPS) e chegando-se à interação com células tumorais (U87MG, T98G e HT-29). Tais experimentos mostraram que galectina-4 reconhece e se liga naqueles modelos onde existem glicanos complexos na superfície. Investigamos também a participação de HGal-4 endógena e exógena no tratamento quimioterápico de células tumorais e verificamos um papel importante de HGal-4 para células HT-29. Finalizando esta tese, apresentamos o trabalho realizado em um ano de estágio na University of Oxford, durante o qual, investigamos a estrutura da região C-terminal de um receptor da família GPCR, qual seja o receptor de neurotensina NTS1. Aqui, mais uma vez, foi empregada a técnica de RPE que aliada à produção/marcação de mutantes do receptor, permitiu determinar que a hélice H8 se estabiliza quando em proteolipossomos. / Human galectin-4 (HGal-4), a member of the galectin family, contains two carbohydrate recognition domains (CRDs) with high affinity for β-galactosides and is widely distributed in normal and neoplastic cells of different organisms. Its functions include a wide variety of cellular events such as inflammation, cancer, cell adhesion, tumor progression and metastasis. However, many questions about their interactions with different carbohydrates, the specificity of these interactions and the specific role of galectins remain unanswered. In this study, we propose the investigation of galectin-glycan interactions of human galectin-4 and its independent CRDs (CRD-I and-II) through a combination of biophysical methods. From circular dichroism (CD), measured in different spectral ranges, and fluorescence experiments we were able to understand changes in secondary and terciary structure of the protein while interacting with lactose/sucrose. These results along with hemagglutination assays showed that galectin-4 and its CRDs respond differently to sugar binding. From fluorescence, ITC and MST measurements we determined the dissociation constants for the CRDs (Kd ~0.5 mM) and for HGal-4. These values qualitatively indicated the formation of potential oligomers of CRDs and of HGal-4. The investigation of the HGal-4 interaction with membranes was firstly performed using mimetic membranes and monitored by EPR spectroscopy. The composition of the mimetic membranes was gradually increased so that to span simple compositions (such as DMPC), passing by lipid rafts in the presence of different glycolipds (GM1, LPS) up to interactions with tumor cells (U87MG, T98G e HT-29). These experiments showed that galectin-4 recognizes and binds to membrane models constituted by complex glycans on their surface. We also investigated the involvement of endogenous and exogenous HGal-4 in chemotherapies of tumor cells and found an important role of HGal-4 in the case of HT-29 cells. At last, we presented the work done in an one-year internship at the University of Oxford, during which we investigated the C-terminal region of the GPCR family receptor, the neurotensin receptor NTS1. Here, we used once again the EPR technique combined with the production/spin-labelling of mutants of the receptors, and determined that helix H8 was stabilized upon receptor reconstitution in proteolipossomes.

A presente tese relata a síntese e a análise conformacional das: N-metóxi-N-metil- 2-feniltiopropanamidas 4\'-substituídas (I), N-metóxi-N-metil-2- fenilssulfinilpropanamidas 4\'-substituídas (II) e N-metóxi-N-metil-2- fenilssulfonilpropanamidas 4\'-substituídas (III), através da espectroscopia no Infravermelho na região da banda da carbonila (vco), apoiada por cálculos teóricos. A análise conformacional de (I) indicou, através de dados de DFT/cc-pVDZ a existência de um equilíbrio entre duas conformações gauche devido à ocorrência de uma forte interação orbitalar estabilizante π*co/σc-s nas mesmas. A série dos derivados sulfinilados (II) apresentou-se como um par de diastereoisômeros. A análise conformacional para o diast1 (par enantiomérico CRSS/CSSR), através do cálculo HF/6-31G** e IV, indicou a existência de um equilíbrio conformacional entre dois confôrmeros quasi-cis (q-c1 e q-c2) e outro gauche (g), sendo os confôrmeros quasi-cis (q-c1 e q-c2) mais estáveis devido à interação de transferência de carga Oσ-(CO)→Sσ+SO mais intensa do que a interação Oσ-(SO)→Cσ+CO presente no confôrmero gauche (g). A análise para o diast2 utilizando-se o cálculo HF/6-31G** indicou a presença dos confôrmeros quasi-gauche (q-g), e quasi-cis (q-c3) sendo o primeiro mais estável no estado gasoso por apresentar uma interação transferência de carga cruzada Oσ-(CO)→Sσ+SO e Oσ-(SO)→Cσ+CO. Os dados de cálculo HF/6-31G** para os derivados sulfonilados (III) indicaram um equilíbrio conformacional entre duas conformações gauche (g1 e g2) decorrente de uma interação Coulômbica e de transferência de carga cruzada Oδ-(SO2)→Cδ+CO e Oδ-(CO)→Sδ+SO2. A presente Tese também relata a obtenção de compostos ß-lactâmicos acilados no carbono C3 e C4. As N-metóxi-N-metil-2-feniltiopropanamidas-4\'-substituídas (I) agem como acilantes do anel ß-lactâmico (N-fenil-2-azetidinona) para obtenção dos derivados ß-lactâmico C3 acilados. A reação foi realizada com sucesso, contudo, a purificação dos compostos alvo não se mostrou eficaz obtendo-se apenas as 3-[2- (4\'-feniltio)propanoil]-N-fenil- e 3-[2-(4\'- clorofeniltio)propanoil]-N-fenil-2-azetidinonas através de um processo de cristalização. Para a obtenção dos derivados ß-lactâmicos C4 acilados utilizou-se a N-metóxi-N-metil-4-oxo-1-fenilazetidina-2- carboxamida como acilante dos carbânions derivados de 4\'-fenilmetilssulfóxidos [4\'-YPhS(O)CH3 Y= OMe, Me, H]. Esta reação forneceu as 1-fenil- (4-fenilssulfinilacetil- 3 4\'-substituídos)-2-azetidinonas correspondentes com bons rendimentos. A redução destas azetidinonas-sulfóxidos forneceu as azetidinonas-sulfetos correspondentes também com bons rendimentos / This thesis reports the synthesis and the conformational analysis of: N-methoxy-N- methyl-2-[(4\'-substituted)-phenylthio]-propanamides (I), N-methoxy-N-methyl-2-[(4\'- substituted)-phenylsulfinyl]-propanamides (II) and N-methoxy- N-methyl-2-[(4\'- substituted)-phenylsulfonyl]-propanamides (III) by Infrared spectroscopy through the analysis of the carbonyl stretching band supported by theoretical calculations. The conformational analysis of (I) through DFT computations have indicated the equilibrium of two gauche conformations due to a strong stabilizing π*co/σc-s orbital interaction. The group of sulfinyl derivatives (II) exist as a diastereomeric pair. The conformational analysis of diast1 (enantiomeric pair CRSS/CSSR) through IR and HF/6-31G** has shown the existence of an equilibrium between two quasi-cis (q-c1 and q-c2) and one gauche (g) conformers, being the quasi-cis conformers the more stable ones due to the Oσ-(CO)→Sσ+SO charge transfer interaction which in turn is stronger than the Oσ-(SO)→Cσ+CO orbital interaction which takes place in the gauche (g) conformer. As for diast2 the HF/6-31G** computations along IR data has indicated 2 the occurrence of the quasi-gauche (q-g) and quasi-cis (q-c ) conformers, being the former the more stable one in gaseous phase due to the Oσ-(CO)→Sσ+SO e Oσ-(SO)→Sσ+CO crossed charge transfer. The HF/6-31G** and vco data for the sulfonylated derivatives (III) have shown the existence of the equilibrium between two gauche (g1 and g2) conformations which are stabilized through Oδ-(SO2)→Cδ+CO and Oδ-(CO)→Sδ+SO2 electrostatic and charge transfer interactions. This Thesis also deals with the preparation of some C3 and C4 acylated ß-lactamic compounds. The N-methoxy- N-methyl-2-[(4\'-substituted)-phenylthio-propanamides (I) act as acylating agents of the ß-lactamic ring (N-phenyl-2-azetidinone) in order to obtain the C-3 acylated ß-lactamic derivatives. These reactions gave the target products contaminated with starting material in good yields except for the 3-[2- (4\'phenylthio)propanoyl]-N-phenyl- and 3-[2-(4\'-chlorophenylthio)propanoyl]-N- phenyl-2-azetidinones which were obtained in pure form after crystallization. As for the C-3 acylated ß-lactamic derivatives they were obtained from the reaction of N-methoxy-N-methyl-4-oxo-1-phenylazetidine-2-carboxamide and the appropriate carbanions of 4\'-substituted phenylmethylsulfoxides. This reaction gave the corresponding 1-phenyl- (4-substituted-phenylsulfinylacetyl)-2-azetidinones in good yields. The corresponding azetidinone-sulfides were obtained from the reduction of the azetidinone-sulfoxides.

Tradicionalmente, nichos populacionais são descritos como a somatória de todos os recursos utilizados por uma população. Entretanto, diversos estudos mostram que indivíduos dentro de uma população podem usar recursos de forma distinta. Investigamos três maneiras pelas quais indivíduos podem variar quanto ao uso do recurso. Indivíduos podem apresentar a mesma preferência por presas, mas diferir na propensão à adição de novos itens alimentares em sua dieta (Preferências Compartilhadas); indivíduos podem apresentar a mesma presa preferida mas diferirem em suas presas alternativas (Refúgio Competitivo); ou indivíduos podem apresentar presas preferidas distintas (Preferências Distintas). Estudamos os padrões de interação que emergem sob os pressupostos de cada um dos modelos usando redes de interação entre indivíduos e os recursos que eles consomem. Dessa forma, para derivarmos as previsões de cada um dos modelos de uso de recurso, desenvolvemos modelos simples que geram redes de interação segundo regras que seguem os pressupostos dos modelos e confrontamos essas previsões com dados empíricos, comparando a estrutura dessa redes de interação. Encontramos que o modelo que menos se assemelha ao padrão de uso de recurso observado para as populações estudadas foi o modelo de Preferências Compartilhadas. Para as populações estudadas, a variação intrapopulacional na escolha de presas parece estar mais associada a diferenças nas sequências de preferências por presas entre indivíduos e não à propensão desses indivíduos em adicionarem novos recursos às suas dietas. / Traditionally, a population\'s niche is described as the sum of all resources consumed by a population. However, several studies have highlighted that individuals within a population can use resources differently. We investigate three ways in which individuals can vary in their resource use. Individuals can show the same preference for prey, but differ in their likelihood of adding new prey to their diets (Shared Preferences); individuals can share the same top-ranked prey but differ in their alternative prey (Competitive Refuge); or individuals can have different top-ranked prey (Distinct Preferences). We studied the pattern of interaction that emerges under each model\'s assumption using interaction networks between individuals and the resources they consume. In this sense, to derive the predictions associated with each model of resource use, we developed simple models that generates interaction networks according to a set of rules that represent the assumptions of each model and then confronted these predictions with empirical data on interaction networks, by looking at the structure of these interaction networks. We found that the model that least resembles the pattern of resource use observed in the populations studied was the Shared Preferences model. For the studied populations, intrapopulation variation is not associated with individuals sharing the same rank sequence and differing in their willingness to add new resources to their diets. Instead, it seems that differences in the rank sequence of prey choice are more important in structuring the pattern of resource use in these populations.

A Reforma Psiquiátrica brasileira defende o tratamento não asilar para indivíduos diagnosticados com transtornos mentais severos e/ou persistentes, principalmente através dos Centros de Atenção Psicossocial (CAPS). Esta pesquisa propõe mostrar como se dá a dinâmica dos ajustamentos primários e secundários em uma unidade CAPS, levando em consideração as interações sociais e os discursos produzidos na instituição. Para isso, é utilizada a técnica de observação participante e a análise de documentos formais e informais. O diálogo teórico principal é com a produção de Erving Goffman e é tomado como contraponto o trabalho de Michel Foucault. Existem dois fatos que chamam a atenção na unidade pesquisada: o ativismo da equipe técnica e a obrigação de aprovação da pesquisa por um Comitê de Ética relacionado ao Ministério da Saúde. Verifica-se que a participação dos usuários modificou a forma como se dão as relações sociais na instituição. Em instituições não totais que buscam respeitar os direitos humanos, como o CAPS, há controle social e, consequentemente, resistência. O controle social imposto pela instituição gera, por parte dos pacientes, a necessidade de defender seus self dessas violações mesmo que esses possam ser consideradas mais sutis, em comparação com a realidade de um hospital psiquiátrico. Acredita-se que a fronteira entre os ajustamentos primários e secundários se tornou mais conflitiva e que essas questões foram reformuladas devido à participação dos usuários na instituição, o que leva a instituição a constantemente fazer acordos com os pacientes para manter o controle da instituição. Ao verificar na instituição os ajustamentos e as relações de poder através das interações e dos discursos dos atores sociais, pode-se dizer que uma característica nova na instituição CAPS, em relação ao hospital psiquiátrico, é a participação dos usuários na instituição e essa mudança produz acordos e conflitos entre usuários e membros da equipe multiprofissional. / The Brazilian Psychiatric Reform advocates non-asylum treatment for individuals diagnosed as suffering from severe and/or persistent mental disorders, mainly through the Psychosocial Care Centers (CAPS). This research proposes to show how the dynamics of primary and secondary adjustments occurs in a CAPS unit, taking on account the social interactions and the discourses produced in the institution. For that, it is used the participant observation technique and the analysis of formal and informal documents. The main theoretical dialogue is with the production of Erving Goffman and it is taken as counterpoint the work of Michel Foucault. There are two facts that draw attention in the unit researched: the activism of the psy staff and the obligation to have the research approved by an Ethics Committee related to the Ministry of Health. It is verified that the participation of the users modified the way in which the social relations in the institution take place. In non-total institutions that seek to respect human rights, as the CAPS, there are social control and, consequently, resistance. The social control imposed by the institution generates on the part of the patients the need to defend their self from these violations even if they can be considered subtler, when compared to the reality of a psychiatric hospital. It is believed that the boundary between primary and secondary adjustments has become more conflicting and that these issues have been reformulated due to the participation of the users in the institution, which leads the institution to constantly make agreements with the patients to maintain the control of the institution. When verifying in the institution the adjustments and the power relations through the interactions and the discourses of the social actors, it can be said that a new feature at the CAPS institution, in relation to the psychiatric hospital, is the participation of the users in the institution and this change produces agreements and conflicts between users and members of the multiprofessional staff.

Nesta dissertação observamos como atos de fala da classe dos diretivos se comportam em situações interacionais presentes em dois textos dramatúrgicos de Nelson Rodrigues, A Mulher sem Pecado (1993 [1941]) e Anti-Nelson Rodrigues (1993 [1973]) e quais as condições de felicidade foram necessárias para haver estas ocorrências. Como aporte teórico, utilizamos a Teoria dos Atos de Fala de John Searle (1981 [1969] e 2002 [1979]), usando, para tal, as condições de felicidade propostas em sua obra Os actos de fala (1981 [1969]) e as taxinomias apresentadas em seu segundo livro sobre a teoria, Expressão e Significado (2002 [1979]). Amparamos também nossa pesquisa nos estudos de Catherine Kerbrat-Orecchioni (1990; 1992; 1994 e 2006) no concernente aos processos interacionais, necessários para este trabalho. Nas interações analisadas, observamos o estabelecimento de tensões psicológicas cuja ocorrência se deu através da realização de atos de fala da classe dos diretivos (cf. Searle 2002 [1979]), atos estes, responsáveis pelo jogo de forças hierárquicas entre os interactantes que buscaram ocupar o posição alta da interação, como vemos nos Capítulos III e IV desta pesquisa. Os resultados obtidos foram satisfatórios, pois o autor apresenta marcas linguísticas enunciativas importantes em seus textos dramatúrgicos, deixando pistas relevantes para os atores quando de suas enunciações enunciadas e abre novos caminhos rumo à outras pesquisas acerca da verossimilhança enunciativa dos atuantes das artes cênicas, bem como proporciona aos estudos pragmáticos um novo campo de observações de fenômenos linguístico-enunciativo. / In this dissertation we observe how speech acts of the class of directors behave in interactional present situations in two dramaturgical texts of Nelson Rodrigues, The Woman without Sin (1993 [1941]) and Anti-Nelson Rodrigues (1993 [1973]) and the which conditions of happiness were required to occur on these events. As a theoretical framework we use the Theory of Speech Acts by John Searle (1981 [1969] and 2002 [1979]), using, for such happiness proposed conditions in his work The speech acts (1981 [1969]) and taxonomies presented in his second book on the theory, Expression and Meaning (2002 [1979]). also we admit on our research Catherine Kerbrat-Orecchioni\'s studies(1990, 1992, 1994 and 2006) regarding the interaction processes, that are needed for this paper. In the analyzed interactions, we observe the establishment of psychological tensions occurred by performing speech acts of the governing class (cf. Searle 2002 [1979]), these acts, responsible for the set of hierarchical power between interactants who sought to occupy the high position of the interaction, as we see in Chapters III and IV of this research. The results achieved were satisfactory, because the author presents important enunciative linguistic marks on their dramaturgical texts and left relevant clues for the actors when they set enunciations enuciated and open new ways towards other researches on the enunciative verisimilitude of active performing arts, as well as it provides to pragmatic studies a new field observations of enunciative linguistic phenomena.

In the research field of spintronics, it is essential to have a deep understanding of the relaxation mechanisms of the spin degree of freedom. To this end, we study the spin relaxation in semiconductor nanostructures with spin-orbit interaction. First we analyze the spin decay and dephasing in graphene quantum dots within the framework of the Bloch-Redfield theory. We consider a gate-tunable circular graphene quantum dot where the intrinsic and Rashba spin-orbit interactions are operative. We derive an effective Hamiltonian via the Schrieffer-Wolff transformation describing the coupling of the electron spin to potential fluctuations generated by the lattice vibrations. The spin relaxation occurs with energy relaxation provided by the electron-phonon coupling and the spin-flip transition assisted by spin-orbit interactions. We predict a minimum of the spin relaxation time T1 as a function of the external magnetic field Bext caused by the Rashba spin-orbit coupling-induced anticrossing of opposite spin states. By constrast, the intrinsic spin-orbit interaction leads to monotonic behavior of T1 with Bext due to direct spin-phonon coupling. We also demonstrate that the spin decoherence time T2 = 2T1 in graphene is dominated by relaxation processes up to leading order in the spin-orbit interaction and the electron-phonon coupling mechanisms. Secondly, we develop a numerical model to account for the D´yakonov-Perel spin relaxation mechanism in multisubband quantum wires. We consider the elastic spin-conserving scattering events in the time-evolution operator and then evaluate the time-dependent expectation value of the spin operators. After averaging these results over an ensemble, we can extract the spin relaxation time as a function of Bext. We observe a non-monotonic behavior for the spin relaxation time with Bext aligned perpendicularly to the quantum wire. This effect is called ballistic spin resonance. In our model, the ballistic spin resonance occurs near the subband anticrossing induced by the subband-spin mixing spin-orbit interaction term. In systems with weak spin-orbit coupling strenghts, no spin resonance is observed when Bext is parallel to the channel. Nevertheless, we also predict the emergence of anomalous resonances plateaus in systems with strong spin-orbit couplings even when Bext is aligned with the quantum wire. Finally, we predict the emergence of a robust spin-density helical crossed pattern in two-dimensional electron gas with Rashba α and Dresselhaus β spin-orbit couplings. This pattern arises in a quantum well with two occupied subbands when the spin-orbit coupling strenghts are tuned to have equal absolute strengths but opposite signs, e.g., α1 = +β1 e α2 = −β2 for the first v = 1 and second v = 2 subbands. We named this novel pattern as crossed persistent spin helices. We analyze the spin-charge coupled diffusion equations in order to investigate the lifetime of the crossed persistent spin helices and the feasibility of probing the crossed persistent spin helix mode. We also study the inteband spin-orbit interaction effects on the crossed persistent spin helices, energy anticrossings and spin textures induced by the interband spin-orbit coupling / No campo de pesquisa denominado spintrônica é de fundamental importância o entendimento dos mecanismos de relaxação de spin. A fim de contribuir com esse objetivo, estudamos a relaxação de spin em nanoestruturas semicondutoras na presença da interação spin-órbita. Primeiramente, analisamos o decaimento e defasamento do spin eletrônico em pontos quânticos formados no grafeno usando a teoria de Bloch-Redfield. Consideramos um ponto quântico circular com as interações spin-órbita intrínseca e de Rashba. A relaxação de spin ocorre via relaxacação de energia pela interação elétron-fônon acompanhado do mecanismo de spin-flip auxiliado pela interação spin-órbita. Previmos a presença de um mínimo no tempo de relaxação de spin T1 em função do campo magnético externo Bext causado pelo acoplamento spin-órbita de Rashba que por sua vez leva a cruzamento evitado de níveis de energia com spins opostos. Em contraste, a interação spin-órbita intrínseca gera um comportamento monotônico de T1 com Bext devido ao acoplamento direto spin-fônon. Demonstramos também que o tempo de decoerência de spin T2 = 2T1 é dominado por contribuições dos mecanismos de relaxação em primeira ordem na interação spin-órbita e na interação elétron-fônon. Desenvolvemos também um modelo numérico que leva em conta o mecanismo de relaxação de spin de D´yakonov-Perel em fios quânticos com múltiplas subbandas. Consideramos espalhamentos elásticos, que conservam a orientação do spin, no operador evolução temporal. Em seguida, calculamos o valor esperado dos operadores de spin dependentes do tempo para um ensemble de elétrons. Por fim, extraímos o tempo de relaxação de spin em função do campo magnético externo Bext. Observamos um comportamento não-monotônico da relaxação de spin para um campo Bext alinhado perpendicularmente ao fio quântico. Em sistemas com acoplamento spin-órbita fracos, nenhuma ressonância de spin é encontrada quando Bext está alinhado paralelamento ao fio quântico. No entanto, previmos o aparecimento de ressonâncias de spin anômalas em sistemas com forte acoplamento spin-órbita mesmo quando Bext está alinhado ao canal balístico. Por fim, estudamos a formação de uma densidade de spin helicoidal cruzada e robusta contra espalhamento por impurezas em um gás bi-dimensional de elétrons na presença das interações spin-órbita de Rashba α and Dresselhaus β. Generalizamos o efeito previsto para um poço quântico com uma subbanda para duas subbandas ocupadas quando as interações spin-órbita assumem o mesmo valor em intensidade mas sinais opostos, e.g., α1 = +β1 e α2 = −β2 para a primeira v = 1 e segunda v = 2 subbandas. Denominamos esse novo padrão de helicóides de spin persistentes e cruzadas. Analisamos as equações de difusão com carga e spin acoplados com o intuito de investigarmos o tempo de vida das densidades de spin helicoidais cruzadas e a possibilidade de medi-las com os experimentos atuais. Estudamos também o efeito da interação spin-órbita interbanda na relaxação dos modos helicoidais de spin, espectro de energia com cruzamentos evitados e texturas de spin

A spintrônica oferece um paradigma de uma eletrônica baseada no spin do elétron, ao invés de sua carga, para manipular e transportar informação. Para que o conceito de um transistor de spin possa se traduzir em um dispositivo prático, é necessário que se conheça a influência causada pelo movimento dos elétrons polarizados na dinâmica de magnetização de spins em um canal de transporte. Neste sentido, foi estudado um gás de elétrons bidimensional confinado em um poço quântico de GaAs, dopado simetricamente com Si, em um sistema composto de duas sub-bandas. A injeção e detecção de polarização de spin na amostra foi realizada opticamente em uma configuração de bombeio-prova, através da técnica de microscopia de rotação de Kerr com resolução espacial e temporal. Induzindo deriva de spins pela aplicação de voltagens no plano da amostra, foram encontradas mobilidades de spin com valores próximos à mobilidade de carga e que podiam ser modificadas por voltagens aplicadas em um eletrodo de porta. Através de medidas dos campos spin-órbita gerados na amostra, foi possível a avaliação de sua relação com as velocidades de deriva, em comparação com o previsto por um modelo teórico. Dessas medidas puderam ser obtidos os coeficientes spin-órbita das interações de Rashba e Dresselhaus, em que ambos mostraram um comportamento de dependência com as velocidades de deriva não descrito pelo modelo utilizado, o que sugere que a magnitude das interações spin-órbita seja influenciada por essas velocidades. / Spintronics offers a paradigm of an electronics based on the electron spin, rather than its charge, for the manipulation and transport of information. In order that the concept of a spin transistor can be translated into a practical device, it is necessary to know the influence caused by the movement of spin-polarized electrons in the spin magnetization dynamics in a transport channel. In this sense, it was studied two-dimensional electron gases confined in a GaAs quantum well, symmetrically doped with Si, in a system composed of two subbands. Injection and detection of spin polarization in the sample was performed optically in a pump-probe configuration, using space and time resolved Kerr rotation microscopy technique. By the application of in-plane voltages inducing spin drift in the sample, spin mobilities were found with values close to the charge mobility and that could be modified by gate voltages. Through measures of the spin-orbit fields generated in the sample, it was possible to evaluate their relation with the drift velocities, in comparison with that predicted by a theoretical model. From these measures the spin-orbit coefficients of Rashba and Dresselhaus interactions could be obtained, in which both showed a dependence behavior with the drift velocities not described by the model used, suggesting that the magnitude of the spin-orbit interactions is influenced by these velocities.

O presente trabalho investiga três aspectos da estrutura de comunidades de formigas do bioma Cerrado: interações interespecíficas, riqueza e diversidade de espécies e guildas. Primeiramente, investiguei a influência dos comportamentos agressivos observados em interações interespecíficas nos levantamentos faunísticos que empregam iscas, verificando a existência de hierarquias de dominância dentro das comunidades de formigas e tentando responder se essa eventual dominância comportamental da fonte alimentar poderia alterar os resultados de freqüência relativa das espécies obtidos em levantamentos. Utilizei como modelo iscas de sardinha que mimetizam fontes de proteína. Registrei os atos comportamentais de formigas visitando 60 iscas oferecidas por 90 minutos sobre o solo de duas localidades de Cerrado. Setenta e duas espécies foram registradas realizando 682 atos comportamentais interativos, dos quais 352 foram agressivos, resultando na morte de 29 indivíduos. A maioria das espécies observadas monitora constantemente o habitat à procura de alimentos, sobrepondo as áreas de forrageamento das colônias que estão próximas, resultando assim na competição freqüentemente observada. A maioria das iscas (85%) foi visitada nos primeiros cinco minutos de exposição e em média 4,8 espécies (1-8) visitaram cada isca durante os 90 minutos. O comportamento mais comum registrado foi a visita oportunista das formigas nas iscas; nesta situação a operária encontra solitariamente a isca, coleta uma porção da sardinha e retorna ao ninho. Muitas vezes operárias foram observadas obstruindo o acesso das outras que visitavam as mesmas iscas, por utilizarem químicos repelentes, recrutamento de massa ou por serem agressivas. Minhas observações indicam que, embora a dominância da isca por determinadas espécies possa ocorrer, resultando na exclusão das espécies subordinadas, a ordem na hierarquia de dominância pode se inverter em outra ocasião, possivelmente como resultado da distância da fonte ao ninho, da composição de espécies interagindo na mesma isca e das diferentes estratégias de recrutamento empregadas em cada situação. Na segunda etapa do trabalho, realizei um levantamento da fauna de formigas em 7 localidades de Cerrado, utilizando métodos quantitativos e qualitativos. Para as coletas quantitativas, uma área de 1ha de Cerrado sensu stricto foi escolhida em cada localidade e 25 pontos foram sorteados de um total de 121 pontos demarcados em uma grade de coleta, formada por 11 transectos, separados 10m entre si, com 11 pontos separados, também 10m um do outro. Em cada localidade as iscas foram oferecidas por 90 minutos no solo e na vegetação nos períodos diurno e noturno. Um total de 4.400 iscas foram oferecidas em todas as 7 localidades, com o objetivo de comparar a similaridade faunística entre as áreas amostradas. Utilizei ainda, em cinco localidades, 500 iscas dispostas em Matas Ciliares (100 por localidade), no solo e na vegetação, apenas no período diurno, em transectos cobrindo 250m lineares. Para as amostragens qualitativas utilizei: coletas com pinça, frasco aspirador, escavação de cupinzeiros, o revirar de pedras, a abertura de troncos, galhos e gravetos caídos, amostras de serapilheira submetidas a funil de Berlese-Tüllgren e extrator de Winkler, a instalação de armadilhas do tipo pit-fall, bandejas com água e para a captura de alados Malaise e armadilha luminosa. Um total de 331 espécies foi registrado, somando todas as espécies de formigas amostradas nos levantamentos qualitativos e quantitativos nas 7 localidades de Cerrado. Neste levantamento foram registradas as subfamílias Formicinae, Myrmecinae, Dilichoderinae, Ecitoninae, Ponerinae, Pseudomyrmecinae e Cerapachyinae. Os gêneros Camponotus, Pheidole, Crematogaster e Solenopsis foram os mais ricos em número de espécies. Pseudomyrmex mostrou uma grande diversidade de espécies (29), incluindo espécies ainda não descritas. Muitas espécies foram registradas pela primeira vez nesta latitude como Blepharidatta conops, Gigantiops destructor, Paraponera clavata, Megalomyrmex acauna e Tingimyrmex mirabilis. Como última etapa do trabalho, analisei a comunidade amostrada no Cerrado, tentando revelar as guildas de formigas existentes, baseando-me na taxonomia, na preferência trófica, nos hábitos de nidificação, nas estratégias de forrageamento, no padrão de comportamento observado em interações interespecíficas, no tamanho das operárias, na agilidade relativa das espécies e no tamanho da população das colônias maduras. Selecionei para análise os táxons associados com os dados de observações de campo, considerando para este propósito um total de 110 espécies. Uma análise de agrupamento com distância Euclidiana e ligação completa orientou a formação de 12 guildas: predadoras grandes, patrulheiras, oportunistas, espécies crípticas, desfolheadoras, cultivadoras de fungos sobre carcaças, mirmicíneas generalistas, dolichoderíneas de recrutamento massivo, nômades, especialistas mínimas, cefalotíneas e dolichoderíneas coletoras de néctar. Por fim, eu comparo a estrutura da comunidade de uma localidade no “core" do Cerrado, com uma localidade “ilha" de Cerrado, utilizando o modelo de classificação das guildas, demonstrando que existe uma substituição de espécies dentro dos grupos e que as comunidades são funcionalmente semelhantes. / The present work investigates three aspects of ant community structure in the tropical dry forest of the Brazilian Central Plateau (Cerrado): interespecific interactions, richness and diversity of species and guilds. Firstly, I investigated the influence of aggressive behaviors in interspecific interactions on ant faunistic surveys that employ baits, assessing if the eventual behavioral dominance hierarchy on the food source influences the relative frequencies observed in surveys. I used as model sardine baits that mimic sources of protein, recording the behavioral acts of ants visiting 60 baits, offered for 90 minutes, on the soil of two Cerrado localities. Seventy-two ant species were registered performing 682 interactive behavioral acts, of which 352 were aggressive, resulting in the death of 29 individuals. Of the observed species, most constantly monitor the habitat searching for food, resulting in niche overlapping, and hence interespecific competition was quite frequent. Most baits (85%) were visited in the first five minutes after exposition, and in average 4,8 (1-8) species visited each bait during the 90 min. The most common behavior registered was the opportunistic visit of ants to baits, in which individuals find the bait alone, take some of it and leave the spot. Nevertheless some species were observed obstructing the access of others visiting the same bait, either by releasing irritating sprays, employing massive recruitment, or by agonistic behaviors. My observations indicate that although dominance may occur resulting in the exclusion of subordinate species, the order in dominance hierarchies may change, possibly as a result of the different distances from the nest to the food source, of the species composition interacting at a given bait, and of the different recruiting strategies employed by them in each situation. Secondly, I check the ant fauna through qualitative and quantitative surveys in seven Cerrado localities. For this purpose the samples include all species collected by different techniques. To perform the quantitative surveys, one area (1ha) of Cerrado sensu stricto was chosen before collecting events in each locality, and 25 points were randomly chosen among 121 points in a grid made by 11 transects, separated 10m either, with 11 points, also separated 10m from each other. At each locality sardine baits were offered for 90 minutes, over the soil and on the vegetation, at day and night periods. A total of 4400 baits in all seven localities were offered in order to compare the ant species composition in each surveyed area. I summed to this total 500 baits set in Forests bordering rivers, on transects covering 250m, in five localities. For the qualitative surveys, a set of general procedures was applied including general collecting using forceps and aspirator, excavations on termites nests, the turn of rocks and opening of rotting wood, tearing up logs and stumps, submitting litter samples to Berlese-Tüllgren funnels and Winkler extractors, the setting of pit-fall traps and yellow water trays, and Malaises and light-traps to capture winged forms. Summing all ants collected in qualitative and quantitative surveys I registered 331 species. In this survey I registered the subfamilies: Formicinae, Myrmicinae, Dolichoderinae, Ecitoninae, Ponerinae, Pseudomyrmecinae, and Cerapachyinae. The genera Camponotus, Pheidole, Crematogaster, and Solenopsis were the most rich in number of species. Pseudomyrmex showed a great diversity (29 species), including undescribed ones. Several species had their first record in this latitude as Blepharidatta conops, Gigantiops destructor, Paraponera clavata, Megalomyrmex acauna, and Tingimyrmex mirabilis. Finally, I analyzed the Cerrado ant community trying to classify the species in guilds based on taxonomy, throphic preference, nidification habits, foraging and recruitment strategies, behavioral patterns observed on interespecific interactions, size of workers, “readiness of movement" and estimated mature colony population. I selected for this analysis those taxa associated with field observation data, considering for this purposes a total of 110 species. A cluster analysis, with Euclidean distance, and with complete linkage oriented the formation of 12 guilds: big predators, patrollers, opportunistic, cryptic, leaf cuttings, fungus growers over carcass, generalist myrmicines, aggressive arboreal, nomads, minimal specialist, cephalotines, and nectars feed dolichoderines. After that I compared two Cerrado localities, utilizing the guild model, revealing as well which species substitute others in different localities, and that the communities are functionally similar.