Submitted by Morgana Andrade (morgana.andrade@ufes.br) on 2016-04-20T18:08:45Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Dissertação - Jandira Brandao.PDF: 3676451 bytes, checksum: f81e6261408c6c253ba5df2e649db174 (MD5) / Approved for entry into archive by Patricia Barros (patricia.barros@ufes.br) on 2016-05-11T16:15:08Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Dissertação - Jandira Brandao.PDF: 3676451 bytes, checksum: f81e6261408c6c253ba5df2e649db174 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-11T16:15:08Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Dissertação - Jandira Brandao.PDF: 3676451 bytes, checksum: f81e6261408c6c253ba5df2e649db174 (MD5) / CAPES, FAPES / Considerando o forte impacto social e financeiro causado pelas fraudes em documentos, principalmente o papel-moeda, e a diversidade de métodos empregados nas falsificações, sua crescente disseminação e sofisticação, é preciso desenvolver novas metodologias para análise de documentos que sejam sensíveis e não destrutivas, pois o material examinado precisa ser preservado na íntegra para continuidade dos processos judiciais. Assim, o objetivo deste trabalho foi desenvolver uma metodologia utilizando as técnicas de Microespectroscopia Raman e Microscopia de Força Atômica, que possibilite distinguir os documentos autênticos dos fraudados e determinar os meios empregados nas falsificações, de maneira confiável, com baixo tempo de análise e sem danos às amostras. Neste estudo foram utilizadas cédulas de R$100,00 e CNH’s autênticas e fraudadas, cédulas autênticas de dólar de diferentes valores (US $ 10,00 e US $ 20,00), e cédulas autênticas de € 5,00 de diferentes fabricantes; para cada tipo de amostra (autêntica e fraudada) foram utilizados três exemplares distintos. Todas as análises foram realizadas in situ, sem qualquer preparação das superfícies, utilizando microscópio confocal Alpha 300R WITEC do NCQP/UFES acoplado com microespectroscópio Raman e microscópio de força atômica, sendo selecionadas as mesmas regiões tanto nos documentos autênticos quanto nos fraudados. O trabalho foi dividido em duas partes. A primeira parte abordou a análise das amostras utilizando AFM, através da avaliação dos parâmetros de topografia, fase e rugosidade dos diferentes papéis utilizados na fabricação desses documentos. Os resultados obtidos por AFM permitiram diferenciar os documentos autênticos (com superfícies mais uniformes e regiões topográficas características para os elementos de segurança) dos fraudados (com superfícies mais irregulares e perfil topográfico semelhante em todas as regiões), discriminar o tipo de papel utilizado nas fraudes (propriedades físico-químicas semelhantes às do papel tipo Office), e ainda, distinguir entre cédulas autênticas produzidas por diferentes fabricantes (diferença nos valores de SSK e SKU). Na segunda parte foi abordada a análise das amostras utilizando RM, através da identificação dos pigmentos utilizados na confecção dos diversos documentos. Os resultados obtidos por RM permitiram distinguir os documentos autênticos (com predominância de bandas características para o carbon black, ftalocianina de cobre, diarileto e dióxido de titânio), dos fraudados (com predominância de fluorescência e bandas características do carbonato de cálcio utilizado no tratamento do papel comercial), além de identificar o tipo de impressão utilizada nas falsificações. A combinação das duas técnicas mostrou ser promissora para a análise forense de documentos, pois fornece resultados precisos e reprodutíveis, em pouco tempo e, principalmente, sem prejuízo ao material analisado. / Considering the strong social and financial impact caused by document forgery, especially banknote, and the diversity of methods used in the forgeries, their increasing spread and sophistication, it is necessary to develop new methods for document analysis that are sensitive and non-destructive, because the material examined must be preserved in its entirety for continuity of legal proceedings. The objective of this study was to develop a methodology using the techniques of Microspectroscopy Raman and Atomic Force Microscopy, which allows to distinguish the authentic documents of counterfeit, and to determine the means employed in the forgery, that is reliable, with low analysis time and undamaged the samples. This study used authentic and counterfeit banknotes of R$ 100.00 and CNH, authentic dollar banknotes of different values ($ 10.00 and $ 20.00), and authentic banknotes of € 5.00 from different manufacturers; for each sample type (authentic and counterfeit) were used three different copies. All analyzes were performed in situ without any surface preparation, using confocal microscope Alpha 300R WITEC of NCQP / UFES coupled with Raman microspectroscope and atomic force microscope, being selected the same regions in both the authentic and counterfeit documents. The study divided into two parts. The first part dealt with the analysis of samples using AFM, by assessing the topography parameters, phase and roughness of the different papers used in manufacturing these documents. The results obtained by AFM could differentiate the authentic documents (with smoother surfaces and topographical regions characteristics for the security features) of counterfeit (over uneven surfaces and similar topographic profile in all regions), discriminate the type of paper used for forgery (physicochemical properties similar to Office type paper), and also distinguish between authentic banknotes produced by different manufacturers (difference between SSK and SKU values). In the second part, we addressed the analysis of samples using RM, through the identification of pigments used in the preparation of various documents. The results obtained by RM possible to distinguish authentic documents (with a predominance of characteristic peaks for the carbon black, copper phthalocyanine, diarylide and titanium dioxide), of counterfeit (predominantly fluorescence and calcium carbonate bands characteristic of the commercial paper treatment), and identify the type of printing used in the forgeries. The combination of the two techniques has shown promise for the forensic analysis of documents because it provides accurate and reproducible results in a short time and, above all, without prejudice to the analyzed material.

O rápido avanço tecnológico coloca a tecnologia do Si diante de um grande desafio: substituir o dielétrico de porta utilizado por mais de 40 anos em dispositivos MOSFET (transistor de efeito de campo metal-óxido-semicondutor), o óxido de silício (SiO2), por um material alternativo com maior constante dielétrica. Nesse contexto, vários materiais têm sido investigados. Nesta tese concentramos nossa atenção em três candidatos: o óxido de alumínio (Al2O3), o silicato de zircônio (ZrSixOy) e o aluminato de zircônio (ZrAlxOy). Nossos resultados experimentais baseiam-se em técnicas de análise com feixes de íons ou raios-X e de microscopia de força atômica. No caso do Al2O3, investigamos a difusão e reação de oxigênio através de filmes relativamente espessos (35 nm) quando submetidos a tratamento térmico em atmosfera oxidante, e os efeitos que esses processos provocam em filmes finos (6,5 nm) de Al2O3 depositados sobre uma estrutura SiO2/Si. Observamos que o processo de difusão-reação em filmes de Al2O3 é diferente do observado em filmes de SiO2: no primeiro caso, oxigênio difunde e incorpora-se em todo o volume do filme, enquanto que em filmes de SiO2, oxigênio difunde através do filme, sem incorporar-se em seu volume, em direção à interface SiO2/Si, onde reage. Além disso, quando oxigênio atinge a interface Al2O3/Si e reage com o Si, além da formação de SiO2, parte do Si migra em direção ao Al2O3, deslocando parte dos átomos de Al e de O. Modelos baseados em difusão e reação foram capazes de descrever qualitativamente os resultados experimentais em ambos os casos. A deposição de filmes de Al2O3 sobre Si por deposição química de camada atômica a partir de vapor também foi investigada, e uma nova rotina de deposição baseada em préexposição dos substratos de Si ao precursor de Al foi proposta. As estruturas ZrSixOy/Si e ZrAlxOy/Si (ligas pseudobinárias (ZrO2)z(SiO2)1-z e (ZrO2)z(Al2O3)1-z depositadas sobre Si) foram submetidas a tratamentos térmicos em oxigênio ou vácuo com o objetivo de investigar possíveis instabilidades. Os tratamentos térmicos não provocaram instabilidades na distribuição de Zr, mas migração e incorporação de Si no filme dielétrico foram observadas durante os dois tratamentos para ambos os materiais.

Neste trabalho estuda-se a formação de novas fases de carbono amorfo através da irradiação iônica de filmes de fulereno, a-C e a-C:H polimérico. Os efeitos da irradiação iônica na modificação das propriedades ópticas e mecânicas dos filmes de carbono irradiados são analisados de forma correlacionada com as alterações estruturais a nivel atômico. O estudo envolve tanto a análise dos danos induzidos no fulereno pela irradiação iônica a baixas fluências, correspondendo a baixas densidades de energia depositada, quanto a investigação das propriedades físico-químicas das fases amorfas obtidas após irradiações dos filmes de fulereno, a-C e a-C:H com altas densidades de energia depositada. As propriedades ópticas, mecânicas e estruturais das amostras são analisadas através de técnicas de espectroscopia Raman e infravermelho, espectrofotometria UV-VIS-NIR, microscopias ópticas e de força atômica, nanoindentação e técnicas de análise por feixe de íons, tais como retroespalhamento Rutherford e análises por reação nuclear. As irradiações produzem profundas modificações nas amostras de fulereno, a-C e a-C:H, e por conseqüência significativas alterações em suas propriedades ópticas e mecânicas. Após máximas fluências de irradiação fases amorfas rígidas (com dureza de 14 e 17 GPa) e com baixos gaps ópticos (0,2 e 0,5 eV) são formadas. Estas estruturas não usuais correspondem a arranjos atômicos com 90 a 100% de estados sp2. Em geral fases sp2 são planares e apresentam baixa dureza, como predito pelo modelo de “cluster”. Entretanto, os resultados experimentais mostram que as propriedades elásticas das novas fases formadas são alcançadas através da criação de uma estrutura sp2 tridimensional. A indução de altas distorções angulares, através da irradiação iônica, possibilita a formação de anéis de carbono não hexagonais, tais como pentágonos e heptágonos, permitindo assim a curvatura da estrutura. Utilizando um modelo de contagem de vínculos é feita uma análise comparativa entre a topologia (estrutura geométrica) de ligações C-sp2 e as propriedades nanomecânicas. São comparados os efeitos de estruturas sp2 planares e tridimensionais (aleatórias) no processo de contagem de vínculos e, conseqüentemente, nas propriedades elásticas de cada sistema. Os resultados mostram que as boas propriedades mecânicas das novas fases de carbono formadas seguem as predições do modelo de vínculos para uma rede atômica sp2 tridimensional. A formação de uma fase amorfa dura e 100% sp2 representa uma importante conquista na procura de novas estruturas rígidas de carbono. A síntese da estrutura desordenada sp2 tridimensional e vinculada aqui apresentada é bastante incomum na literatura. O presente trabalho mostra que o processo de não-equilíbrio de deposição de energia durante a irradiação iônica permite a formação de distorções angulares nas ligações sp2-C, possibilitando a criação de estruturas grafíticas tridimensionais. / The formation of new carbon amorphous phases through the ion irradiation of fullerene, a-C and polymeric a-C:H films is presented. The ion irradiation effects on the optical and mechanical properties modifications of the irradiated carbon films are analysed and correlated with the structural alterations at the atomic level. This study involves the analysis of the induced damages in C60 by the ion irradiation at low fluences, corresponding to low deposited energy densities, as well as the investigation of the physical and chemical properties in the amorphous phases obtained after irradiation of three carbon films, with high deposited energy densities. The optical, mechanical and structural properties of the samples are analysed through the Raman and FTIR spectroscopy, AFM, nanoindentation and ion beam analysis technniques such as Rutherford backscattering and nuclear reaction analysis. The irradiation produces deep modifications on the C60, a-C and a-C:H films, and, as a consequence, significant alterations in their optical and mechanical properties. After high fluences of irradiation, rigid amorphous phases with hardness of 14-17 GPa and with low optical gaps of 0,2 to 0,5 eV are produced. These unusual structures correspond to atomic arrangements with 90 to 100% of sp2 phases. In general, sp2 phases are organized in planar form and show low hardness, as predicted by the cluster model. However, the experimental results show that the elastic properties of the produced new phases are due to the creation of a three-dimensional sp2 structure. The generated high bond angle distortions by the ion irradiation induces the formation of non hexagonal carbon rings, such as pentagons and heptagons, allowing therefore the formation of curved sp2 structures. A comparative analysis between the C-sp2 bonds topology (geometric structure) and the nanomechanic properties is made using a constraint-counting model. The effect of the flat and three-dimensional (aleatory) sp2 structures on the counting of the constraints and consequently on the elastic properties of each system are analysed. The results show that the improved mechanical properties of the newly produced carbon phases follow the predictions of the constraint-counting model for an atomic three-dimensional sp2 network. The formation of a hard and 100% amorphous phase represents an important conquest in the search of new rigid carbon structures. The synthesis of a three-dimensional and constrainted sp2 disordered structure presented here is uncommon in the literature. Our work shows that the non-equilibrium process of energy deposition during ion irradiation allows the formation of angular distortions on the sp2-C bonds, making the creation of three-dimensional graphite structures possible.

O estudo das não linearidades das séries temporais da microviga de um microscópio de força atômica tem sido essencial para o desenvolvimento e aperfeiçoamento deste equipamento de ampliação de imagens. Não linearidades podem aparecer com frequência nos experimentos, afetando significativamente a resposta prevista de forma que estas instabilidades se concretizam em imagens ruins. Esta tese apresenta resultados obtidos através de uma abordagem experimental e teórica. Buscou-se aperfeiçoar modelos clássicos de osciladores do microscópio de força atômica melhorando seu comportamento caótico através da observação dos resultados dos experimentos. A identificação de sistemas é feita pelo método de espaço de estados. Outra abordagem de séries temporais obtidas através de um microscópio de força atômica torna possível a reconstrução de espaço de estados, utilizando-se de técnicas como informação mútua, falsos vizinhos e defasagem de tempo. Analisa-se também o comportamento caótico das séries temporais usando o teste 0-1 e escala indexada em quatro experimentos que resultam em um mapa que relaciona a altura que a microviga vibra com o coeficiente do teste 0-1 e com a escala indexada. / The study of time series nonlinearities of the cantilever\'s atomic force microscope has been essential to the development and improvement of this image magnification equipment. Nonlinearities may appear frequently in the experiments, significantly affecting expected response in a way that these instabilities generate bad images. This thesis presents results obtained through an experimental and theoretical approach accordingly. We attempted to improve the classical models of oscillators atomic force microscope improving its chaotic behavior by observing the results of the experiments. The system identification is made by method space state. Another approach to time series obtained through an atomic force microscope makes it possible to reconstruct space phase, using techniques such as mutual information and false neighbors delay. It is analyzed chaotic behavior time series by using the 0-1 test and scale index in four experiments resulting in a map that relates the height of cantilever deflections with the 0-1 test coefficient and the indexed scale.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:28:02Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-04-01Bitstream added on 2014-06-13T19:57:16Z : No. of bitstreams: 1 fernandesfilho_rb_me_arafo.pdf: 2830309 bytes, checksum: 66ab25e4184101488687db5ac8eb11c7 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O objetivo deste estudo foi avaliar a rugosidade superficial e o processo de corrosão do titânio comercialmente puro (Ti cp), após simular períodos de contato com fluoretos de 5 (G5), 10 (G10), 15 (G15) e 20 (G20) anos, bem como avaliar a aderência de S. mutans nestas superfícies. Para cada respectivo período, discos de Ti cp foram previamente polidos e então imersos em solução fluoretada a 0,15% (1500 ppm, pH 5,3) ou em água destilada como controle (G0). A rugosidade média (Ra), rugosidade média quadrática (Rms) e a área superficial projetada (Área) foram avaliadas por microscopia de força atômica (MFA) antes e após a imersão. As mesmas superfícies foram examinadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV e EDX) e a aderência dos S. mutans avaliada pela contagem das unidades formadoras de colônia (UFC/ml). Todos os grupos teste aumentaram significativamente a Ra, Rms e Área após a imersão em solução fluoretada. Entretanto, na comparação entre os grupos (Kruskall- Wallis), somente a Área foi estatisticamente diferente. Os grupos G10 (p=0,008), G15 (p=0,014) e G20 (p<0,001) apresentaram maior Área quando comparados com G0. A análise por MEV mostrou a presença de corrosão por pits e uma superfície irregular em todos os grupos teste. O G0 não sofreu alteração em nenhum parâmetro avaliado. O EDX mostrou a presença de compostos de Ti-FNa incorporados à superfície do G20. Na contagem das UFC/ml, o grupo G20 apresentou maior aderência que G0 e G5. Conclui-se que os íons fluoretos em baixa concentração foram capazes de promover corrosão do Ti cp em todos os grupos teste e alteraram a Área do Ti cp ao longo do tempo. Adicionalmente, a aderência bacteriana mostrou-se maior no período mais longo de exposição. / The aim of this study was to evaluate the superficial roughness and the corrosion process of commercially pure titanium Ti cp, after simulating different periods of fluoride contact: 5 (G5), 10 (G10), 15 (G15) e 20 (G20) years, as well as the adherence of S mutans in those surfaces. For each respective period, Ti cp discs were previously polished and than submersed in fluoride solution 0.15% (1500 ppm, pH 5.3) or distilled water as control group (G0). The average roughness (Ra), root mean square roughness (Rms) and scanned area (Area) were assessed for atomic force microscopy (AFM) before and after the immersion. The same surfaces were examined for scanned electron microscopy (SEM, EDX) and S mutans adherence calculated by the counting of colony forming units (CFU/ml). All test groups increased significantly the Ra, Rms and Area after the immersion in fluoride solution. However, the comparison among the groups (Kruskall-Wallis), only the area showed significant difference. The groups G10 (p=0.008), G15 (p=0.014) and G20 (p<0.001) showed higher Area compared with G0. The SEM analysis showed the presence of corrosion by pits and irregular surface in all test groups. The G0 did not change for any parameter evaluated. The EDX showed the presence of Ti-F-Na in the surface of samples from G20. In the counting of CFU/ml, the G20 resulted in higher bacteria adherence compared with G0 and G5 (ANOVA, p=0.015). In conclusion the fluoride ions in low concentration promoted corrosion in Ti cp from all test groups and altered the Area of Ti cp over the time. Moreover, the longer is the period of immersion in fluoride solution, higher is the bacteria adherence.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:19:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 BUENO_Carolina_2013.pdf: 2152454 bytes, checksum: fde5d928317281f1a9960dccbc2768a7 (MD5) Previous issue date: 2013-02-26 / Financiadora de Estudos e Projetos / The elaboration of highly-sensitive and selective functional nanobiosensors has significant applications for purposes of resilience and conservation of natural resources, to contribute on projects aimed to pointing out degraded and contaminated areas (soil and water), as well as being a quality indicator. In the present work, a nanobiosensor has been developed based on the biomimicry of the action mechanism of the herbicides in plants coupled with the Atomic Force Microscopy (AFM) tools. To sense the herbicide molecule at very low concentrations, the technique of the sensor construction was based on chemical functionalization of the surfaces of the AFM probes and substrate in order to prioritize covalent bonds and to improve the molecules flexibility, as well as to achieve reproducibility and accurate results. The architecture and molecular design of the nanobiosensor were based on the molecular spatial arrangement, binding efficiency and localization, host-guest specificity, and its binding energies which were analyzed by Molecular Docking and Molecular Dynamics Simulation. The results were based on the adhesion force (carried out by force curves data) between the AFM probe functionalized with ACCase enzyme and the substrate functionalized with herbicides. The results indicate that the specific target molecule of agrochemical was efficient, when compared with others nonspecific agrochemicals. The difference between the values of specific recognition (diclofop) and nonspecific (imazaquin, metsulfuron and glyphosate) is, on average, 90%. This evidence validates the selectivity and specificity of the nanobiosensor. This work presents the first evidence of nanolevel detection of diclofop by AFM probes sensors. / A elaboração de nanobiossensores altamente sensíveis e com seletividade funcional tem aplicações importantes para fins de resiliência e conservação dos recursos naturais que podem contribuir em projetos que visam a apontar áreas degradadas e contaminadas (solo e água), além de ser um indicador de qualidade. No presente trabalho, um nanobiossensor foi desenvolvido com base na biomimética do mecanismo de ação dos herbicidas nas plantas, juntamente com as ferramentas de Microscopia de Força Atômica (AFM). Para detectar a molécula do herbicida diclofop, a técnica da construção do biossensor se baseou na funcionalização química das superfícies de cantilevers de AFM e do substrato, onde a molécula alvo foi fixada. Através da funcionalização química dos cantilevers e substratos priorizam-se as ligações químicas, aumentando a especificidade do nanossensor. O design e arquitetura molecular do nanobiossensor foram baseados no arranjo molecular espacial, na eficiência e localização da ligação, na especificidade de interações enzima-substrato e suas energias de ligação, as quais foram analisadas por Docking Molecular e Dinâmica Molecular. Os resultados foram baseados na força de adesão (obtidos através de curvas de força) entre a ponta do AFM funcionalizada com a molécula sensora (enzima ACCase) e do substrato funcionalizado com herbicidas. Os resultados indicam que a molécula alvo do agroquímico que inibiu especificamente essa enzima foi eficiente, quando comparado com outros herbicidas não inibidores. A diferença entre os valores de reconhecimento específico (diclofop) e não específico (imazaquin, metsulfuron e glifosato) foi, em média, 90%. Esta evidência comprova a seletividade e especificidade do nanobiossensor. Este trabalho apresenta a primeira evidência da detecção ao nível molecular do diclofop por sensores de ponta de AFM.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:35:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1879397 bytes, checksum: c16c14d3a2ba0d1c37de13950124ee9d (MD5) Previous issue date: 2013-03-06 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In the last decade, the growth of quantum dots has been studied with great interest in order to learn more about the basic physics of zero dimensional confinement and also due to their application in optoelectronic devices. The quantum dot energy levels can be controlled by changing the size, shape and material used, therefore its morphology plays an important role in determination of optical and electronic properties. In this study we used the molecular beam epitaxial technique (MBE) for producing CdMnTe quantum dots on silicon (111) substrates. To produce the samples, substrate temperature, growth time and manganese concentration were varied. The morphological and structural properties of the samples were analyzed by Atomic Force Microscopy (AFM) at the Laboratório Nacional de Nanotecnologia and by x- ray diffraction using the XRD2 beam line of the Laboratório Nacional de Luz Síncrontron (LNLS), in Campinas. The results showed that the substrate temperature influences the size dispersion of the islands, the growth time changes the size and the quality and the concentration of manganese affects mainly the quality of the quantum dots. / Na última década, tem-se estudado com grande interesse o crescimento de pontos quânticos com o intuito de conhecer mais sobre a física básica do confinamento zero dimensional e também devido a sua aplicação em dispositivos óptico-eletrônicos. Os níveis de energia podem ser controlados mudando o tamanho, a forma e o material utilizado, sendo assim a morfologia do ponto quântico desempenha um papel importante na determinação das propriedades ópticas do material estudado. Neste trabalho foi utilizada a técnica de crescimento epitaxial por feixe molecular (MBE) para a produção de pontos quânticos do semicondutor magnético diluído CdMnTe sobre substratos de silício (111). Para a produção das amostras, foram variados a temperatura do substrato, o tempo de crescimento e concentração de manganês. As propriedades morfológicas e estruturais das amostras foram analisadas através de Microscopia de Força Atômica (AFM) no Laboratório Nacional de Nanotecnologia, e através de difração de raios-x utilizando a linha XRD2 do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS), em Campinas. Os resultados mostraram que a temperatura do substrato influencia na dispersão de tamanhos das ilhas, o tempo de crescimento altera o tamanho e a qualidade e a concentração de manganês influencia principalmente a qualidade dos pontos quânticos.

A Restauração de Imagens é uma técnica que possui aplicações em várias áreas, por exemplo, medicina, biologia, eletrônica, e outras, onde um dos objetivos da restauração de imagens é melhorar o aspecto final de imagens de amostras que por algum motivo apresentam imperfeições ou borramentos. As imagens obtidas pelo Microscópio de Força Atômica apresentam borramentos causados pela interação de forças entre a ponteira do microscópio e a amostra em estudo. Além disso apresentam ruídos aditivos causados pelo ambiente. Neste trabalho é proposta uma forma de paralelização em GPU de um algoritmo de natureza serial que tem por fim a Restauração de Imagens de Microscopia de Força Atômica baseado na Regularização de Tikhonov. / Image Restoration is a technique which has applications in several areas, e.g., medicine, biology, electronics, and others, where one of the goals is to improve the final appearance of the images of samples, that have for some reason, imperfections or blurring. The images obtained by Atomic Force Microscope have blurring caused by the interaction forces between the tip of the microscope and the sample under study. Moreover exhibit additive noise caused by the environment. This thesis proposes a way to make a parallelization on a GPU of a serial algorithm of which is a Image Restoration of Images from Atomic Force Microscopy using Tikhonov Regularization.

Diferentes nanoestruturas formadas em dióxido de titânio possuem grande influência nas propriedades de uma ampla variedade de aplicações. Em alguns casos é desejável produzir uma estrutura porosa com uma fase rutilo estável, ou em outros uma estrutura tubular com uma fase metaestável anatase. A transformação de uma estrutura porosa para uma tubular ainda não é completamente entendida, contudo muitos avanços foram realizados no sentido de entender a cinética físicoquímica para a formação destes materiais. As transformações de fase rutilo-anatase são conhecidas por serem afetadas pela influência da temperatura. Vários métodos são conhecidos por formar nanoestruturas, como sol-gel e Deposição Química por Vapor (CVD). O foco deste trabalho é criar nanoestruturas através de uma célula eletroquímica por anodização. A anodização tem se mostrado como uma técnica com custo reduzido para produção de materiais nanoestruturados, e que possui um grande controle sobre variáveis relacionadas ao processo. Contudo, os efeitos das variáveis de controle sobre as estruturas produzidas ainda não foram totalmente entendidos e correlacionados. Com isso, torna-se necessário detalhar o processo de formação de poros/tubos relacionando-os com parâmetros como: tensão aplicada, concentração eletrolítica, tratamento térmico e tamanho de grão. Amostras massivas (folha) e na forma de filmes de titânio comercialmente puro foram submetidas ao processo de anodização e analisados por MEV, DRX e ERD. / Different nanostructures formed in TiO2 possess great influence in the properties of a wide variety of applications. In some cases the phase rutile is desirable to produce a porous structure with a steady phase, or in others a tubular structure with a metastable phase anatase. The transformation of a porous structure or a tubular is not yet completely understood, however many advances had been carried through to understand the physicist-chemistry kinetic in the formation of these materials. The transformation of phase rutile/anatase is known by being affected by the influence of the temperature. Some methods are known by forming nanostructures, as Sol-Gel and Chemical Vapor Deposition. The focus of this work is to create nanostructures through an electrochemical cell using anodization method. The anodizing technique has shown as to be inexpensive to produce nanostructured materials, and gives a great control over a number of variables related to the process. However, the effect of the control variables on the produced structures had not been yet fully understood and correlated. With this, is necessary to detail the process of formation of pores/tubes, and relate the formation with parameters as: applied tension, electrolytic concentration, thermal treatment and grain influence. Bulk and films of commercially pure titanium had been submitted to the anodizing process and analyzed by SEM, XRD and DRS techniques.

Este trabalho apresenta um estudo sobre a morfologia de filmes finos de polianilina, fabricados por diferentes processos e depositados sobre diferentes substratos pela técnica de microscopia de força atômica (AFM). Os processos usados para a fabricação dos filmes foram o de espalhamento fluido, o de centrifugação, o de auto montagem e o eletroquímico. Os substratos usados foram: vidro, ouro/cromo/vidro, quartzo, ITO, silício e mica. Além da análise visual da qualidade dos filmes, ou seja, do grau de recobrimento do substrato e da uniformidade dos filmes, foram feitas análises de parâmetros quantitativos através de medidas de rugosidade. Usando modelos de crescimento como o de deposição balística e de análise de rugosidade, como o da densidade do espectro de potência, (transformada de Fourier da rugosidade da imagem em função da freqüência espectral) em superfícies auto-afins, foram obtidos parâmetros como: expoente de rugosidade, comprimento característico de correlação e dimensão fractal. Apesar dos filmes de polianilina serem sistemas extremamente complexos, - compostos de macromoléculas formando uma estrutura semicristalina - os parâmetros obtidos por esses modelos, que foram elaborados para sistemas bem mais simples, deram resultados muito bons e auto-coerentes. Como conclusão, mostramos que a conjuminação da técnica de microscopia de força atômica com esses modelos compõem um método poderoso para o estudo de filmes finos orgânicos. / This work presents a detailed study about the characteristic of thin films of polyaniline, fabricated by different methods and deposited over different substrates using Atomic Force Microscopy technique (AFM). The processes used for film depositions were casting, spin-coating, self-assembly, and the electrochemistry methods. The substrata used were: glass plates, gold/chromium/glass, quartz, ITO, silicon, and mica. Besides the visual analysis, that observes the film uniformity and verifies the coating degree of the substratum, the application of some mathematical models was employed to obtain quantitative parameters about the roughness of the film surfaces. From the ballistic deposition model, developed to explain growing processes, and the power spectrum density that takes the Fourier transform of the roughness in function of the spectral frequency, both developed for self-affine surfaces, it was obtained parameters as: the roughness exponent, the correlation characteristic length, and the fractal dimension. Despite the highly complex structure of the polyaniline - composed by macromolecules forming a semicrystalline structure- the obtained parameters by such models developed for very simple systems, provided reasonable and self-coherent results. As a final result of this work we showed that the synergy between the AFM technique and the above mentioned models compose a powerful method for the study of thin organic films.