Made available in DSpace on 2016-06-02T19:19:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SILVA_Aline_2012.pdf: 2959100 bytes, checksum: 9f2bf0e35d98a1f69bb1ccdb9eb0ef20 (MD5) Previous issue date: 2014-04-10 / Universidade Federal de Minas Gerais / The use of herbicides has increased considerably in recent years and as a consequence, it has also been an increased exposure of ecosystems and human life to these highly toxic compounds. The study and development of metolodologies with greater sensitivity, which aims at the detection of these pesticides, are becoming extremely relevant. Thus, this study aimed to study the development of a nanobiosensor applying functionalized AFM tips and Atomic Force Spectroscopy (AFS) for detection of herbicides imazaquin and metsulfuronmethyl, ALS inhibitors. We studied the force and work of adhesion between AFM tips, unmodified and chemically modified by immobilization of ALS, and substrates contaminated with imazaquin and metsulfuron-methyl. In addition, the tips were characterized by infrared spectroscopy (FTIR) and scanning electron microscopy (SEM). It was possible to see differences between the tips functionalized and not functionalized, analyze the properties of each individual and develop a nanobiosensor for detection of herbicides. / A utilização de herbicidas vem aumentando consideravelmente nos últimos anos e, como consequência, tem-se também um aumento da exposição dos ecossistemas e da vida humana a esses compostos altamente tóxicos. O estudo e desenvolvimento de metolodologias com maior sensibilidade, no que visa à detecção desses pesticidas, vêm se tornando extremamente relevante. Dessa forma, este trabalho teve como objetivo estudar o desenvolvimento de um nanobiossensor, aplicando pontas de AFM funcionalizadas e Espectroscopia de Força Atômica (AFS), para detecção dos herbicidas imazaquin e metsulfuron-metil, inibidores da enzima ALS. Estudou-se a força e o trabalho de adesão entre pontas de AFM, não modificadas e modificadas quimicamente através da imobilização da ALS, e substratos contaminados com os herbicidas imazaquin e metsulfuron-metil. Além disso, as pontas foram caracterizadas por espectroscopia no infravermelho (FTIR) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados possibilitaram constatar diferenças entre as pontas funcionalizadas e não funcionalizadas, analisar as propriedades individuais de cada uma, bem como desenvolver um nanobiossensor para detecção de herbicidas.

Nanofios semicondutores de óxido metálico apresentam enorme potencial em aplicações de nano-sensoriamento de diferentes gases e substâncias químicas e biológicas, bem como na aplicação a detectores UV-visível. Neste trabalho, desenvolvemos e aperfeiçoamos a síntese de nanofios de ZnO em substratos de safira (001), silício (111) e silício (100) sob diferentes concentrações de oxigênio usando o processo de transporte de vapor-liquido-sólido (VLS). No presente trabalho, investigamos a influência da concentração de oxigênio no crescimento de nanofios de ZnO por Espectroscopia de Fotoluminescência a temperatura variável com a finalidade de estudo da mudança na concentração de defeitos. Apresentamos, ainda, caracterizações elétricas (IxV e Ixt) de nanoestruturas de ZnO sob diferentes pressões com o objetivo de estudar os defeitos envolvidos nos processos de transportes eletrônicos. Por último, propomos o desenvolvimento de micro-contatos através da técnica de microfeixe iônico e através de nanolitografia por feixe de elétrons com a finalidade de aplicações a sensores químicos, gasosos e fotodetectores. / Metal oxide nanowires semiconductors have enormous potential in high-sensitive, fast and selective sensing applications. It may be used to selectively detect different gases, chemical and biological substances and also in UV-visible photodetectors. The described processes involve the synthesis as well as the characterization of ZnO nanowires grown on sapphire (001), silicon (100) e silicon (111) substrates by the Vapor-liquid-solid transport method. In the present work, we describe the influence of oxygen concentration introduced in the growth step measured by photoluminescence at variable temperature to demonstrate the change in defect levels emission (DLE). Furthermore, we have shown electrical characterization (IxV and Ixt) in order to study the ambient effect for transport mechanisms in ZnO nanowires. We also report the development of crucial steps in the fabrication for an upcoming ZnO nanowire sensor device (gas, chemical and photodetector) using lithography techniques such as ion micro-beam and electron beam with the purpose of fabricating metallic micro-pads.

Nanofios semicondutores de óxido metálico apresentam enorme potencial em aplicações de nano-sensoriamento de diferentes gases e substâncias químicas e biológicas, bem como na aplicação a detectores UV-visível. Neste trabalho, desenvolvemos e aperfeiçoamos a síntese de nanofios de ZnO em substratos de safira (001), silício (111) e silício (100) sob diferentes concentrações de oxigênio usando o processo de transporte de vapor-liquido-sólido (VLS). No presente trabalho, investigamos a influência da concentração de oxigênio no crescimento de nanofios de ZnO por Espectroscopia de Fotoluminescência a temperatura variável com a finalidade de estudo da mudança na concentração de defeitos. Apresentamos, ainda, caracterizações elétricas (IxV e Ixt) de nanoestruturas de ZnO sob diferentes pressões com o objetivo de estudar os defeitos envolvidos nos processos de transportes eletrônicos. Por último, propomos o desenvolvimento de micro-contatos através da técnica de microfeixe iônico e através de nanolitografia por feixe de elétrons com a finalidade de aplicações a sensores químicos, gasosos e fotodetectores. / Metal oxide nanowires semiconductors have enormous potential in high-sensitive, fast and selective sensing applications. It may be used to selectively detect different gases, chemical and biological substances and also in UV-visible photodetectors. The described processes involve the synthesis as well as the characterization of ZnO nanowires grown on sapphire (001), silicon (100) e silicon (111) substrates by the Vapor-liquid-solid transport method. In the present work, we describe the influence of oxygen concentration introduced in the growth step measured by photoluminescence at variable temperature to demonstrate the change in defect levels emission (DLE). Furthermore, we have shown electrical characterization (IxV and Ixt) in order to study the ambient effect for transport mechanisms in ZnO nanowires. We also report the development of crucial steps in the fabrication for an upcoming ZnO nanowire sensor device (gas, chemical and photodetector) using lithography techniques such as ion micro-beam and electron beam with the purpose of fabricating metallic micro-pads.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The stability and electronic properties of antisities, vacancies and substitutional Si and C impurities in GaN nanotubes are studied using spin-polarized density functional theory within the local density approximation (LDA) to the exchange-correlation functional. We investigated these defects in both nanotubes the zigzag (10,0)and the armchair (6,6), which have 10.4 and 11.2 Å in diameter, respectively. These nanotubes are semiconductors and energetically metastable with respect to the GaN bulk phase, the zigzag have a direct band gap while the armchair an indirect one. Our results show that antisities have lower formation energies in nanotubes as compared with the bulk GaN. For both chiralities, the NGa antisities introduce an occupied level and GaN antisities an empty and two occupied levels within the band gap. For nitrogen vacancies (VN), in the equilibrium geometry, two Ga atoms have their bonds reconstructed forming a pentagon and the other Ga atom remain with a dangling bond. In the minimum energy configuration, the gallium vacancy (VGa) have a more complex reconstruction: two N atoms have their bonds reconstructed forming a N −N dimer and the other N atom bonds to a Ga atom nearest neighbor to the VGa site that moves in direction to the empty site (vacancy). Vacancies are energeticaly less favorable as compared with antisities and the defective level into the band gap present a spin splitting giving rise to a net magnectic moment of 1 μB. Substitutional C and Si impurities have the lowest formation energy between the studied defects, being negative for Si in a Ga site. For the impurities in a N site (SiN and CN) a deep acceptor level with a spin splitting around 0.8 eV is observed. The impurities in a Ga site (SiGa and CGa) exhibit donor properties, suggesting the formation of defect-induced n-type GaN nanotubes. / Usando o formalismo do funcional da densidade com polarização de spin e a aproximação da densidade local para o termo de troca-correlação, estudamos a estabilidade e as propriedades eletrônicas de defeitos do tipo antisítios, vacâncias e impureza substitucional de C e Si em nanotubos de GaN. Investigamos esses defeitos em dois nanotubos; no nanotubo zigzag (10,0) com diâmetro de 10,4 Å e no nanotubo armchair (6,6) com diâmetro de 11,2 Å. Os cálculos de energia total apresentam que estes nanotubos são energeticamente metaestáveis, com respeito a fase cristalina do GaN. Os cálculos de estrutura eletrônica apresentam que são semicondutores, onde o nanotubo zigzag possui gap direto e o armchair indireto. Obtivemos que os antisítios possuem energia de formação mais baixa em nanotubos com relação aos respectivos defeitos no cristal de GaN e observamos que para ambas as quiralidades o antisítio NGa origina um nível ocupado no gap e o antisítio GaN um vazio e dois ocupados. Para a vacância de nitrogênio (VN) na geometria de equilíbrio duas das três ligações pendentes recombinam-se formando um pentágono e um átomo permanece com uma ligação pendente. Na configuração de mínima energia para a vacância de gálio (VGa) obtivemos que dois átomos de N formam um dímero N − N enquanto que o terceiro liga-se a um átomo de Ga segundo vizinho ao átomo que foi removido, que passa a ficar tetracoordenado. Energeticamente as vacâncias são menos favoráveis que os antisítios (energia de formação mais alta) e com relação as propriedades eletrônicas, os níveis de defeito apresentam um desdobramento de spin dando origem a um momento magnético de 1μB. Impurezas apresentam as menores energia de formação em relação aos defeitos estudados e os resultados da estrutura eletrônica apresentam que quando as impurezas estão substitucionais a um átomo de N (SiN e CN) temos um nível aceitador e profundo, apresentando uma separação de spin em torno de 0,8 eV. No caso da impureza estar substitucional a um átomo de Ga (SiGa e CGa) temos a formação de um nível doador e raso, indicando a possibilidade de obtermos semicondutores do tipo n através de dopagem.

Orientador: Varlei Rodrigues / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-28T03:02:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rodrigues_KevinLiu_M.pdf: 15717954 bytes, checksum: 0231043634d153e2ddc45e00a8630aaa (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: O estudo de nanopartículas é desafiador devido à complexidade destes sistemas, que estão na interface entre o pequeno e o grande. A física dos sólidos deixa de valer em muitas das partículas menores devido ao alto grau de confinamento, e a fração de átomos de superfície para átomos no núcleo. Devido à natureza pequena dos \textit{clusters}, as medidas realizadas nestes sistemas são medidas de alto grau de precisão. Com o objetivo de caracterizar feixes de fontes de agregados de maneira rápida e acessível, um circuito capacímetro é utilizado para medir a influência da deposição de nanopartículas na região dielétrica de um capacitor, uma proposta em aberto na área de nanopartículas. Como essa medida captura a contribuição de inúmeros agregados diferentes, todos depositados na região dielétrica do capacitor, um filtro seletor de massas pode ser utilizado para estreitar a largura da distribuição de tamanhos e obter a influência causada por esse tamanho específico apenas. Neste trabalho será apresentado o projeto para a implementação de um filtro com esse propósito, original de Issendorf e Palmer, cujo princípio de operação é o tempo de voo das partículas, e tem resolução esperada de uma parte em quarenta. Medidas de capacitância também foram realizadas na tentativa de caracterizar a variação da capacitância em função da quantidade de material depositado, com resultados promissores, mas que requerem um maior refinamento das medidas. Os nanoagregados foram produzidos depositados e analisados no Grupo de Física de Nanossistemas e Materiais Nanoestruturados (GFNMN) da física da Unicamp / Abstract: The study of nanoparticles is a challenging one because of the complexity of these systems, which lie on the interface between the small and the big. By that it is meant that many crystals and solids approximations cease to work, and confinement effects begin to appear, as well as surface phenomena which gain strength as surface to volume atoms increase. Due to the small particle sizes, measurements become increasingly difficult, requiring higher and higher precision techniques. With the objective of quickly characterizing beams produced by nanoaggregates sources, a capacitance measuring circuit was created with the intent of measuring the influence of the aggregates on the dielectric constant of the medium between the electrodes, a technique which has not been applied to cluster beams yet. In combination with the capacitance measurements, a mass selecting device was built in order to make the capacitance measurements reflect only a narrow mass distribution, allowing the study of properties of a single cluster size provided they are small enough. In this study will be discussed the project for such a mass filter, original by Issendorf and Palmer, and its implementation on a cluster source. Its principle of operation is the time of flight mass spectrometry, and its projected resolution of about one part in forty. Capacitance measurements were also performed to try and characterize the capacitance change as a function of the density of deposited material. The results were promissing but require further refinement for a strong correlation. All the particle beams were produced at the cluster source operating at the GFNMN group at the department of applied physics at IFGW Unicamp / Mestrado / Física / Mestre em Física / 2011/15018-7 / FAPESP

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:19Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-02-20Bitstream added on 2014-06-13T19:27:30Z : No. of bitstreams: 1 kasama_dy_me_sjrp.pdf: 2392559 bytes, checksum: 97410d6af14f5587b05c598ca84a15f0 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / O Processamento de Língua Natural (ou PLN) tem sido objeto de estudo de pesquisadores das mais diversas áreas do conhecimento. O léxico é, sem sombra de dúvida, elemento essencial para o tratamento automático de dados lingüísticos, sendo a sua análise semântica fator crucial para um efetivo processamento computacional que, não raro, encontra barreiras em questões ligadas a uma representação semântica eficaz e que permita ser representada em linguagem de máquina. Na Terminologia, esse tratamento semântico favorece o estabelecimento de relações existentes entre unidades lexicais especializadas, e determina a elaboração de definições terminológicas coerentes e representativas ao campo de especialidade ao qual pertencem. Nesse sentido, propomos neste trabalho traçar uma estrutura conceitual do domínio da Nanociência e Nanotecnologia, em língua portuguesa do Brasil, visando a criação do que modernamente se conhece por ontologias, cujos preceitos nortearam o desenvolvimento desta pesquisa. Aliada a essas práticas, encontra-se a importância da adoção de um modelo que permita representar formalmente as relações semânticas existentes entre os diversos termos que compõem essa área técnico-científica. A busca por essas unidades lexicais especializadas e suas relações deu-se em um córpus formado por textos de tipologia diversa, com o auxílio de ferramentas computacionais – de extração semiautomática de termos e um processador de córpus. A modelagem do domínio em questão e sua representação em uma linguagem corrente e atual (a saber, a linguagem OWL) fez-se com o auxílio da ferramenta Protégé. Defende-se neste trabalho a necessidade, cada vez mais crescente, da adoção de métodos eficazes para o delineamento de estruturas conceituais a fim de executar tarefas computacionais utilizando informação lingüística. Espera-se ainda... / Natural Language Processing (or NLP) has been an object of study by researchers from different fields of knowledge. Lexicon is undoubtedly an essential element for the automatic processing of language data, and its semantic analysis is a crucial factor for an effective computational processing that as often as not finds barriers in matters concerning a productive semantic representation in machine language. In terminology, this semantic treatment favors the establishment of relations between specialized lexical units and determines the development of consistent terminological definitions that may represent the field of expertise to which they belong. Accordingly, what we propose in this work is to provide a conceptual structure of the specialized subject field of Nanoscience and Nanotechnology, in Brazilian Portuguese language, aimed at creating the modernly so-called ontologies, whose principles guided the development of this research. In addition to such practices, it is important to adopt a model which allows a formal representation of the semantic relations between the terms in this domain. The specialized lexical units and the semantic relations were extracted semiautomatically from a corpus, compiled with different types of texts, using a term extractor and a corpus processor. The modeling of the area concerned and its representation in a current language (i.e., OWL language) was possible with the aid of Protégé tool. We support in this work the increasing need to adopt effective methods for the design of conceptual structures in order to carry computational tasks using linguistic information. We hope that this work will strengthen the dialogue between linguists, computational and information scientists.

Os produtos naturais constituem uma das fontes mais promissoras para o descobrimento de novos ativos na terapêutica do câncer. O carcinoma de laringe é um dos mais comuns tipos de câncer envolvendo as áreas de cabeça e pescoço, e apresenta elevada taxa de morbidade e mortalidade em pacientes com estágio avançado. Terapias alternativas e/ou adjuvantes para o tratamento deste tipo de câncer representam uma necessidade emergente. Uma das alternativas mais promissoras é o desenvolvimento de nanocarreadores contendo ativos antitumorais. Araucaria angustifolia (Bert. O Kuntze) pertence à família Araucariaceae e é uma planta reconhecidamente medicinal. Seus estróbilos femininos dão origem a pinha, constituída por pinhões (sementes verdadeiras) e brácteas (sementes não desenvolvidas). O objetivo do presente estudo foi avaliar o efeito antiproliferativo do extrato aquoso de brácteas de A. angustifolia (EAA) em células tumorais de laringe HEp-2 e seus mecanismos de ação. Além disso, a possibilidade de associar o EAA a nanoesferas (NE) a fim de potencializar seu efeito antitumoral também foi investigado. A análise química por meio de Espectrometria de Massas de Alta Resolução evidenciou a presença majoritária de polifenóis no EAA. Os resultados mostraram que o EAA induziu citotoxicidade nas células tumorais HEp-2 através de dois diferentes ensaios de viabilidade celular (ensaio de MTT e de exclusão do corante Trypan blue). No entanto, o mesmo não foi capaz de induzir citotoxicidade significativa em células normais HEK-293, utilizadas como controle, indicando um efeito diferencial seletivo do EAA sobre as células tumorais. As células HEp-2 tratadas com EAA apresentaram níveis aumentados de peroxidação lipídica, danos oxidativos a proteínas e aumento da produção de ON, juntamente com depleção das defesas antioxidantes superóxido dismutase (Sod) e catalase (Cat). Além disso, o EAA induziu danos ao DNA, juntamente com fragmentação nuclear e condensação da cromatina nestas células. Alterações nos marcadores epigenéticos, como hipometilação do DNA e redução da atividade de DNMT1 foram também observadas. A exposição das células tumorais ao extrato aumentou a expressão de proteínas apoptóticas de via intrínseca mitocondrial, mediada pela ativação da proteína Bax, liberação de AIF e foi independente da ativação de p53. O EAA modificou o metabolismo energético das células tumorais, elevando os níveis de piruvato desidrogenase (PDH) e estimulando a fosforilação oxidativa mitocondrial. Embora tenha ativado a mitocôndria destas células, o mesmo causou falhas no potencial de membrana mitocondrial (ΔΨm), juntamente com diminuição dos níveis de proteínas dos complexos I e III da CTE, inibição da atividade do complexo I, produção de ERO e depleção de ATP. A associação do EAA à NE permitiu a obtenção de sistemas com tamanho de partícula inferior a 200 nm, índice de polidispersibilidade abaixo de 1, potencial zeta negativo e pH estável pelo período de 30 dias, na condição testada. No entanto, a taxa de associação obtida foi baixa (19%), indicando a necessidade de futuros estudos a fim de aumentar a eficiência de incorporação do extrato. As NE per se demonstaram capacidade de reduzir a viabilidade de células tumorais e induzir alterações redox, sensibilizando estas células, demonstrando ser um possível carreador para a vetorização de ativos antitumorais. O conjunto de dados deste estudo demonstra a potencialidade dos compostos presentes nas brácteas de A. angustifolia para o desenvolvimento de novas estratégicas terapêuticas para o câncer. / Submitted by Ana Guimarães Pereira (agpereir@ucs.br) on 2016-12-19T15:24:14Z No. of bitstreams: 1 Tese Cátia dos Santos Branco.pdf: 11116932 bytes, checksum: 02a668c3fc8a7376e3031fe7b838d152 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-12-19T15:24:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese Cátia dos Santos Branco.pdf: 11116932 bytes, checksum: 02a668c3fc8a7376e3031fe7b838d152 (MD5) Previous issue date: 2016-12-19 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, CAPES. / Natural products are among one of the most promising fields in finding new active substances in cancer therapy. Laryngeal carcinoma is one of the most common cancers affecting the head and neck regions, and is associated with high morbidity and mortality in patients with the advanced stage. Alternative and/or complementary therapies for treating this cancer represents an emerging need. One of the most promising alternatives is the development of nanocarriers containing antitumor substances. Araucaria angustifolia (Bert. O Kuntze) belongs to Araucariaceae family and it is recognized as medicinal plant. Female strobilus originates the pinecone, which contains seeds and undeveloped seeds, commonly known as bracts. The aim of this study was to evaluate the antiproliferative effects of A. angustifolia bracts aqueous extract (AAE) in HEp-2 cancer cells and its action mechanisms. Moreover, the possibility to associate AAE in nanospheres (NS) to improve its antitumor effect was also investigated. Chemical analysis using High Resolution Mass Spectrometry (HRMS) revealed the major presence of polyphenols in AAE. The results showed that AAE induced cytotoxicity in HEp-2 cells, by using two differents approaches (MTT and Trypan blue assays). However, the extract was not able to induce significant cytotoxicity in HEK-293 normal cells used as control, indicating a selective differential effect of AEE in tumor cells. HEp-2 treated cells presented high levels of lipid peroxidation, oxidative damage to proteins and increment on NO production, along with depletion on antioxidante defenses superoxide dismutase (Sod) and catalase (Cat). In addition, AAE induced DNA damage, nuclear fragmentation and chromatin condensation in these cells. Epigenetic alterations, such as DNA hypomethylation and DNMT1 activity were also observed. Cell exposition to the AAE increased expression of proteins of the mitochondrial intrinsic pathway, via Baxtriggered, along with AIF release, and it is independent of p53 incitement. AAE changed energetic metabolism of cancer cells, increasing levels of pyruvate dehydrogenase (PDH) and stimulating mitochondrial oxidative phosphorylation. Although it enabled the mitochondria of these cells, the extract caused loss of mitochondrial membrane potential (ΔΨm), reduction on protein expression levels of complex I and III, inhibition of complex I activity, ROS generation and ATP depletion. The association of EAA to NS allowed obtaining systems with particle size lower than 200 nm, polydispersity index less than 1, negative zeta potential and pH stable for the period of 30 days, under tested condition. However, the association rate obtained was low (19%); therefore, further studies are needed to improve AAE encapsulation. The NS per se demonstrated ability to reduce the viability of tumor cells and induce redox stress, sensitizing these cells, proving to be a possible carrier for delivery of antitumor substances. The data set of this study demonstrates the potentiality of the compounds present in the A. angustifolia bracts for the development of new therapeutic strategies for cancer.

Orientador: Prof. Dr. Marcelo Oliveira da Costa Pires / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física - MNPEF, 2017. / Vivemos em um mundo na qual materiais, processos e produtos são elaborados por nanociência e por nanotecnologia e, portanto, o fruto dessa tecnologia e dessa ciência está presente no cotidiano dos alunos. Nesse cenário, é importante os alunos conhecerem esse saber de forma crítica e a escola é o local onde esse evento deve ocorrer. A fim de levar o conhecimento de parte da física existente na nanociência e nanotecnologia, elaboramos um produto educacional constituído de uma sequência de aula, dois experimentos, um vídeo e uma feira de ciência. Para o desenvolvimento do produto usamos, como metodologia pedagógica, os três momentos pedagógicos de Delizoicov et al. [1] e propomos, na sequência didática, uma atividade interdisciplinar com a sociologia. Aplicamos o produto educacional em uma turma de 39 alunos do Ensino Médio em uma escola estadual de período integral do município de Cajamar. Pela apresentação dos alunos na feira de ciência, concluímos que, de fato, ocorreu uma aprendizagem significativa da física nanométrica. / We live in a world in which materials, processes and products are elaborated by nanoscience and nanotechnology and, therefore, this technology and this science are presented in the daily life of the students. In this scenario, it is important for students to know this knowledge critically and the school is the place where this event should occur. In order to bring the knowledge of physics behind nanoscience and nanotechnology, we developed an educational product consisting of a lesson sequence, two experiments, a video and a science fair. For the development of the product we use, as pedagogical methodology, known as the three pedagogical moments by Delizoicov et al. [1] and we propose, in lesson sequence, an interdisciplinary activity with sociology. We applied the educational product in a class of 39 high school students in a full-time state school located in Cajamar county. By the presentation of the students at the science fair, we concluded that, in fact, a significant learning of nanometric physics occurred.

Orientador: Edison Zacarias da Silva / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-09T02:46:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Faccin_GiovaniManzeppi_M.pdf: 18605908 bytes, checksum: 754a46d31802e007eede531e959a8d17 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: A presente dissertação tem como proposta iniciar o desenvolvimento de um sistema de softwares para a simulação multiescala de materiais, com foco na nanociência. Para esta finalidade um sistema de dinâmica molecular foi construído partindo-se do zero. A partir deste sistema, diversas aplicações foram feitas em problemas envolvendo o estudo de propriedades térmicas e estruturais de pequenos aglomerados metálicos, assim como a evolução de fraturas dinâmicas. Uma vez validado o sistema através destes cálculos, alguns componentes necessários ao acoplamento dinâmico entre a escala de estrutura atômica, modelada através da dinâmica molecular, e a escala de meios contínuos, modelada através do método dos elementos finitos, foram desenvolvidos. A partir destes componentes, algumas simulações ilustrativas do funcionamento do acoplamento entre escalas foram então realizadas / Abstract: The present work's objetive is the development of a software system for the multiscale simulation of materials focused on nanoscience applications. To achieve this goal, a molecular dynamics system was built from scratch. Using this system, the structural and thermal properties of small metallic clusters and also the problem of dynamic fracture were studied. Once the system was validated with these problems, some components necessary to the coupling between the atomic scale, modelled through molecular dynamics, and the continuum scale, modelled through the finite element method, were developed. Using these components, simulations that illustrate the coupling between scales were then performed. / Mestrado / Física da Matéria Condensada / Mestre em Física

Orientador: Daniel Mario Ugarte / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-15T02:39:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oiko_VitorToshiyukiAbrao_M.pdf: 7596860 bytes, checksum: c9ed7c1eff25bf830795b90b88bdc6fa (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: O estudo de nano-sistemas tem atraído grande atenção nos últimos anos, principalmente devido às suas possíveis e novas aplicações tecnológicas. Muitos esforços têm sido feitos nessa área, porém há ainda várias questões em aberto com relação à compreensão de nanoestruturas. Um dos principais desafios diz respeito à manipulação e o posicionamento controlado de nano-objetos, juntamente com a quantificação das forças envolvidas e a caracterização das propriedades mecânicas em nanoescala. Muitos avanços foram atingidos com a combinação de técnicas de microscopia de força atômica (AFM). Infelizmente nestes experimentos o sensor de forças também é utilizado para gerar uma imagem da amostra. Assim não é possível visualizar o nano-sistema ao mesmo tempo em que ele é submetido a algum esforço mecânico. Outros experimentos são realizados in situ em microscópios eletrônicos onde são utilizados porta-amostras especiais com sensores de força de microscópios de AFM.Combina-se dessa forma a capacidade de se observar diretamente o nano-sistema com a de aplicar e medir forças em sistemas nanométricos. Nesta dissertação é estudada então uma alternativa para a fabricação de um sensor de forças baseado no uso de diapasões de quartzo (tuning forks). Esse sensor deverá ser utilizado em experimentos de nanomanipulação. Este projeto abordou todos os aspectos necessários à instrumentação, desenho, construção e implementação do sensor. O sensor foi acoplado a um nanomanipulador que opera dentro de um microscópio eletrônico de varredura de alta resolução. Com essa montagem, realizaram-se experimentos preliminares de manipulação e deformação de nanofios semicondutores (InP, de alguns mícrons de comprimento, e de 50-200 nm de diamêtro). As forças foram quantificadas baseando-se nas imagens de microscopia dos fios sendo deformados e utilizando um modelo teórico de deformações elásticas. Esses valores foram correlacionados com as variações das curvas de ressonância do tuning fork, para finalmente obter a calibração do sensor de forças. O sistema permite medir forças com uma sensibilidade de 0:5m N baseando-se somente nas mudanças dos sinais elétricos utilizados para alimentar o diapasão de quartzo / Abstract: The study of nanosystems has attracted great attention in recent years, mainly due to their novel possible technological applications. Many efforts have been made in this area, however there are still several open questions concerning the comprehension of such systems. One of the biggest challenges is the manipulation and the controlled positioning of nano-objects, together with the quantification of the forces involved and the mechanical characterization at the nanoscale. Many advances have been achieved with the combination of atomic force microscopy (AFM) techniques. Unfortunately, in these experiments the force sensor is also applied to generate the sample's images. It doesn't allow the system's visualization simultaneously with the stress application. Other experiments are performed in situ electron microscopes where special sample-holders with AFM cantilevers are used. It combines then the ability of observing the nanosystem directly to the possibility of applying and measuring forces in nanometric scale. In this dissertation it is studied an alternative to the fabrication of a force sensor based on quartz tuning forks. This sensor will be used on nanomanipulation experiments. The project covered all the aspects necessary to the sensor's instrumentation, design, construction and implementation. The sensor was attached to a nanomanipulator that operates inside a high resolution scanning electron microscope. Semiconductor nanowires (InP, a few microns in length and 50-200nm in diameter) were manipulated and deformed with this experimental setup. The force quantification was based on microscopy images of the deformed nanowires and on theoretical model of elastic deformations. The force values were correlated with the variations of tuning fork's resonant curves in order to obtain a calibration curve for the sensor. Sensitivity of 0:5m N were achieved based only on changes on electrical signals fed to the quartz tuning fork / Mestrado / Física da Matéria Condensada / Mestre em Física