Este trabalho tem como objetivos projetar, construir e caracterizar experimentalmente metamateriais quirais bi-planares para faixa de micro-ondas com o objetivo de investigar a rotação de campo como transdutor em aplicações de biossensoriamento. As estruturas metamateriais estudadas foram primeiramente modeladas e caracterizadas com o uso de aplicativos computacionais comerciais baseadas no método dos elementos finitos, onde os parâmetros geométricos das estruturas foram definidos para operarem na faixa de 8GHz a 12GHz. A partir dos projetos das estruturas simuladas, os metamateriais foram construídos e caracterizados experimentalmente. No estágio de fabricação, foi desenvolvida uma técnica inédita de confecção de metamateriais em placas de circuito impresso flexível. Esta técnica, baseada no processo tradicional de fabricação de placas de circuito impresso, utiliza uma combinação de filmes finos de alumínio e folhas plásticas adesivas flexíveis formando, assim, uma folha metalizada fina e flexível. Além de ser tão eficiente quanto o método convencional, a abordagem proposta utiliza materiais de baixo custo, podendo ser adaptada a outros substratos de qualquer material, formato e espessura. Também foram projetadas e construídas placas de metamateriais com geometrias similares via método tradicional (FR4 e cobre) com o objetivo de validar os procedimentos propostos neste trabalho. A caracterização experimental dos metamateriais quirais foi realizada, por meio de antenas cornetas e analisador de redes. As propriedades efetivas do meio (quiralidade, ângulo de azimute, elipticidade, e índice de refração) foram obtidas a partir dos parâmetros-S do material, por meio de um método de extração de parâmetros. Como esperado, os resultados experimentais tiveram boa concordância com os obtidos numericamente. Por fim, foi proposta uma aplicação de metamaterial quiral utilizando suas características de rotação de campo como transdutor para a medida de glicose em amostras aquosas. No experimento proposto, o ângulo de azimute de uma onda plana polarizada que atravessa o material foi obtido numericamente e sua rotação de campo foi diretamente correlacionada com a concentração de glicose. Os resultados indicaram uma elevada sensibilidade mesmo para baixas concentrações de glicose, demonstrando que a rotação de campo pode realmente ser utilizada para este propósito. / This work focus on the design, fabrication and experimental characterization of bi-planar chiral metamaterials in the microwave frequency range aiming at investigating field rotation as a possible transductor for biosensig applications. First, the metamaterial structures were simulated with commercial-based finite element methods, where the structures geometric parameters were defined to operate in the range of 8-12 GHz. Next, the metamaterials were fabricated and characterized experimentally. We have also developed a new technique for making metamaterials on flexible printed circuit boards. This proposed technique, based on traditional processes of printed circuit boards fabrication, utilizes combination of thin aluminum films and adhesive flexible plastic foils, thus forming a thin, flexible metallic foil. In addition to being as efficient as the conventional method, the proposed approach utilizes low cost materials with low insertion loss that can be adapted to substrates of any material, shape and thickness. We have also designed and fabricated metamaterials with similar geometries via the traditional circuit board method (FR4 and copper) in order to validate the procedures proposed in this work. The experimental characterization of the chiral metamaterials was carried out with antenna horns and a network analyzer. The effective medium parameters (chirality, azimuth angle, ellipticity, and refractive index) were then obtained from the Sparameters of the material via a parameter extraction method. The experimental results were in good agreement with those obtained numerically. Finally, we proposed a new chiral metamaterial application using its field rotation characteristics as a transductor for measuring glucose concentration in aqueous solutions. In the proposed experiment, the azimuth angle of a polarized plane wave propagating through the material was numerically calculeted and its polarization field rotation was directly correlated with the glucose concentration. The results indicated a very high sensitivity even for very low glucose concentrations, indicating that field rotation can indeed be used for this purpose.

Este trabalho realiza uma investigação sobre técnicas experimentais para a determinação de Funções de Resposta em Freqüência (FRFs) angulares com aplicações em estruturas do tipo viga. Estas FRFs são definidas considerando-se como variável de saída o movimento angular (deslocamento, velocidade ou aceleração) exibido pela estrutura sob estudo quando a mesma é excitada por uma força linear ou um momento puro. Dada a grande dificuldade em se aplicar um momento puro à estrutura sob estudo, este trabalho utiliza como forma de excitação apenas esforços lineares que podem ser aplicados através de técnicas usuais de excitação em análise modal, tais como o excitador eletrodinâmico e o martelo impulsivo. Portanto as FRFs obtidas descrevem relações de saída e entrada do tipo Angular/Linear. Uma das técnicas utilizadas na determinação das FRFs angulares consiste na excitação de uma estrutura com um excitador eletrodinâmico e utilização de um corpo rígido na forma de um bloco T que é montado sobre a estrutura sob estudo. Dois acelerômetros lineares devem ser montados sobre o bloco T e a partir das duas acelerações lineares medidas buscam-se estimar um sinal proporcional à aceleração angular da estrutura no ponto de conexão. Outra técnica utiliza uma formulação via diferenças finitas, onde dois ou três acelerômetros (de acordo com a formulação de diferenças finitas utilizada) igualmente espaçados são montados diretamente sobre a estrutura sob estudo e são usados para se derivar à aceleração angular. Os resultados obtidos a partir destas técnicas são comparados com resultados obtidos a partir da utilização de um acelerômetro angular piezelétrico recentemente disponível no mercado. Também foram desenvolvidos modelos analíticos e computacionais via método dos elementos finitos a fim de se gerar subsídios adicionais para a análise dos resultados. Foram feitas várias constatações e dentre elas destacam-se resultados onde as FRFs angulares/lineares resultantes podem sofrer alterações significativas dependendo de como os dados experimentais são processados. / The present work aims to perform an investigation on experimental techniques for the determination of angular Frequency Response Functions (FRFs) in Modal Testing. Angular FRFs are those where the output variable is given by angular displacement, velocity or acceleration, whereas the input is given in terms of linear or angular quantities (a pure moment). Since the application of a pure moment as an excitation source still remains as a challenge, this work is focused in studying techniques to estimate angular/linear types of angular FRFs. One of these techniques consists of exciting the structure with a shaker and using a rigid T-block to measure the linear accelerations and then calculating the angular FRFs from these linear accelerations. Another technique employs finite differences formulations to get the angular motions. This technique uses the closely spaced accelerometers mounted directly to the structure under test, where at least two (according to the finite difference formula employed) accelerometers are used. The translational measurements are gathered and finite difference formulas are used to derive the necessary angular quantities. Additional tests are performed with an angular piezoelectric accelerometer recently available in the market in order to provide a comparison basis for the results obtained using the two techniques. The results are also compared whit theoretical models developed using analytical and Finite Element Formulations. Among all results obtained, it was understood that depending on the level of angular vibrations exhibited by the structure, and how the signals are processed, the resulting angular FRFs can suffer some significant changes

A clássica teoria de Euler-Bernoulli para vibrações transversais de vigas elásticas é sabido não ser adequada para vibrações de altas freqüências, como é o caso de vibração de vigas curtas. Esta teoria assume que a deflexão deve-se somente ao momento fletor, uma vez que os efeitos da inércia de rotação e da força cortante são negligenciados. Lord Rayleigh complementou a teoria clássica demonstrando a contribuição da inércia de rotação e Timoshenko estendeu a teoria ao incluir os efeitos da força cortante. A equação resultante é conhecida como sendo a que caracteriza a chamada teoria de viga de Timoshenko. Usando-se a matriz de rigidez dinâmica, as freqüências naturais e a resposta dinâmica de estruturas de barras são determinadas e comparadas de acordo com resultados de quatro modelos de vibração. São estudados o problema de vibração flexional de vigas, pórticos e grelhas, bem como o problema de fundação elástica segundo o modelo de Winkler e também a versão mais avançada que é o modelo de Pasternak. / Classical Euler-Bernoulli theory for transverse vibrations of elastic beams is known to be inadequate to consider high frequency modes which occur for short beams, for example. This theory is derived under the assumption that the deflection is only due to bending. The effects of rotary inertia and shear deformation are ignored. Lord Rayleigh improved the classical theory by considering the effect of rotary inertia. Timoshenko extended the theory to include the effects of shear deformation. The resulting equation is known as Timoshenko beam theory. The natural frequencies and dynamic reponse of framed structures are determined by using the dynamic stiffness matrix and compered according to these theories. The flexional vibration problems of beams, plane frames and grids are analysed, as well problems of elastic foundation according the well known Winkler model and also the more general Pasternak model.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / The lowland areas are predominantly cultivated with irrigated rice. However, the monoculture of rice can to complicate the use of these areas for rice crop. An alternative to this is the use of crop rotation. The crop that may be used in rotation with rice is the soybean. But, some lowland areas present poor drainage, low hydraulic conductivity and compacted layer present in the soil sub-surface, soybean yield is usually limited especially in drought years. Thus, the objective this study was to evaluate the effect of tillage systems and soybean sowing and border irrigation on soil physical and hydraulic properties, oxidative stress in the leaf tissue of plants, root growth and development, nutrients content in leaf tissue of plants and soybeans yield. The experiments were performed in the Experimental Area of the Federal University of Santa Maria, during 2013/14 and 2014/15 growing season in Santa Maria-RS, Brazil and during 2013/14 growing season in Formigueiro, RS. Levels of factor A were: tillage and seeding systems: chisel plough with sowing using a offset double disc; no-till with sowing using a furrow opener upon a raised bed; sowing using a knife runner opener; sowing using a (fluted coulter disc) wavy disc with 12 waves and sowing using a offset double disc. The D factor levels were: irrigated and non-irrigated. The results showed that systems with sowing using knife, sowing on raised bed and chisel plough reduce soil bulk density in the layer from 0.00 to 0.20 m in the sowing row. These systems improve in the soil physical and hydraulic properties such as soil bulk density, total porosity, macroporosity and infiltration capacity and water storage in the soil. Tillage systems with sowing using offset double disc and (fluted coulter disc) wavy disc has less effect of soil bulk density reduction in the soybean sowing row and improvement of soil physical and hydraulic properties. The presence of a compacted layer in the soil sub-surface (layer from 0.07 to 0.15 m) causes oxidative stress in plants in drought seasons. The system using chisel plough and sowing using knife minimize those stresses and provide greater soybean roots growth and development, nodulation and higher grain yield. The border irrigation on soil moisture conditions below 60% of field capacity results in reduced oxidative stress, increased of roots growth and development, providing increase in nodulation and soybeans yield in areas with presence compacted layer in the soil sub-surface. / As áreas de várzeas são predominantemente cultivadas com a cultura do arroz irrigado. No entanto, o monocultivo do arroz irrigado pode inviabilizar o uso dessas áreas para o cultivo do arroz. Uma alternativa para isso é o uso de rotação de culturas. A soja é uma cultura que pode ser utilizada em rotação com o arroz irrigado. Porém, em função de características dessas áreas como: drenagem deficiente, baixa condutividade hidráulica e presença de camada compactada próximo à superfície do solo, a produtividade da soja é usualmente limitada principalmente em anos de estresse hídrico. Diante disso, o objetivo de estudo da tese foi avaliar o efeito de sistemas de implantação e de semeadura da soja e da irrigação por faixas em propriedades físicas do solo, no crescimento e desenvolvimento radicular, no estresse oxidativo das plantas, na concentração de nutrientes no tecido das plantas e no rendimento de grãos de soja. Os experimentos foram realizados na área Experimental de Várzea da Universidade Federal de Santa Maria, RS, nas safras de 2013/14 e de 2014/15, e em Formigueiro, RS, na safra de 2013/14. Os níveis do fator A foram: sistemas de implantação e de semeadura: escarificação do solo com semeadura utilizando disco duplo na semeadora; sem escarificação do solo e semeadura em microcamalhão com haste sulcadora; semeadura com haste sulcadora; semeadura com disco ondulado e semeadura com disco duplo. Os níveis do fator D foram: com e sem irrigação por faixas. Com base nos resultados obtidos, observa-se que os sistemas com haste sulcadora, microcamalhão e com escarificação do solo reduzem a densidade do solo na camada de 0,00 0,20 m na linha de semeadura. Esses sistemas melhoram na linha de semeadura as propriedades físico-hídricas do solo como a densidade do solo, porosidade total, macroporosidade e capacidade de infiltração e armazenamento de água no solo. Os sistemas de implantação com semeadura utilizando disco duplo e disco ondulado apresentaram menor efeito de redução de densidade do solo na linha de semeadura e melhoria das propriedades físico-hídricas. A presença de uma camada compactada próximo a superfície do solo (camada de 0,07 0,15 m) causa estresse oxidativo nas plantas em épocas de déficit hídrico. O sistema com escarificação do solo e com semeadura utilizando haste sulcadora minimizam esses estresses e proporcionam maior crescimento e desenvolvimento de raízes de soja, nodulação, bem como maior rendimento de grãos. O uso da irrigação por faixas em condições de umidade do solo abaixo de 60% da capacidade de campo resulta em redução do estresse oxidativo, aumento do crescimento e desenvolvimento de raízes, proporcionando acréscimo na nodulação e no rendimento de grãos de soja em áreas com presença de camada compactada próximo a superfície do solo.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / The current recommendation of nitrogen fertilizer for irrigated rice (Oryza sativa) depends on the content of soil organic matter and expectation of response to N application; it can be influenced by previous crops. This study aimed to evaluate the residual effect of accumulated N (NAC) by soybean (Glycine max), and the influence of succession with ryegrass (Lolium multiflorum Lam.) on the recommendation of N at sowing (ANS). The experiment was conducted in 2008/09 and 2009/10, consisting of irrigated rice cultivation; it had as treatments the use of soil (succession with ryegrass/rotation with soybean or fallow during the whole period or just preceding winter) and N doses. It was evaluated, in the first year, the accumulated N by soybean. In the second one, the mineral N of soil was monitored from autumn to spring, under the tested successions, estimating: dry matter (DM) yield and NAC in the ryegrass in full bloom, and irrigated rice production eight days after the first nitrogen topdressing fertilizer (ANc); the indirect measure of N content in SPAD units (NSPAD), using chlorophyll meter; seed yield, thousand grains weight, sterility, and number of grains per panicle in rice. The results suggest the N contribution biologically fixed by soybean only on the DM production of ryegrass. The quantification of mineral N showed similar behavior in the uses and in the analyzed depths, falling sharply from the second evaluation on, and maintenance of low levels in the others. There was not identified interaction between the effects of soil use and doses of ANS for the evaluated parameters in rice. In the isolated analysis of its effects, the doses did not influenced none of the parameters, indicating that, under tested conditions, the use or not of the recommended ANS for the irrigated rice, did not interfere in its development and productivity, dispensing adjustment. Soil use factor showed effects on DM, NAC, NSPAD parameters and irrigated rice productivity, obtaining bigger value to DM on cultivation under fallow for the entire previous period, which also had use effect factor showing lower and different values on the last two evaluations with the chlorophyll meter, while for the NAC, the values was similar and higher on the two treatments that included fallow on the winter, reflecting better initial development in these plots.No treatment interfered in the panicles sterility, number of grains per panicle and thousand grain weight. Based on the results, despite the further development of ryegrass in succession to soybean, there was no indication of the need to adjust the ANS of rice grown in rotation with the Fabaceae neither in succession to forage. Also, although the usage factor effect occurred on productivity of rice, there was no clear evidence of his influence on this parameter since, despite some positive effects of N fixed by soybeans on the productivity of rice grown in rotation, was identified the lower rate of productivity of irrigated rice on succession treatment and winter fallow with soybeans rotation in the summer. / A atual recomendação da adubação nitrogenada para o arroz irrigado (Oryza sativa) depende do teor de matéria orgânica do solo e da expectativa da resposta à aplicação de N, podendo ser influenciada pelos cultivos anteriores. Este trabalho objetivou avaliar o efeito residual do N acumulado (NAC) pela soja (Glycine max), e a influência da sucessão com azevém (Lolium multiflorum Lam.) na recomendação de N na semeadura (ANS). O experimento foi conduzido nas safras 2008/09 e 2009/10, consistindo no cultivo de arroz irrigado, tendo como tratamentos o uso do solo (sucessão com azevém/rotação com soja ou pousio em todo o período ou apenas no inverno antecedendo o arroz irrigado) e doses de ANS. No primeiro ano foi avaliado o acúmulo de N pela soja. No segundo, monitorou-se o N mineral do solo do outono à primavera, sob as sucessões testadas, estimando-se ainda: produção de matéria seca (MS) e NAC no azevém na floração plena, e do arroz irrigado aos oito dias após a primeira adubação nitrogenada em cobertura (ANc); a medida indireta do teor de N em unidades SPAD (NSPAD), utilizando clorofilômetro; produtividade de grãos, peso de mil grãos, esterilidade e número de grãos por panícula no arroz. Os resultados obtidos sugerem contribuição do N fixado biologicamente pela soja apenas sobre a produção de MS do azevém. As quantificações de N mineral apresentaram comportamento semelhante em todos usos e profundidades analisadas, com queda brusca a partir da segunda avaliação, e manutenção de valores baixos nas demais. Não se identificou interação entre efeitos dos usos do solo e doses de ANS para nenhum dos parâmetros avaliados no arroz. Na análise isolada dos seus efeitos, doses continuaram não influenciando nenhum parâmetro, indicando que nas condições testadas, a utilização ou não da ANS recomendada para a cultura do arroz irrigado, não interferiu no seu desenvolvimento e produtividade, dispensando ajuste. Uso do solo incidiu efeitos sobre os parâmetros MS, NAC, NSPAD e produtividade do arroz, obtendo-se maior valor para MS no cultivo sobre pousio durante todo o período antecedente, que também refletiu efeito de uso apresentando valores diferentes e menores nas duas últimas avaliações com clorofilômetro, enquanto que para NAC ocorreram valores semelhantes e elevados nos dois tratamentos que incluíram pousio no inverno, refletindo melhor desenvolvimento inicial nestas parcelas. Nenhum tratamento interferiu sobre esterilidade das panículas, número de grãos por panículas e peso de mil grãos. Com base nos resultados, apesar do maior desenvolvimento do azevém em sucessão a soja, não se obteve indicação da necessidade de ajuste da ANS do arroz cultivado em rotação com a Fabaceae nem em sucessão à forrageira. Igualmente, embora ocorrido efeito do fator uso sobre a produtividade do arroz, não houve evidência clara da sua influencia sobre este parâmetro, visto que, apesar de alguns reflexos positivos do N fixado pela soja sobre a produtividade do arroz irrigado cultivado na rotação, identificou-se o menor índice de produtividade do arroz irrigado no tratamento sucessão a pousio de inverno e rotação com soja no verão.

The soil C stock is a consequence of the balance between the C losses by the CO2 emission (associate to the heterotrofic microorganisms activity) and erosion, and to C inputs, associate to organic compounds input by the vegetal photosynthesis process. In order to evaluate the soil tillage and crop systems regarding to the C inputs by the residues and the C losses by the CO2 evolution and its consequences on the soil C stocks, a long term experiment (19 years) was carried out over a Rhodic Hapludox. This experiment is located in FUNDACEP, Cruz Alta, RS, Brazil. The main treatments were soil tillage systems: conventional tillage (CT) and no-tillage (NT). Subplots were tree commercial crop systems: winter wheat/soybean defined as monocropping system (R0), black oat/soybean/winter wheat/soybean defined as a winter crop rotation system (R1), and black oat/soybean/black oat+common vetch/maize/oil radish/winter wheat/soybean (R2) defined as intensive crop rotation system. The soil in NT system, averaged over crop systems, showed higher SOC and TN stocks and their particulate pools than the soil in CT on the shallow soil layer (0 - 5 cm), while the CT showed higher particulate organic carbon and nitrogen stocks (POC and PN) on the 5 - 10 cm layer. The soil in NT showed 1.6% more SOC than CT, averaged on the rotation systems, estimated by the layer equivalent method. To the mass equivalent method this difference increase to 4.5%. The crop rotation R2 associated to the NT (NT R2) showed higher mineral-associated carbon, SOC, mineral-associated N and TN stocks than the others treatments, on the 0 30 cm layer. The soil organic matter restoration was more influenced by the crop rotations systems, with high biomass input, than the tillage system adopted. This result most likely is due to differences in the biomass inputs. Once the NT, in averaged on crop systems, resulted in only 14% higher C addition than the CT. When associated to the R2 (NT R2) this difference increased to 68% compared to the CT without crop rotation (CT R0). The C-CO2 losses, evaluated by CO2 flux, were similar among treatments (soil tillage and crop systems), it is mostly influenced by the moisture and soil temperature. / O estoque de C no solo é conseqüência do balanço entre a saída de C pela emissão de CO2 (devido à atividade de microrganismos heterotróficos) e erosão e, a entrada de C, principalmente pela adição de compostos orgânicos sintetizados no processo de fotossíntese vegetal. Visando avaliar sistemas de preparo do solo e de culturas quanto a entrada de C orgânico pelos resíduos e saída pela evolução de CO2 e sua conseqüência no estoque de C orgânico no solo, foi desenvolvido essa pesquisa em experimento de longa duração (19 anos) sob Latossolo Vermelho distrófico típico. O experimento está situado na Fundação Centro de Experimentação e Pesquisa Fecotrigo (FUNDACEP), Cruz Alta, RS. Neste são conduzidos os preparos de solo convencional (PC) e plantio direto (PD) e, foram selecionados três sistemas comerciais de culturas: monocultura trigo/soja (R0); rotação de inverno aveia/soja/trigo/soja (R1) e, rotação de inverno e verão aveia/soja/aveia+ervilhaca/milho/nabo/trigo/soja (R2), em cada sistema de preparo do solo. As avaliações foram realizadas nas profundidades de 0-5, 5-10, 10-20 e 20-30 cm. O solo em PD, na média dos sistemas de culturas, apresentou maior teor e estoque de C orgânico e N total e fracionados que o solo em PC na camada superficial do solo (0-5 cm), enquanto que o solo sob PC apresentou, mais C orgânico e N total particulado (COP e NTP) na camada de 5-10 cm. O solo em PD apresentou 1,6% mais COT do que o solo sob PC, na camada de 0-30 cm, na média dos sistemas de culturas, pelo cálculo da camada equivalente. No método de cálculo da massa equivalente esta diferença aumentou para 4,5%. A rotação culturas R2 associada ao PD (PD R2) apresentou mais COAM, COT, NTAM e NT que os demais tratamentos, na camada de 0-30 cm. A recuperação do estoque de matéria orgânica do solo foi mais influenciada pelo sistema de rotação de culturas, que incluíram espécies de alto aporte de resíduos orgânicos, do que pelo sistema de preparo de solo. Este comportamento ocorreu devido às diferenças de aporte de resíduos vegetais. As culturas em PD, em média, forneceram apenas 14% mais C ao solo, do que as sob PC, mas quando associado à rotação de culturas R2 com PD (PD R2) esta diferença aumentou para 68% quando comparado a monocultura em PC (PC R0). A perda de C-CO2, avaliada pela evolução de CO2, foi similar entre os tratamentos (sistemas de preparo do solo e culturas), sendo influenciadas principalmente pela temperatura e umidade do solo.

Orientador: Carlos Alexandre Costa Crusciol / Banca: Heitor Cantarella / Banca: Dirceu Maximino Fernandes / Resumo: No sistema plantio direto praticamente não há revolvimento do solo e o conseqüente acúmulo de resíduos vegetais e fertilizantes na superfície aceleram o processo de acidificação, contínuo e acentuado que ocorre naturalmente em solo de regiões úmidas, onde, geralmente, é observada baixa disponibilidade de nutrientes e elevados teores de H + Al. Assim, da mesma forma que no sistema de cultivo convencional, no sistema plantio direto também existe a necessidade de aplicação de insumos, especialmente, materiais corretivos de acidez. Dentro deste enfoque, o trabalho desenvolvido na Fazenda Experimental Lageado, pertencente à Faculdade de Ciências Agronômicas - UNESP, localizada no município de Botucatu (SP), com o objetivo de avaliar a influência de diferentes sistemas de produção em plantio direto e da aplicação superficial de corretivos nas características físicas, na movimentação de bases, na correção da acidez do solo, bem como na nutrição e produtividade das culturas produtoras de grãos em região de inverno seco. O delineamento experimental foi em blocos casualizados em parcelas subdivididas, com 8 repetições. As parcelas serão constituídas por quatro sistemas de produção (I. Sistema "Safra consorciada com Forrageira"- soja + Braquiária / milho + Braquiária; II. Sistema "Safra - safrinha" - soja / aveia-branca / milho / feijão da Seca; III. Sistema "Safra - Pousio" - soja / Pousio / milho / Pousio; IV. Sistema "Safra - Adubo Verde/Planta de Cobertura" - soja / milheto / milho / Guandú) e as subparcelas foram constituídas por duas fontes de corretivos e uma testemunha (I - Correção com calcário dolomítico; II - Correção com silicato de cálcio e magnésio - Agrosilício®; III - Sem correção). Foram realizadas as seguintes avaliações: produção de massa de matéria seca e teores de macronutrientes... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In no tillage system the absence of soil mobilization consequently decreases plant residues accumulation and places fertilizers on surface, affecting the acidification process. Like in conventional system, in no tillage it is also necessary input application, especially materials for acidity correction. The experiment was carried out in an experimental area, in the city of Botucatu (SP, Brazil). The objective was to evaluate the influence of no-till crop systems and superficial application of products for acidity correction on soil physical properties, base movement, acidity correction, nutrition and yield of grain crops in a dry winter region. The experimental design was the completely randomized block with subdivided plots and eight replications. The main plots consisted of: "Season - Forage"- Soybean + Brachiaria / Maize + Brachiaria; "Season - Off season": Soybean / White oat / Maize / Field-grown bean; "Season - Fallow": Soybean / Fallow / Maize / Fallow; "Season - Green manure": Soybean / Millet / Maize / Pigeon pea. Subplots consisted of two correction sources (dolomitic limestone, calcium and magnesium silicate) and a control (no correction). The following evaluations were carried out: dry matter production and macronutrient level, silicon content and water-soluble cations; yield components and final yield for grain crops; routine soil testing for silicon (6, 12 and 18 months after acidity correction) and soil residual lime (18 months after acidity correction); and soil physical characteristics. Production costs were also calculated. Superficial application of products for acidity correction increased plant nutrition and yield. Among the systems, the "Season-Fallow" showed lower maize yield. Silicate application was more effective in correcting soil profile than liming. The "Season-Off season" system showed better economic response. / Mestre

Introdução: Na prática clínica odontológica, justificada pela praticidade, tempo curto disponível entre os atendimentos, associados à insuficiente previsão e provisão das Canetas de Alta Rotação (CAR), a descontaminação destas por meio de aplicação direta do álcool 70% p/v, sem limpeza prévia, é uma realidade. Este procedimento contraria, a priori, os protocolos de processamento que recomendam, no mínimo, limpeza seguida de desinfecção de alto nível para prevenção de infecção cruzada. Objetivo: avaliar a desinfecção das CAR com álcool 70% p/v, sem limpeza prévia com vistas ao risco de causar infecção cruzada. Método: caracterizou-se como uma pesquisa pragmática em um Estabelecimento Odontológico, onde rotineiramente as práticas de interesse para o estudo estavam presentes. O grupo experimental foi composto por 100 amostras de CAR utilizadas em tratamentos diversos, após a fricção do desinfetante por 90 segundos em sua superfície externa. Para avaliação dos resultados, uma gaze umedecida com soro fisiológico foi utilizada como carreador para o arraste dos possíveis micro-organismos nas superfícies desinfetadas. Metade do número das amostras (50) foi analisada pelo método de filtração por membrana (Método I - quantitativo), sendo cada gaze imersa em 300 mL de solução fisiológica. Sequencialmente, as amostras foram expostas a sonicação e agitação. Em seguida, o lavado foi filtrado em três partes iguais para diferentes análises (micro-organismos aeróbios, anaeróbios e específicos da microbiota oral humana), por meio da membrana com porosidade de 0,45 m. As outras 50 amostras foram analisadas pelo método de imersão direta da gaze em meio de cultura Fluid Thioglycollate Medium (Método II qualitativo). O tubo contendo a gaze foi agitado e incubado a 37ºC por 21 dias. Resultados: as amostras analisadas pelo Método I apresentaram crescimento positivo em 27/50 (54%) das amostras na faixa de 100 a 102 UFC/amostra. Deste total, foram identificados sete micro-organismos distintos, representados por 37,1% do Staphylococcus coagulase negativa, 28,5% dos Bacillus spp, 17,1% dos Bacilo Gram positivos não esporulados, 5,7% dos Micrococcus spp, 5,7% dos Penicillium spp, 2,8% Acinetobacter baumannii e 2,8% da Candida spp. No grupo analisado pelo Método II, o total de tubos com crescimento positivo foi de 12/50 (24%) amostras. Deste total, foram identificados três micro-organismos distintos, sendo 38,4% de Bacilos Gram positivos inespecíficos, seguidos dos Staphylococcus spp e Peptococcus spp com a mesma porcentagem de positividade de 30,7% cada. O grupo controle negativo, composto por amostras submetidas à limpeza e esterilização consecutiva, apresentaram resultados satisfatórios de ausência microbiana na totalidade das amostras. O crescimento médio encontrado no grupo controle positivo foi de 17,5 UFC/placa, com exceção de uma amostra que apresentou crescimento incontável. Conclusão: os resultados da presente investigação reprovam a prática da descontaminação das CAR com álcool 70% p/v, sem limpeza prévia, substanciada pela sobrevivência de micro-organismos que não corresponderam à ação fungicida e bactericida esperada do álcool 70% p/v na condição de desinfetante de nível intermediário. Outro aspecto que reforça a reprovação da prática analisada é a consideração de que os micro-organismos recuperados, mesmo sendo de baixo potencial patogênico, podem comportar-se como anfibiontes, isto é, são capazes de agredir o hospedeiro quando as condições ambientais e imunológicas são favoráveis aos micro-organismos, causando infecção. / Introduction: In dental clinical practice, decontamination of high-speed dental equipment (HSDE) by direct use of 70% ethanol without previous cleaning, justified by practicality, the short-time available between appointments, together with inadequate predicting and provision of HSDE, is a reality. This procedure, a priori, contradicts the processing protocols recommended to prevent cross-infection. Objective: to evaluate the disinfection of HSDE with 70% ethanol without previous cleaning, with views of cross-infection risk. Method: the present study was characterized as a pragmatic research in a Dental Office, which practices of interest to the study were routinely performed. The experimental group consisted of 100 samples of HSDE used in different treatments after rubbing the disinfectant for 90 seconds on its outer surface. To evaluate the results, gauze moistened with saline solution was used as a carrier for obtaining microorganisms from the disinfected surfaces. Half of the samples (50) were analyzed by membrane filtration (Method I - quantitative), with the gauze being immersed in 300 mL of saline solution. Sequentially, the sample was exposed to sonication and agitation. After that, the lavage was filtered in three equal parts for different analyses, through a membrane with 0.45 m porosity and seeded on blood agar culture medium, for recovery of aerobic and anaerobic microorganisms, as well as those specifically found in the human oral microbiota. The other 50 samples were analyzed by direct immersion of the gauze in culture medium (Method II - Qualitative): after rubbing the wet gauze on the outer surface of the HSDE, it was placed directly in Fluid Thioglycollate culture medium. The tube containing the gauze was shaken in a vortex mixer and then incubated at 37 ° C for 21 days. Results: samples analyzed by Method I, showed positive growth in 27/50 (54%) of the samples within the range of 100 to 102 CFU/sample. Of this total, 7 different microorganisms were identified, represented by 37.1% of coagulase-negative Staphylococcus, 28.5% of Bacillus spp, 17.1% of non-sporulating Gram-positive bacillus, 5.7% of Micrococcus spp, 5.7 % of Penicillium spp, 2.8% of Acinetobacter baumannii and 2.8% of Candida spp. In the group analyzed by Method II, the total number of tubes with positive growth was 12/50 (24%) samples. Of this total, we identified 2 different microorganisms, being 38.4% of Gram-positive bacillus nonspecific, followed by Staphylococcus spp and Peptococcus spp with the same percentage of positivity of 30.7% each. The negative control group, composed of samples subjected to cleaning and sterilization consecutive showed satisfactory results. The average growth found in the positive control group was 17.5 CFU/sample, except for one sample that showed growth uncountable. Conclusion: the results of the present study do not support the practice of decontamination of HSDE with 70% ethanol without previous cleaning, based on the evidence of microorganism survival that did not meet the expected bactericidal and fungicidal action of alcohol as an intermediate level disinfectant. Another aspect that reinforces the disapproval this practice, it is the consideration that the micro-organisms recovered, even being low pathogenic potential, may behave as anfibionte, which are capable of harming the host when the environmental and immune conditions are favorable to micro-organisms, causing infection.

Nesta tese, analisamos dois sistemas de semicondutores magnéticos: um semicondutor magnético cristalino de EuTe e uma heteroestrutura formada por um poço quântico de GaAs/AlGaAs ao lado uma barreira tipo delta de Mn, que, ao difundir-se, forma o semicondutor magnético diluído de (Ga,Mn)As. Nossos estudos foram focados na possibilidade de manipularmos oticamente a orientação magnética de ambos os sistemas. No semicondutor magnético de EuTe, a indução de magnetização se dá pela formação de polarons magnéticos ao redor de elétrons fotoexcitados. Para o estudo dos polarons, um modelo teórico elaborado foi adaptado para a construção de um sistema computacional baseado no método de Monte Carlo. Essa sistema permitiu o cálculo do momento magnético e do raio do polaron em temperaturas finitas, muito acima da temperatura de Néel. O modelo foi elaborado para reproduzir tanto as propriedades do EuTe sem o polaron (temperatura de Néel e campo crítico), quanto o deslocamento da linha de fotoluminescência devido a formação do polaron. Além do desenvolvimento do próprio método computacional, que pode ser utilizado para estudar outros sistemas, o conhecimento adquirido com o estudo do EuTe serviu como base para o estudo de um sistema mais complexo, que é a heteroestrutura de GaAs/AlGaAs + dMn. O estudo da heteroestrutura de GaAs/AlGaAs + dMn foi feito em cima de medidas experimentais de rotação de Kerr com resolução temporal. O sistema de medição construído permite, também, medidas de rotação de Kerr com resolução espacial, que servem para o estudo de transporte e hélice de spin em semicondutores, e está detalhadamente descrito em um dos capítulo desta tese. Na amostra estudada, o controle da magnetização dos íons de Mn é feito através da interação de troca com o elétron fotoexcitado no poço quântico. Os resultados obtidos das medidas de rotação de Kerr mostram uma frequência de precessão dependente do tempo, que revela a existência de dois processos com dinâmicas diferentes: uma primeira orientação do spin dos íons de Mn devido à polarização do par elétron-buraco no poço quântico, seguida por um realinhamento desses spins com o campo magnético externo, a partir do momento em que a coerência dos spins dos buracos desaparece. Esse resultado sugere que a interação entre os elétrons fotoexcitados e os íons de Mn ocorre por intermédio dos buracos fotoexcitados, ao contrário do que havia sido proposto em estudos anteriores de estruturas similares, mas de acordo com o modelo de interação sp-d, utilizado para explicar o ferromagnetismo do (Ga,Mn)As. / In this thesis we analyzed two magnetic semiconductor systems: one intrinsic magnetic semiconductor crystal of EuTe and one GaAs-based heterostructure with a GaAs/AlGaAs quantum well close to delta-type Mn barrier, that forms a diluted magnetic semiconductor of (Ga,Mn)As after diffusion. Our studies on both systems were focused on the possibility of optical manipulation of magnetic order. In EuTe pure semiconductor, the magnetization control occurs due to de formation od magnetic polarons around photo-excited electrons. To study magnetic polarons we adapted a theoretical model to build a computer simulation system based on Monte Carlo\'s method. This system allowed us to calculate the magnetic moment and radius of the polaron at finite temperatures fair above Néel Temperature. The computational model was tested to reproduce EuTe properties without polarons (Néel Temperature and critical magnetic field) and with polarons (photoluminescence line shift). Beside the development of this computational model, that can be used to study other systems, the knowledge acquired during the studies on EuTe helped us to better understand the more complex system of the GaAs/AlGaAs +dMn heterostructure. The studies about the GaAs/AlGaAs + dMn heterostructure were based on experimental measurements of time-resolved Kerr rotation. The measurement system we built also allows us to perform spatial-resolved Kerr rotation measurements to study spin transport and spin helix on semiconductors and it is described in details in one chapter of this thesis. The optical manipulation of Mn ions magnetization on the studied sample is consequence of the exchange interaction with the photoexcited electron inside the quantum well. The results of Kerr rotation measurements show a time-dependent precession frequency that reveals the existence of two process with distinct dynamics: the initial orientation of Mn ions spins with the photoexcited electron-hole pair, followed by the realignment of these spins with the external magnetic field, as soon as the photoexcited hole spins loose its coherence. These results indicate that the exchange interaction between the photoexcited electron inside the quantum well and the Mn ions is mediated by the photoexcited holes, in opposition of what was being proposed in previous studies of similar structures, but in agreement with the sp-d model, used to explain the (Ga,Mn)As ferromagnetism.

Nas últimas décadas diversos tipos de meio suporte têm sido propostos para a melhoria da eficiência e/ou aumento da compacidade de reatores biológicos tratando esgoto sanitário. No presente trabalho de doutorado são apresentados os resultados obtidos com a aplicação de um novo tipo de reator biológico anaeróbio de fluxo ascendente com leito de fibras flexíveis aplicado ao tratamento de esgoto sintético. Sua concepção foi motivada pelas dificuldades verificadas em alguns tipos de reatores de leito expandido, os quais ao longo do tempo de operação podem perder suas características hidrodinâmicas iniciais, devido ao acúmulo de biomassa, passando a apresentar expansão não homogênea do leito. A proposta de uso da fibra de nylon como meio suporte se deveu a sua capacidade de atuar como leito flexível - quando fixo em apenas uma de suas extremidades - que, devido á sua flexibilidade, apresenta também características parecidas às de leito móvel. Nesse novo tipo de concepção de leito, a biomassa aderida às fibras flexíveis adquirem forma de longos filamentos, os quais, devido ao próprio escoamento do esgoto e à rotação do eixo em que as fibras são fixadas, permanecem estendidos de modo a proporcionar elevada relação volume/superfície. Essa biomassa na forma de finos filamentos permanece firmemente aderida ás fibras flexíveis, reduzindo o potencial de perda de biomassa juntamente com o efluente e também de possíveis obstruções de poros, comum em leitos granulares. Para o estudo, foi projetada, construída, operada e avaliada durante 458 dias, uma instalação piloto constituída de seis reatores na forma de colunas verticais com escoamento contínuo e ascendente, operando em paralelo. Nesses reatores foram variados parâmetros de configuração e operação, como: i) a densidade de fibras flexíveis que compuseram o leito de fibras flexíveis; ii) a rotação do eixo vertical onde foram fixadas as fibras do leito; iii) o tempo de detenção hidráulica (nas etapas de 1 a 4 foram testados TDH de 9; 6; 4 e 3 horas, respectivamente); iv) a interrupção da rotação em reator em andamento. Foram analisadas as eficiências de remoção de carga orgânica e do perfil vertical dos reatores, assim como foi realizada a avaliação da composição da biomassa encontrada no biofilme, com análise de imagem e microscopia. Os resultados demonstram que a configuração dos reatores forneceram excelentes resultados de remoção de carga orgânica e também se mostraram aptos para se adaptar as variações de vazões aplicadas ao longo do trabalho, sendo observados os melhores resultados na Etapa 1 da fase 1, onde o Reator 2 apresentou eficiência de remoção de 91% de DQO total, 96% de DQO filtrada, 86% de DBO e 60% de SST. Também foi possível observar que os reatores com maiores densidades de fibras apresentaram melhores eficiências e permaneceram mais estáveis em face às características investigadas. Quanto à aplicação de rotação foi possível observar sua interferência positiva sobre a eficiência de remoção dos reatores, principalmente para as densidades de fibras inferiores e que o aumento de sua rotação também trazia melhorias na remoção de carga orgânica. Já para a avaliação da interrupção da rotação foi possível observar a redução de eficiência para os parâmetros avaliados. Também foram analisados três pós-tratamentos do efluente do reator anaeróbio por flotação, sedimentação (com e sem coagulante) e filtração em filtro de fibras flexíveis. O pós-tratamento mais adequado para ser aplicado em conjunto ao reator anaeróbio de fibras flexíveis foi a flotação, por separação (sem adição de coagulante), que apresentou remoção de 71%de turbidez, 51% de cor aparente, 40% de DQO, 25% de DQO filtrada, 34% de fósforo total e 52% de SST. Na avaliação do pós-tratamentos físico-químico mais adequado, a flotação por ar dissolvido apresentou melhores resultados utilizando o coagulante PAC em dosagem de 14 mg.L-1 do princípio ativo de Al2O3, com eficiência de remoção do sistema de 84% de turbidez, 73% de cor aparente, 50% de DQO total e 31% de DQO filtrada, 45% de fosforo total e 62% SST. / In the last decades, many different types of support media have been proposed for improving the efficiency and / or increasing the compactness of biological reactors treating domestic sewage. The results obtained in the application of a new type of up flow anaerobic bioreactor with flexible fibers bed applied to synthetic wastewater treatment are presented in this PhD thesis. Its design was motivated by the difficulties observed in some types of expanded bed reactors, which may lose their initial hydrodynamic characteristics during operation time, due to the biomass accumulation, leading to inhomogeneous bed expansion. The proposed nylon fiber is used as the support media due to its ability to operate as flexible bed - when it is fixed at only one end - which, due to its flexibility, also has characteristics similar to the moving bed. In this new type of bed design, the biomass attached to the flexible fibers acquire the form of long filaments, which, due to the sewage flow and the rotation axis in which the fibers are fixed, remain extended in order to provide high volume /surface ratio. This biomass in the form of fine filament remains firmly attached to the flexible fibers, thereby reducing the potential loss of biomass along with the effluent, as well as possible pore clogging, which are common in granular beds. For this study, a pilot installation consisted of six parallel reactors in the form of vertical columns with continuous upflow was designed, constructed, operated and evaluated for 458 days. In these reactors were varied configuration settings and operation as: i) the density of flexible fibers that composed the bed of flexible fibers; ii) the rotation of the vertical axis where the bed fibers were fixed; iii) the hydraulic retention time (in steps 1 to 4, HDTs of 9, 6, 4 and 3 hours were tested, respectively); iv) interruption of the rotation in the reactor in progress. The organic load removal and the reactors vertical profile efficiencies were analyzed, as well as the biomass composition found in biofilm, with image analysis and microscopy. The results demonstrate that the configuration of reactors provided excellent results of organic load removal and also proved to be able to adapt to variations in flow rates applied during the tests. The best results were observed in Step 1 in phase 1, where the reactor 2 presented removal efficiency of 91% of total COD, 96% of filtered COD, 86% of BOD and 60% of SST. Reactors with higher fiber density presented improved efficiencies and remained more stable, considering the investigated characteristics. The application of rotation was proved to cause a positive interference on the efficiency of the reactors removal, mainly for lower fiber density, and the increase of this rotation also brought improvements in the organic load removal. The rotation interruption caused en efficiency reduction for the evaluated parameters. Three post-treatments of the effluent of anaerobic reactor were analyzed: flotation, sedimentation (with and without coagulant) and filtration on flexible fibers filter in phase 2. The most suitable post-treatment to be applied along with the anaerobic reactor with flexible fibers was the flotation by separation (without addition of coagulant), which presented removal of 71% of turbidity, 51% of apparent color, 40% of COD, 25% of filtered COD, 34% of total phosphorus and 52% of SST. In the evaluation of the most appropriate chemical-physical post-treatment, the dissolved air flotation presented better results when using the PAC coagulant in the dosage of 14 mg.L-1 of the active principle of Al2O3, with removal efficiency of 84% of turbidity, 73% of apparent color, 50% of total COD, 31% of filtered COD, 45% of total phosphorus and 62% of TSS.