O fresamento de topo de aços ferramenta, no estado endurecido, pode ser uma alternativa para a fabricação de moldes e matrizes, com alta taxa de remoção. Este trabalho estuda os tipos e mecanismos de desgaste presentes nesta operação de usinagem, bem como o comportamento da emissão acústica. São realizados experimentos com ferramentas de PCBN e Metal Duro usinando os aços H13 (49-51 HRc), VMO (54-57 HRc) e VC131 (57-59 HRc). O desgaste das ferramentas de PCBN é significativamente menor que o desgaste das ferramentas de Metal Duro. O tipo de desgaste predominante é o desgaste de flanco, com indícios de desgastes de cratera. É observada uma combinação entre os mecanismos de desgaste abrasivo e adesivo. Não se observa a formação de trincas abaixo da superfície usinada. Verifica-se que a emissão acústica aumenta com a velocidade de corte e mostra-se também dependente do material da peça e da ferramenta. / The endmilling operation applied to the machining of hardened tool steels, can be seen as an alternative to the conventional sequence of operations used in dies and injection moulds. Normally, eletrodischarge machining, which has a low removal rate, is applied for the finishing operation, just before polishing. The present research work study the types and mechanisms of wear that appear in this machining operation, as well as, the behaviour of Acoustic Emission (EA). Experiments are carried out using PCBN and Carbide tools, machining AISI H13 (49-51 HRc), AISI 6F3 (54-57 HRc) e AISI D6 (57-59 HRc). The wear observed on the PCBN tools was smaller than that on the carbide ones. The type of wear dominating was flank wear, with some presence of crater wear in a few machining conditions. It was also observed a combination between the abrasive and the adhesive mechanisms. It was not noted any cracks on the surface just below the machined surface. The acoustic emission showed to be directly proportional to the cutting speed and also dependent upon the workpiece material and to the tool material.

Tese de mestrado integrado. Engenharia Civil (Área de Especialização de Estruturas). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2012

Made available in DSpace on 2016-12-12T20:25:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mariana Peixoto.pdf: 3250683 bytes, checksum: 04e64ec7769f916bc97c1c385b60f631 (MD5) Previous issue date: 2013-08-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In order to answer the global market requirements the manufacturing industries need to produce goods faster and with lower costs. In the automotive industry milling is one of the most important process. With the improvement in the design of internal combustion engines the wall thickness became thinner. This factor has affected the performance of milling process due to the appearance of chatter vibrations. Studies have been conducted to predict stable regions according to the dynamic characteristics of the machining tool - tool - workpiece system and the machining conditions. The objective of this study was to develop a methodology to calculate the stability lobe diagram in the face milling process of thin walls. In order to simplify the analysis rectangular plates of steel were used as workpieces. The change of workpiece dynamics according to the tool position was considered. The tests were conducted under conditions recommended by the tool manufacturer and hence due to the low cutting speed the process damping model was included in the formulation. The stability diagram was determined numerically. The simulation results are verified experimentally by cutting tests. The signal of an accelerometer attached to the workpiece was acquired. The Fast Fourier Transformation (FFT) and the signal energy (RMS) were computed. The surface roughness of workpiece was measured. It was observed that the frequency of chatter vibration, the signal energy of the accelerometer and the surface roughness rise under unstable conditions. The improved model was also able to predict the increase in the limit of stability due to process damping. / A otimização dos processos de usinagem na indústria metalmecânica é permanente, pois o mercado globalizado requer menores custos e maior rapidez na produção. Na indústria automotiva, o fresamento é um dos processos mais empregados. Com o avanço no projeto de novos motores de combustão interna, estes passaram a ter paredes cada vez mais finas. Esse fator tem afetado o desempenho do fresamento devido ao aparecimento de vibrações regenerativas. Nos últimos anos tem sido desenvolvidos estudos no sentido de prever regiões estáveis do processo em função das características dinâmicas do sistema e das condições de usinagem. O objetivo deste trabalho foi desenvolver uma metodologia para determinar a estabilidade do processo no fresamento de topo de paredes finas. Para simplificar o estudo, foram utilizadas placas retangulares como corpos de provas. Na formulação considerou-se a região de engajamento da fresa e a variação das propriedades dinâmicas da peça de trabalho de acordo com a mudança da posição da ferramenta durante o processo. Devido à baixa velocidade de corte o amortecimento do processo também foi considerado. O diagrama de estabilidade foi numericamente determinado. Ensaios práticos para comprovação do método foram conduzidos. Verificou-se, através da observação das amplitudes de vibração e do acabamento superficial da peça, que a previsão do diagrama de lóbulos está de acordo com o aparecimento do fenômeno da vibração regenerativa.

A mitoxantrona (MXT) é um antineoplásico utilizado no tratamento de tumores como leucemias, linfoma não-Hodgkin e câncer de mama e próstata. Ela é classificada como uma antracenodiona, sendo um análogo estrutural das antraciclinas, como a doxorrubicina (DOX), cujo mecanismo de ação é baseado na inibição da enzima topoisomerase II (Topo II), através da formação dos complexos estabilizados Topo II-DNA. As antraciclinas e a MXT também são capazes de formar lesões do tipo adutos, pontes intercadeias de DNA (interstrand crosslink – ICL) e espécies reativas de oxigênio (ERO). Estudos têm demonstrado que a via de reparo por excisão de nucleotídeos (Nucleotide Excision Repair – NER) está envolvido na remoção de lesões no DNA induzidas pela DOX. Considerando as similaridades estruturais e de mecanismo de ação entre a MXT e a DOX, o objetivo deste trabalho foi avaliar a influência da via NER na citotoxicidade da MXT, a fim de elucidar possíveis mecanismos envolvidos na resistência tumoral a esta droga. Os resultados encontrados demonstraram que células deficientes na via NER (XPA, XPD, XPC e CSB) apresentam elevada sensibilidade a MXT comparadas a células proficientes em reparo (MRC5). Apesar disso, células CSB (deficientes na subvia associada à transcrição - Transcription coupled – TCR-NER) são mais sensíveis a MXT que células XPC (deficientes na subvia de reparo global do genoma – Global genome repair – GGR-NER) e também apresentam diferenças no perfil de ciclo celular, síntese de DNA e formação dos complexos Topo II-DNA após tratamento com MXT. Células XPC, da mesma forma que as células proficientes MRC5 apresentam parada de ciclo celular em G2/M, recuperação da síntese de DNA e sinal semelhante para formação dos complexos Topo II-DNA, enquanto células CSB apresentam acúmulo de células na fase S, diminuição na síntese de DNA e sinal mais intenso para formação dos complexos Topo II-DNA. Além disso, a complementação das células CSB com a proteína CSB recuperou a resistência das células a MXT e também diminuiu a intensidade do sinal dos complexos Topo II-DNA. Estes resultados indicaram que a via NER está envolvida na resistência das células ao tratamento com MXT e que a proteína CSB ou a subvia TCR-NER tem um papel chave no processamento dos complexos Topo II-DNA. / Mitoxantrone (MXT) is an antineoplastic drug used in treatment of tumors like leukemia, non-Hodgkin lymphoma and breast and prostate cancer. It is classified as an anthracenedione, being a structural analogue of anthracyclines, like doxorubicin (DOX), which action mechanism is based on topoisomerase II (Topo II) inhibition and formation of stabilized Topo II-DNA complexes. Anthracyclines and MXT also can form lesions like DNA adducts, interstrand crosslinks (ICL) and reactive oxygen species (ROS). Studies have shown that nucleotide excision repair (NER) pathway is involved in removal of lesions induced by DOX. Due to structural and action mechanism similarities between MXT and DOX, the aim of this work was to evaluate the influence of NER pathway in cytotoxicity of MXT, in order to elucidate possible mechanisms involved in tumor resistance to this drug. The results demonstrated that NER-deficient cells (XPA, XPD, XPC and CSB) show high sensitivity to MXT compared to repair proficient cells (MRC5). However, CSB cells (deficient in Transcription coupled repair – TCR) were more sensitive to MXT than XPC cells (deficient in Global genome repair – GGR) and also showed differences in cell cycle, DNA synthesis and Topo II-DNA complexes formation upon MXT treatment. XPC cells, in the same way as MRC5 proficient cells present G2/M cell cycle arrest, DNA synthesis recovery and similar signal for Topo II-DNA complexes formation, while CSB cells present accumulation of cells in S phase, reduced DNA synthesis and a more intense signal for Topo II-DNA complexes formation. Moreover, CSB cells complementation recovery MXT-resistance and also diminished Topo II-DNA complexes signal intensity. These results indicate that NER pathway is involved in cells resistance to MXT treatment and that CSB protein or TCR-NER sub pathway has a key role in processing of MXT induced Topo II-DNA complexes.

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2015-10-28T13:22:10Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 3385765 bytes, checksum: 37c593f3a8b2f5fc519f66c85191bbdb (MD5) / Made available in DSpace on 2015-10-28T13:22:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 3385765 bytes, checksum: 37c593f3a8b2f5fc519f66c85191bbdb (MD5) Previous issue date: 2015-03-13 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O presente projeto de pesquisa teve como objetivo desenvolver uma metodologia em ambiente SIG para automatizar o mapeamento de Áreas de Preservação Permanente (APPs) em topos de morros, de forma a reduzir os custos envolvidos no mapeamento convencional e tornar o processo mais célere, bem como validar as bases de dados que venham a ser utilizadas para tal. Para tal, foram utilizados Modelos Digitais de Elevação (MDEs) disponíveis gratuitamente no território brasileiro, os quais sejam: ASTER, SRTM, TOPODATA e IBGE. Estes MDEs foram avaliados quanto à sua precisão altimétrica dada pelos índices: raiz quadrática do erro médio (RMSE), erro médio (EM), Padrão de Exatidão Cartográfica (PEC) e correlação dos derivativos da altitude (declividade, direção da vertente e curvatura) com a verdade de campo, proveniente dos dados do levantamento a laser com o sistema LIDAR. O modelo utilizado para o mapeamento foi desenvolvido em ambiente de programação Model Builder do ArcGIS 10.1. Por fim, fez-se uma análise crítica do inciso IX, artigo 4o da Lei 12.651/2012, colocando em pauta sua viabilidade técnica, os pontos de subjetividade e a necessidade de sua regulamentação. Através da simulação de cenários buscaram-se alternativas para possíveis alterações na Lei. Entre os MDEs avaliados, o que mostrou melhor desempenho em todos os quesitos avaliados foi o proveniente da base de dados do IBGE, na forma de curvas de nível na escala 1:50.000 e eqüidistância vertical de 20 metros. O RMSE obtido com 500 pontos de checagem foi de 11,1; 13,9; 14,6 e 21,1 para IBGE, SRTM, ASTER e TOPODATA, respectivamente. Na mesma ordem, o EM foi de -1,3; 5,0; 10,5 e 4,7. O uso de interpoladores (Krigagem, IDW, Spline e Topo To Raster) não proporcionou melhoras significativas na precisão dos MDEs, portanto não se justifica sua utilização com a finalidade de aumentar a resolução dos mesmos. O índice local de Moran (I), utilizado para análise geoestatística da distribuição dos erros de estimativa dos MDEs, indicou o forte agrupamento de grandes desvios de estimativa em todas as bases de dados utilizadas, sugerindo sua correlação com feições geomorfológicas ou a cobertura do solo. Quanto aos derivativos da altitude, há baixa correlação com a base de referência, sobretudo nos MDEs de resolução inferior, reforçando a necessidade de cautela na aplicação dos MDEs e seus derivativos nas mais diversas finalidades. Há expressiva perda de informações nos modelos digitais de declividade, gerados a partir de MDEs com baixa resolução, o que indica que, em relevos montanhosos, modelos de alta resolução necessariamente devem ser utilizados. Em função dessa perda de informações, o valore do critério de declividade média, considerados para classificar as APPs em topos de morros, deve ser dado em função da resolução do MDE utilizado. O modelo de mapeamento foi desenvolvido com sucesso no formato de uma ferramenta do ArcToolbox, sendo capaz de processar qualquer MDE em nove etapas de processamento, onde caberá ao analista somente alimentar o modelo com os dados de entrada. O produto final do geoprocessamento consiste num arquivo vetorial contendo as APPs mapeadas na forma de polígonos. Os resultados mostram que as alterações trazidas pelo NCF praticamente extinguiram as APPs em topos de morros, ao definir a base dos mesmos pela cota do ponto de sela mais próximo da elevação e simultaneamente exigir a declividade média de 25 graus e altura maior ou igual a 100 metros. Além disso, considerar o ponto de sela como divisor levou a um forte isolamento geográfico dessas áreas, bem como sua redução. A simulação de cenários indica que para haver um aumento de área protegida, seria necessário alterar simultaneamente os parâmetros de altura e declividade média, todavia, o critério de declividade é mais limitante na classificação das áreas enquanto APPs. Entre os dois métodos testados para cálculo da declividade média, aquele onde se obtém a média dos valores dos pixels dentro dos limites dos morros resultou em maior área mapeada, em relação ao método onde a declividade foi calculada por linhas ligando o topo à linha de base dos morros. Conclui-se que há necessidade de regulamentação do artigo 4o da Lei 12.651/2012, no que tange a delimitação das APPs em topos de morros, pelas seguintes razões: subjetividade no cálculo da declividade média, ausência de referência para escala de mapeamento (que influencia na localização dos pontos de sela) e incompatibilidade dos parâmetros com as funções ambientais das áreas de preservação permanente. / This research aimed to develop a methodology in a GIS environment, to automate the mapping of Permanent Preservation Areas (PPAs) on hilltops, reducing the costs involved in conventional mapping and making the process faster, and validate the databases that may be used. For such, we used Digital Elevation Models (DEMs) available free of charge in Brazil, which are: ASTER, SRTM, TOPODATA and IBGE. These DEMs were evaluated regarding their altimetric precision, given by the indexes: root mean squared error (RMSE), mean error (ME), Cartographic Accuracy Standard (PEC) and correlation of the derivatives of altitude (slope, direction of slope and curvature) with the reference, from the laser survey data with LIDAR system. The model used for mapping was developed in Model Builder programming environment, placed in ArcGIS 10.1. Finally, there was a analysis of section IX, Article 4 of Law 12.651/2012, putting in question its technical feasibility, the subjectivity points and the need for regulation. By scenario simulation, alternatives were searched for possible changes in Law. Among the evaluated DEMs, the one obtained from IBGE contour lines in scale 1:50,000 and vertical equidistance of 20 meters, showed better performance in all tests. The RMSE obtained with 500 checkpoints was 11.1; 13.9; 14.6 and 21.1 to IBGE, SRTM, ASTER and TOPODATA respectively. In the same order, EM was -1.3; 5.0; 10.5 and 4.7. The use of interpolation (Kriging, IDW, Spline and Topo To Raster) not provided significant improvements in accuracy of DEMs, therefore not justified its use in order to increase the resolution thereof. The local index of Moran (I), used for geostatistical analysis of the distribution of the DEMs estimation errors, indicated strong clustering of large estimate of deviations in all databases used, suggesting a correlation with geomorphological features or land cover. As regards the derivatives of altitude, there is a low correlation with the reference, especially in lower resolution DEMs, reinforcing the need for caution in application of DEMs and their derivatives in various purposes. There is a significant loss of information in the digital models of slope gradient, generated from DEMs with low resolution, which indicates that, in mountainous reliefs, high- resolution models must necessarily be used. Due to this loss of information, the value of the average slope criterion used to rate the PPAs on hilltops, should be given on the resolution of DEM used. The model for mapping has been successfully developed in the form of a ArcToolbox tool, being able to process any DEM in a nine-stage processing. The final product is a geo vector file containing the PPA mapped in the form of polygons. Results showed that the changes introduced by the new Forest Code, in Brazil, virtually extinguished the PPAs in hilltops, when set the basis thereof by the dimension of the nearest saddle point of elevation and, simultaneously, require an average slope of 25 degrees and height greater than or equal to 100 m. Also, considering the saddle point as a divisor led to a strong geographical isolation of these areas and their reduction. The simulation shows that a protected area increase would require simultaneously change the parameters of height and average slope, however, the criterion of slope is more limiting in the classification of areas as PPAs. Between two methods used for calculating the average slope, that where we obtained the average of the pixels within the limits of the hills resulted in greater mapped area, compared to the method where the slope was calculated by lines connecting the top to the line base of the hills. It was concluded that there is need for regulation of Article 4 of Law 12.651/2012, regarding the delimitation of PPAs in hilltops, for the following reasons: subjectivity in the calculation of average slope, reference absence for mapping scale (which influences the location of the saddle points) and incompatibility of parameters with the environmental functions of permanent preservation areas.

A mitoxantrona (MXT) é um antineoplásico utilizado no tratamento de tumores como leucemias, linfoma não-Hodgkin e câncer de mama e próstata. Ela é classificada como uma antracenodiona, sendo um análogo estrutural das antraciclinas, como a doxorrubicina (DOX), cujo mecanismo de ação é baseado na inibição da enzima topoisomerase II (Topo II), através da formação dos complexos estabilizados Topo II-DNA. As antraciclinas e a MXT também são capazes de formar lesões do tipo adutos, pontes intercadeias de DNA (interstrand crosslink – ICL) e espécies reativas de oxigênio (ERO). Estudos têm demonstrado que a via de reparo por excisão de nucleotídeos (Nucleotide Excision Repair – NER) está envolvido na remoção de lesões no DNA induzidas pela DOX. Considerando as similaridades estruturais e de mecanismo de ação entre a MXT e a DOX, o objetivo deste trabalho foi avaliar a influência da via NER na citotoxicidade da MXT, a fim de elucidar possíveis mecanismos envolvidos na resistência tumoral a esta droga. Os resultados encontrados demonstraram que células deficientes na via NER (XPA, XPD, XPC e CSB) apresentam elevada sensibilidade a MXT comparadas a células proficientes em reparo (MRC5). Apesar disso, células CSB (deficientes na subvia associada à transcrição - Transcription coupled – TCR-NER) são mais sensíveis a MXT que células XPC (deficientes na subvia de reparo global do genoma – Global genome repair – GGR-NER) e também apresentam diferenças no perfil de ciclo celular, síntese de DNA e formação dos complexos Topo II-DNA após tratamento com MXT. Células XPC, da mesma forma que as células proficientes MRC5 apresentam parada de ciclo celular em G2/M, recuperação da síntese de DNA e sinal semelhante para formação dos complexos Topo II-DNA, enquanto células CSB apresentam acúmulo de células na fase S, diminuição na síntese de DNA e sinal mais intenso para formação dos complexos Topo II-DNA. Além disso, a complementação das células CSB com a proteína CSB recuperou a resistência das células a MXT e também diminuiu a intensidade do sinal dos complexos Topo II-DNA. Estes resultados indicaram que a via NER está envolvida na resistência das células ao tratamento com MXT e que a proteína CSB ou a subvia TCR-NER tem um papel chave no processamento dos complexos Topo II-DNA. / Mitoxantrone (MXT) is an antineoplastic drug used in treatment of tumors like leukemia, non-Hodgkin lymphoma and breast and prostate cancer. It is classified as an anthracenedione, being a structural analogue of anthracyclines, like doxorubicin (DOX), which action mechanism is based on topoisomerase II (Topo II) inhibition and formation of stabilized Topo II-DNA complexes. Anthracyclines and MXT also can form lesions like DNA adducts, interstrand crosslinks (ICL) and reactive oxygen species (ROS). Studies have shown that nucleotide excision repair (NER) pathway is involved in removal of lesions induced by DOX. Due to structural and action mechanism similarities between MXT and DOX, the aim of this work was to evaluate the influence of NER pathway in cytotoxicity of MXT, in order to elucidate possible mechanisms involved in tumor resistance to this drug. The results demonstrated that NER-deficient cells (XPA, XPD, XPC and CSB) show high sensitivity to MXT compared to repair proficient cells (MRC5). However, CSB cells (deficient in Transcription coupled repair – TCR) were more sensitive to MXT than XPC cells (deficient in Global genome repair – GGR) and also showed differences in cell cycle, DNA synthesis and Topo II-DNA complexes formation upon MXT treatment. XPC cells, in the same way as MRC5 proficient cells present G2/M cell cycle arrest, DNA synthesis recovery and similar signal for Topo II-DNA complexes formation, while CSB cells present accumulation of cells in S phase, reduced DNA synthesis and a more intense signal for Topo II-DNA complexes formation. Moreover, CSB cells complementation recovery MXT-resistance and also diminished Topo II-DNA complexes signal intensity. These results indicate that NER pathway is involved in cells resistance to MXT treatment and that CSB protein or TCR-NER sub pathway has a key role in processing of MXT induced Topo II-DNA complexes.

Os métodos geoelétricos, principalmente a eletrorresistividade, estão sendo cada vez mais requisitados na área da mineração, indicando espessura de capeamento de solo, zonas fraturadas e heterogeneidades do material, viabilizando economicamente, ou não, um projeto minerário. Este trabalho, realizado no município do Cabo de Santo Agostinho -PE, apresenta e discute resultados de aplicações do método geofísico, da eletrorresistividade, como instrumento de auxílio na abertura de uma nova frente de lavra para extração de blocos graníticos de grande porte. Foi investigada a espessura do capeamento de solo, bem como as principais zonas locais de falhas e fraturas. Para isso foram realizadas 32 SEVs (03 SEVs por perfil, à exceção da Linha 11, com 02) com arranjo Schlumberger de AB/2 máximo de 60metros, e 11 caminhamentos elétricos com arranjo dipolo-dipolo de AB=MN=20 metros,com aproximadamente 1000m de extensão cada perfil. As SEVs foram dispostas nas linhas de modo a cobrir adequadamente a área do terreno, possibilitando a confecção de um mapa de contorno da profundidade do topo rochoso e a caracterização do perfil de alteração pedológico. Os caminhamentos elétricos foram dispostos paralelamente entre si e espaçados de 60 metros, podendo ser observadas as possíveis configurações do topo rochoso, como rocha não fraturada e zonas fraturadas. A partir dos dados dos caminhamentos elétricos foram elaboradas simulações 3D de resistividade e para a estimativa de volume de rocha não fraturada na área de estudo (com base nas resistividades mais elevadas).Os resultados obtidos mostraram a eficiência da eletrorresistividade na determinação do topo da rocha sã e detecção das zonas fraturadas no maciço granítico. / The geoeletric methods, especially electroresistivity, are being progressively more required on mining, for identifying soil thickness, fractured zones and geological heterogeneities, to check economical viability of mining projects. This work, held in Cabo de Santo Agostinho-PE city, presents and discusses geophysics application results of electroresistivity as a tool for helping the opening of a new granitic blocks exploitation front. The soil thickness was investigated, as well as the main local fault zones and fractures. A total of 32 VESs (03 VESs per section, exception made to line 11, with 02 VESs) using Schlumberger array with AB/2 maximum of 60 m, and 11 geoelectrical profilings using dipole-dipole array (AB=MN=20 m), with section lengths close to 1000 m. The VESs lines were organized in order to cover the studied area properly, allowing mapping the top of the rock massif and characterizing the soil profile. The geoelectrical profilings were disposed parallel with 60 m gap among each other, enabling the observation of the massif top configurations, such as fractured and non fractured zones. 3D resistivity simulations were performed using the geoelectrical profilings data in order to estimate the total volume of non fractured rock in the studied area (based on the highest resistivities). The obtained data showed the efficiency of electroresistivity for fractured zones detection and for mapping the top of the fresh rock massif.

Sanctioning of legal persons Abstract The thesis Sanctioning of legal persons consists of seven parts. Th first part of the thesis deals with the theme of international and European sources of law of the criminal liability of legal persons. Furthermore, there is cited history of criminal liability of legal persons abroad and further in the Czech Republic since the end of 20th century to present. The second part of the thesis comprises explanation of the basic instruments of Czech Act on Criminal Liability of Legal Persons like personal scope, range of criminalization of behaviour of legal persons and imputability of the behaviour of individuals to criminal liable legal person. The third part of the thesis comprises general explanation of sanctioning of legal persons and availability of usage of some legal institutes comprised in Czech Criminal Code against legal persons. The fourth part encompasses each single legal sanction comprised in the Third part of the Act on Criminal Liability of Legal Persons. The fifth part of the thesis encompasses explanation of so-called diversions in criminal proceedings against legal persons. In the sixth part there is an insight into selected foreign legislations of criminal liability of legal persons. The seventh part of the thesis encompasses statistical details of the...

Thesis advisor: Fazel Tafti / The search for an ideal quantum spin-liquid (QSL) material which can host a QSL ground state as well as exotic excitations has been one of the leading research topics in condensed matter physics over the past few decades. Out of all the proposals to realize the physics of a QSL, the Kitaev model is the most promising proposal with a QSL ground state. The Kitaev Hamiltonian is exactly solvable via fractionalization of its spin degrees of freedom into Majorana excitations, and it can be engineered in real materials. Among all the proposed Kitaev candidates, α-Li2IrO3, Na2IrO3, Li2RhO3, and α-RuCl3 are the most promising candidates. During my Ph.D. research I explored new physics related to Kitaev materials via modification of the symmetry and structural properties of these known Kitaev candidates. First, I studied how modification of the inter-layer chemistry can alter the thermodynamic properties of Kitaev candidate α-Li2IrO3 via an enhancement of the spin-orbit coupling (SOC) effect. The light, octahedrally-coordinated inter-layer Li atoms are replaced with heavier, linearly-coordinated Ag atoms to synthesize Ag3LiIr2O6. In addition to these structural modifications to the parent compound α-Li2IrO3, having heavier elements between the honeycomb layers in the Ag compound increased the effect of SOC in the honeycomb layers and led to a decrease in the long-range ordering temperature in Ag3LiIr2O6 compared to its parent compound. Second, I studied the effect of local crystal distortion in the presence of a weak SOC effect to explore a new spin-orbital state different from the Jeff=1/2 state. Based on theoretical predictions, the ground states of Kitaev materials can be tuned to other exotic spin-orbital states such as an Ising spin-1/2 state. To provide the proper conditions for a competition between the trigonal crystal distortion and the SOC effect, I modified the crystal environment around the magnetic elements in the parent compound Li2RhO3 via a topo-chemical method and synthesized Ag3LiRh2O6. An increase in the strength of trigonal distortion in Ag3LiRh2O6, in the presence of weak SOC, led to a transition from the Jeff=1/2 ground state (Kitaev limit) in the parent compound to an Ising spin-1/2 ground state (Ising limit) in the product. This change in spin-orbital state resulted in a dramatic change in magnetic behavior. Whereas Li2RhO3 shows a spin-freezing transition at 6 K, Ag3LiRh2O6 reveals a robust long-range antiferromagnetic transition at 94 K. This is the first realization of a change of ground state between the Kitaev and Ising limits in the same structural family. Lastly, I studied how the crystal symmetry can be an important factor in the physics of Kitaev materials. Honeycomb layered materials can be crystallized in space groups C2/m, C2/c, and P6_322. However, the crystal symmetry of most Kitaev candidates is described by the C2/m space group. We successfully synthesized a polymorph of a 3d Kitaev candidate, hexagonal Na2Co2TeO6 (P6_322 space group) in space group C2/m. The change in crystal symmetry of this cobalt tellurate replaced three anti-ferromagnetic (AFM) orders at 27, 15, 7 K in the hexagonal polymorph by a single AFM peak at 9.6 K in the monoclinic Na2Co2TeO6. / Thesis (PhD) — Boston College, 2023. / Submitted to: Boston College. Graduate School of Arts and Sciences. / Discipline: Physics.

La division cellulaire est un processus fondamental des êtres vivants. À chaque division cellulaire, le matériel génétique d'une cellule mère est dupliqué et ségrégé pour produire deux cellules filles identiques; un processus nommé la mitose. Tout d'abord, la cellule doit condenser le matériel génétique pour être en mesure de séparer mécaniquement et également le matériel génétique. Une erreur dans le niveau de compaction ou dans la dynamique de la mitose occasionne une transmission inégale du matériel génétique. Il est suggéré dans la littérature que ces phénomènes pourraient causé la transformation des cellules cancéreuses. Par contre, le mécanisme moléculaire générant la coordination des changements de haut niveau de la condensation des chromosomes est encore incompris. Dans les dernières décennies, plusieurs approches expérimentales ont identifié quelques protéines conservées dans ce processus. Pour déterminer le rôle de ces facteurs dans la compaction des chromosomes, j'ai effectué un criblage par ARNi couplé à de l'imagerie à haute-résolution en temps réel chez l'embryon de C. elegans. Grâce à cette technique, j'ai découvert sept nouvelles protéines requises pour l'assemblage des chromosomes mitotiques, incluant la Ribonucléotide réductase (RNR) et Topoisomérase II (topo-II). Dans cette thèse, je décrirai le rôle structural de topo-II dans l'assemblage des chromosomes mitotiques et ces mécanismes moléculaires. Lors de la condensation des chromosomes, topo-II agit indépendamment comme un facteur d'assemblage local menant par la suite à la formation d'un axe de condensation tout au long du chromosome. Cette localisation est à l'opposé de la position des autres facteurs connus qui sont impliqués dans la condensation des chromosomes. Ceci représente un nouveau mécanisme pour l'assemblage des chromosomes chez C. elegans. De plus, j'ai découvert un rôle non-enzymatique à la protéine RNR lors de l'assemblage des chromosomes. Lors de ce processus, RNR est impliqué dans la stabilité des nucléosomes et alors, permet la compaction de haut niveau de la chromatine. Dans cette thèse, je rapporte également des résultats préliminaires concernant d'autres nouveaux facteurs découverts lors du criblage ARNi. Le plus important est que mon analyse révèle que la déplétion des nouvelles protéines montre des phénotypes distincts, indiquant la fonction de celles-ci lors de l'assemblage des chromosomes. Somme toute, je conclus que les chromosomes en métaphase sont assemblés par trois protéines ayant des activités différentes d'échafaudage: topoisomérase II, les complexes condensines et les protéines centromériques. En conclusion, ces études prouvent le mécanisme moléculaire de certaines protéines qui contribuent à la formation des chromosomes mitotiques. / Cell division is a fundamental process that continuously happens in all living organisms. In each cell division, genetic material of the parent cell duplicates and segregates to produce genetically identical daughter cells in a process called mitosis. Cells need to condense their genetic material to be able to partition them equally. Any subtle defects, either timing or compaction level, could lead to the unequal inheritance of genetic material, a phenomenon that is believed to be the leading cause of cancerous transformation. However, the precise molecular mechanisms underlying the coordinated changes of higher-order chromosome structure are poorly understood. In the last two decades, various approaches have identified several conserved factors required for chromosome condensation. To define the roles of known and novel factors in this process, I performed an RNAi based screen using high-resolution live imaging of the C. elegans one-cell embryo. Importantly, using an in vivo approach, I discovered seven novel factors required for mitotic chromosome assembly, including Ribonulceotide reducatase (RNR) and DNA topoisomerase II (topo-II). In this thesis, I report a structural role for topo-II in mitotic chromosome assembly and underlying molecular mechanisms. During chromosome condensation process, topo-II acts independently as a local assembly factor leading to global chromosome axis formation, contradicting models that chromosomes organize around preassembled scaffolds, thus representing a novel pathway for chromosome assembly in C. elegans. Furthermore, I also discovered a non-enzymatic role of RNR in the mitotic chromosome assembly process. During this process, RNR is involved in nucleosome stability, and thereby, it allows higher-order chromatin assembly. In this thesis, I also report preliminary data for other novel factors that I discovered in the RNAi based screen for factors involved in chromosome condensation. Importantly, my analyses revealed that the depletion of several proteins results in distinct chromosome condensation phenotypes, indicating that they function in discrete events during mitotic chromosome assembly. In sum, I conclude that metaphase chromosomes are built by the distinct scaffolding activities of three proteins: DNA topoisomerase II, condensin complexes and centromere proteins. Taken together, these studies provide underlying molecular mechanisms contributing to the mitotic chromosome formation.