Orientador: José Marques Júnior / Coorientador: Newton La Scala Júnior / Banca: Marcílio Vieira Martins Filho / Banca: Carlos Eduardo Peregrino Cerri / Resumo: O objetivo deste estudo foi avaliar o potencial da espectroscopia de reflectância difusa (ERD) no auxílio da caracterização da emissão de CO2 e atributos do solo. O estudo foi realizado em uma malha irregular de 50 m x 50 m, contendo 89 pontos, com espaçamento mínimo de 0,50 m e máximo de 10 m entre pontos, na camada de 0,00 - 0,10 m de profundidade. Foram realizadas correlações lineares dos minerais hematita (Hm) e goethita (Gt), determinados pela ERD, com a emissão de CO2 do solo (FCO2) e outros atributos. A caracterização anisotrópica das variáveis foi realizada para as direções 0°, 45°, 90° e 135° em relação à linha de plantio (0°). Os resultados indicam que a ERD é um método eficiente na identificação e quantificação indireta da Hm e Gt. Os valores de respiração do solo medidos no campo foram correlacionados com os teores de Hm (R2 = 0,41), Gt (R2 = 0,42) e ferro ditionito (Fed) (R2 = 0,34). A porosidade livre de água (PLA) também foi correlacionada com os teores de Hm (R2 = 0,41), Gt (R2 = 0,39) e Fed (R2 = 0,46). A análise de geoestatística indicou a existência de anisotropia de todas variáveis estudadas, inclusive dos atributos mineralógicos, indicando grau de dependência espacial moderada a forte para quase todos os atributos do solo. As variáveis que melhor explicaram as variações anisotrópicas da emissão de CO2 do solo foram PLA (58%), umidade do solo (54%), Hm (13%), Fed (8%) e temperatura do solo (7%). Esses resultados provam que essa técnica inovadora é uma alternativa atraente para auxiliar a quantificação indireta de atributos do solo e no levantamento da FCO2, mostrando seu potencial em substituir grande parte das análises laboratoriais convencionais. Além disso, essa metodologia auxilia a verificação rápida do comportamento anisotrópico da FCO2 e demais atributos do solo, podendo... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The aim of this study was to evaluate the potential of diffuse reflectance spectroscopy characterize the emission of CO2 and soil attributes. The study was conducted by using an irregular grid 50 × 50 m containing 89 points with minimum spacing 0.50 m up to 10 m between points, to measure CO2 emissions and other properties in the uppermost layer (0,00 - 0,10 m). Linear correlations were made of hematite and goethite determined by ERD with the CO2 emission and soil attributes. The characterization of anisotropic variables was carried out for the directions 0°, 45°, 90° and 135° relative to each row (0°). The results indicate that the ERD is an efficient method to identify and quantify indirect Hm and Gt. The values of soil respiration measured in the field were correlated with the levels of Hm (R2 = 0.41), Gt (R2 = 0.42) and iron dithionite (Fed) (R2 = 0.34). The porosity-free water (PLA) was also correlated with the levels of Hm (R2 = 0.41), GT (R2 = 0.39) and Fed (R2 = 0.46). The geostatistical analysis indicated the existence of anisotropy of all variables, including the mineralogical attributes, indicating level of moderate to strong spatial dependence for almost all soil attributes. The variables that best explained the variations of the anisotropic emission of CO2 from the soil were PLA (58%), soil moisture (54%), Hm (13%), Fed (8%) and soil temperature (7%). These results prove that this innovative technique is an attractive alternative to assist the indirect quantification of soil and lifting of FCO2, showing its potential to replace much of the conventional laboratory tests. Furthermore, this methodology helps quick check of the anisotropic behavior of FCO2 and other soil and can be used to facilitate mapping of emissions over large... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

[pt] O Observatório Pierre Auger, cuja construção na Província de Mendoza, na Argentina está na sua fase final, tem por objetivo medir as características dos raios cósmicos de grande energia. O Observatório está produzindo dados desde o início de 2004, à medida em que a rede de detectores vai aumentando. Um dos principais temas de pesquisas, usando os dados produzidos pelo detector, é o exame da anisotropia na direção de origem dos raios cósmicos energéticos. Para isto é necessário entender-mos a resolução angular do detector. Nesta tese, estudamos a resolução angular dos detectores de Superfície (ou detectores de radiação de Cherenkov). O principal elemento que limita a acuracidade angular dos detectores de superfície é a precisão temporal do registro dos sinais de chegada dos raios cósmicos. Este estudo está baseado na comparação dos sinais em um conjunto de tanques que estão muito próximos um do outro (11 metros). / [en] The Pierre Auger Observatory, in the Province of Mendoza Argentina, is in its final phases of construction. Its aimed to determine the characteristics of high energy cosmic rays. The Observatory is collecting data since the beginning of 2004, while the size of the array continue increasing. One of the main topics of research of Auger, is the study of the anisotropy of the arrival direction of the energetic cosmic rays. For that purpose it is necessary to have a good estimative of the angular resolution of the detector. The main limiting element on the accuracy of the angular determination is the arrival time of the particles generated by the cosmic ray in the detectors. In this thesis we study the angular resolution of the Surface Detector (or the Cherenkov radiation detector). This study is based on the comparison of the signals in a subset of detectors deployed very close one from the other (11 m).

Processos fotofísicos em polímeros conjugados estão intimamente relacionados com a conformação dos segmentos moleculares. Filmes finos de polímeros conjugados apresentam uma anisotropia intrínseca resultante da conformação dos segmentos moleculares tornando esses materiais atrativos em estudos fotofísicos pela emissão polarizada apresentada quando excitado via radiação eletromagnética ou sob aplicação de uma diferença de potencial elétrico. Neste trabalho procuramos correlacionar o espectro de emissão fotoluminescente de filmes finos de um derivado do polifluoreno, nominalmente poli(9,9-dioctilfluorenil-2-7-diil) terminado com dimetilfenil, com sua anisotropia molecular. Filmes finos mecanicamente estirados sofrem um processo de reordenamento molecular induzindo a emissão de luz polarizada predominantemente na direção de estiramento. O estiramento ocasiona ainda um aumento no comprimento de conjugação efetivo dos segmentos moleculares influenciando no acoplamento elétron-fônon. Através da técnica de elipsometria, foi possível determinar os estados de polarização da luz (através dos parâmetros de Stokes) e medidas de fotoluminescência estacionária dependente da temperatura nos possibilitou aferirmos sobre o acoplamento elétron-fônon a partir do Princípio de Franck-Condon. Medidas de fotoluminescência de excitação (PLE) determinou que o espectro da PL consiste da sobreposição espectral de duas espécies emissoras: a espécie isolada e a espécie agregada. Para baixas temperaturas a PL apresenta picos de emissão bem definidos como resultado da dinâmica molecular do PFO correspondendo ao favorecimento de emissão da espécie isolada. Para temperaturas acima da temperatura de transição \'beta\' (~270 K), a emissão da espécie agregada é favorecida, ocorrendo uma possível transferência de energia da espécie isolada para a agregada. O estiramento induz um aumento do comprimento de conjugação, refletido na diminuição do fator de Huang-Rhys, \'S IND. ISO\'POT. LO\'|140 K = 0,40 para amostra não estirada e \'S IND. ISO\'POT.2LO\'| 140 K = 0,19 para a amostra com a maior taxa de estiramento, tornando o espectro mais resolvido. Amostras não estiradas sob excitação paralela ao estiramento apresentaram polarização total de emissão P = 3,4% linearmente paralela ao estiramento e anisotropia de fluorescência de r = 0,025 e amostras com estiramento L = 2Lo apresentaram P = 46,1% de emissão polarizada ao longo da direção de estiramento e uma anisotropia de fluorescência de r = 0,27. A emissão polarizada mostrou ser independente da temperatura. A anisotropia de fluorescência mostrou ser fortemente dependente do estiramento e da anisotropia para temperaturas acima de 340 K, temperatura característica de um inicio de transição de fase do PFO. / Photophysics processes in conjugated polymer are closely related with the molecular segments conformation. Conjugated polymers thin films has shown an intrinsic anisotropy due to the molecular segments conformation making this materials attractive in photophysics studies by its polarized emission when stimulated by light or biased. In this work, we correlated the photoluminescence spectra of a derivative PFO polymer thin films, namely poly(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl) end capped with dimethylphenyl, with the molecular anisotropy. Mechanically stretched thin films undergo a molecular rearrangement process of inducing emission of light predominantly polarized in the direction of stretch. The stretching also causes an increase in the effective conjugation length of the molecular segments influencing the electron-phonon coupling. By ellipsometry technique, it was possible to determine the polarization states of light (by the Stokes parameters) and temperature dependent stationary photoluminescence measurements enabled us to get the electron-phonon coupling from the Franck-Condon principle. Measurements of photoluminescence excitation (PLE) have determined that the PL spectrum consists of spectral overlap of the two emitting species: the isolated and aggregated species. At low temperatures the PL emission peaks has presented well-defined as a result of PFO molecular dynamics favoring the emission of the isolated species. For temperatures above the transition beta temperature (270 K), the emission of aggregated species is favored, causing a possible energy transfer isolated to aggregate species. The stretching induces an increase in the conjugation length, reflected in the decreasing Huang-Rhys factor \'S IND. ISO\' POT. LO\'|140 K = 0,40 to non-stretched samples and \'S IND. ISO\' POT. 2Lo\'| 140 K = 0,19 for the sample with the highest draw ratio, making the spectrum more resolved. Unstretched samples under polarized excitation parallel to the stretching showed total polarized emission P = 3,4% linearly parallel to the stretching and fluorescence anisotropy of r = 0,025 and the L = 2Lo samples showed P = 46,1% of polarized emission along the direction of stretching and fluorescence anisotropy r = 0,27. The polarized emission was found to be independent of temperature. The fluorescence anisotropy was found to be strongly dependent of stretching rates and for temperatures above 340 K, a characteristic onset temperature of phase transition of the PFO.

A indústria de ferro e aço corresponde a cerca de 8% das emissões globais de CO2. O carvão vegetal é uma alternativa existente ao uso de carvão fóssil e coque na indústria metalúrgica e é utilizado em alguns altos fornos no Brasil. Embora possua algumas vantagens em termos de maior reatividade e menor teor de cinzas em relação ao coque, o carvão vegetal possui baixa resistência mecânica e alta friabilidade, dificultando o transporte, manuseio e os processos. Não existem normas para avaliar a resistência à compressão de carvão vegetal, e os métodos existentes empregados em outras pesquisas consistem em preparar corpos de prova livres de defeitos e comprimi-los na direção das fibras. Por se tratar de um material com formato irregular, granular e anisotrópico, estes ensaios podem não revelar o comportamento de um leito de carvão vegetal, como um todo, quando sujeito a cargas compressivas. Isto pode não representar condições industriais, onde a carga sobre o carvão não é aplicada exclusivamente na direção das fibras, mas é aplicada de maneira aleatória. Esta dissertação propõe uma abordagem para se quantificar os efeitos da aplicação de cargas compressivas sobre um leito de carvão vegetal distribuído aleatoriamente. Isto representa uma tentativa de simular condições mais próximas das industriais, como ocorreria em um alto forno, em vez de fazer a análise de pedaços individuais de carvão. Foi montado um aparato consistindo em um tubo contendo um leito de carvão e com um êmbolo empurrado por máquina de ensaio universal. As experiências consistem em utilizar o aparato para realizar repetições de ensaios de compressão de carvão de tamanho inicial controlado. Assim, é obtida uma distribuição granulométrica em função da carga aplicada, que é classificada por peneiramento e pesagem. A partir disto, a distribuição granulométrica é analisada de forma qualitativa e quantitativa com uso de ferramentas estatísticas. Através dos índices de quebra e sobrevivência, o método produz resultados reprodutíveis com número de repetições suficiente. Desta forma, é possível prever o comportamento de um leito de carvão vegetal sob compressão. / The iron- and steel industry is responsible for about 8% of the total global CO2 emissions. Charcoal is an existing alternative to the use of coal and coke in the metallurgical industry and is used in some blast furnaces in Brazil. Although it has some advantages against coke in terms of higher reactivity and lower ash contents, charcoal has inherently low mechanical strength and high friability, imposing difficulties to its transportation, handling and use in processes. There are no standards to evaluate charcoal compression strength, and the existing methods used in other researches consist in using prepared specimens and compressing them in the direction of the fibres. As charcoal is irregular shaped, granular and anisotropic, these tests may not reveal the behaviour of a charcoal bed, as a whole, when undergoing compressive loads. This may not relate to industrial conditions, where the load on charcoal is not exclusively applied on the direction of the fibres, but is randomly applied instead. This dissertation proposes an approach to quantify the effects of applying load on randomly distributed bulk charcoal. This represents an attempt of simulating conditions similar to what is expected in the industrial practice, such as in a blast furnace, rather than analysing individual pieces of charcoal. An apparatus has been prepared consisting of a tube and a piston that is pushed by an universal test machine. The experiments consist in carrying out repeated tests of compression of controlled sized charcoal with the apparatus. A particle size distribution is obtained as a function of the applied load, which is then classified by screening and weighing. Based on that, the particle size distribution is analysed both qualitative and quantitatively by using statistical tools. By means of the friability and survivability indexes, the method generates reproducible results with a sufficient number of repeats. In this way, it is possible to predict the behaviour of charcoal bulk under compression.

Apresentaremos uma série de estudos realizados sobre o tema anisotropias magnéticas induzidas (Kind) em 1igas amorfas. Foram usados vários tipos de tratamentos térmico, com o objetivo de obtermos uma visão amp1a do assunto. A análise teórica dos dados de Kind e de \"after-effect\" magnético (MAE) foi feita com um modelo baseado em sistemas de dois níveis (TLS). A partir da análise dos dados experimentais obtém-se um largo espectro de energias de ativação. Estas energias estão relacionadas aos tempos de re1axação, através da equação de Arrhenius: = 0 exp (E/kT), onde o pré-fator 0 é da ordem do inverso da frequência de Debye. Construiu-se um forno para tratamentos térmicos em ligas amorfas, que opera em um eletroimã de 6 kOe e desenvolveu-se os programas para análise de dados experimentais. Essas facilidades, associadas ao traçador de curvas de histerese, permitiram os seguintes estudos de anisotropias induzidas em ligas amorfas ferromagnéticas: 1. Estudo da cinética de indução de anisotropia por tratamentos térmicos na faixa de temperatura de 190 a 250 °C, para fitas amorfas \"as cast\" de composição C070.4Fe4.6 Si15B10. Com o modelo TLS pode-se obter o espectro de energias de ativação, que se apresentou na faixa de energia de 1.50 a 1.85eV, com 0 = 1.6 x 10-13s. 2. Realizou-se também o estudo da indução de anisotropia na presença de um campo magnético de 5 kOe, para amostras pré-tratadas a 400 °C por 10 minutos. Estas são de composição Co77-X Mnx Si14 B9, com X = 2 e 6 e foram submetidas a tratamentos isotérmicos a temperaturas entre 240 e 325 °C. Neste caso pode-se verificar que para as duas composiQ6es 0 pré-fator é maior ( 10-8S). Quanto ao espectro de energias de ativação, em ambos os casos, apresenta-se na faixa de energias de 1.10 a 1.55 eV. 3.Outro experimento, neste caso com amostras de composição Co67Fe4Mo1Si12B16 consistiu na aplicação, à temperatura ambiente, de tensão mecânica ( 800 MPa) na fita, enquanto se monitorava a energia de anisotropia magnética. Pudemos então observar uma variação continua dessa propriedade e posteriormente uma recuperação completa da condição inicial, com a remoção da tensão aplicada, mostrando um processo de caráter anelástico. Procuramos estudar os efeitos de tensões mecânicas sobre as propriedades magnéticas de amostras com composição Co67Fe4Mo1Si12B16. Duas linhas de trabalho foram adotadas: 4) Numa olhou-se para a isotropia induzida em amostras pré-tratadas, quando submetidas a tratamentos térmicos na faixa de temperatura de 200 a 400 °C, sob tensão mecânica de 500 MPa e posteriormente na ausência de tensão. A partir desses ensaios foi possível se separar uma componente plástica e outra anelástica na anisotropia induzida. 5) Noutra, obteve-se o comportamento do MAE, para amostras com e sem tensão mecânica aplicada, no intervalo de 300 a 500 K. Os resultados obtidos demonstram a não existência de efeitos plásticos ou anelásticos nas energias de ativação dos processos envolvidos no \"after-effect\". Por outro lado verificamos uma grande alteração na intensidade do MAE, devido à tensão. / In this thesis we will present a series of studies related to induced magnetic anisotropies (Kind) in amorphous alloys. In order to get a more general view of this theme, we used several different kinds of annealings. The theoretical analysis of the data of Kind and magnetic after-effect (MAE) was performed using a model based on two-level systems (TLS). From the analysis of the experimental data we get a large actiyation energy spectrum. These energies are related to the relaxation times, through the Arrheniu \'s expression: = 0 exp(E/kT), where the pre-factor 0 is of the order of the inverse of the Debye frequency . We constructed a furnace for thermal annealing of the amorphous alloys, which operates within an electromagnet producing 6 kOe. We also wrote, the computer programs for the analysis of the experimental data. These facilities, together with the hysteresis loop tracer permitted the followings studies of the induced anisotropies in amorphous alloys: 1) A study of the kinetics of the induced anisotropy by annealing in the temperature range from 190 to 250 °C, in as cast amorphous ribbons of composition Co70.4Fe4.6Si15B10. Using the TLS model we obtained the activation energy spectrum. It presents two peaks in the energy range from 1.50 to 1.85eV and a pre-factor 0= 1.6x10-13 s. 2) Using a 5 KOe magnetic field we studied the effects of a Field annealing treatment in samples pre-annealed at 400 °C for 10 minutes. The isothermal annealings were made in Co70-XMnXSi14B9 with x = 2 and 6, in the temperature range from 240 to 325 °C. In this case we observed for these two compositions a larger pre-factor ( 10-8s) than before. The activation-energy spectra, for the both composition, are found in the energy range from 1.10 to 1.55eV. 3) Another experiment was done using samples of Co67Fe4Mo1Si12B16. We applied a tensile stress (800MPa) to the ribbon and measured the magnetic anisotropy energy. We observed a continuous variation of this energy and, after removal of the stress, the sample recuperated its initial condition, showing a process characteristically anelastic. We studied the effects of mechanic stress on the magnetic properties of samples of composition Co67Fe4Mo1Si12B16. We worked in two directions: 4) We studied the induced anisotropy in pre-annealed samples, submitted to annealing in the range from 200 to 400 °C, under a tensile stress of 500MPa and without applied stress. From these resul ts we can separate a plastic and an anelastic component in the induced anisotropy. 5) In other, we studied the behavior of the MAE, for samples with and with and without applied tensile stress, in the range from 300 to 500 K. The results obtained show neither plastic nor anelastic effects on the activation energies of the processes involved in the MAE. On the other h~nd we can see a strong alteration in the intensity of the MAE, due the stress.

O estudo de agregados anfifílicos é de extrema importância devido à sua mimetização de membranas celulares, que são essenciais para a vida da célula. Sabe-se que os fosfolipídios não possuem estruturas moleculares bem definidas nas membranas, porém exercem um papel essencial na manutenção da sua integridade. Fosfolipídios zwitteriônicos são um dos principais componentes estruturais das membranas celulares, e um modelo simplificado destas membranas são as bicamadas que estes fosfolipídios podem formar em meio aquoso. A principal característica destas bicamadas lipídicas é a auto-organização dos lipídios, fazendo-se necessário o estudo de processos naturais e espontâneos, como suas propriedades estruturais e dinâmicas. A espectroscopia de fluorescência tem sido utilizada no estudo de diversos processos e sistemas de interesse biológico, principalmente por medidas de anisotropia de fluorescência, que fornece informações sobre a dinâmica rotacional das sondas fluorescentes inseridas nos sistemas de interesse, refletindo efeitos combinados de flexibilidade, fluidez e interações estáticas com moléculas circundantes. Neste trabalho examinamos as propriedades estruturais e dinâmicas de membranas modelo fosfolipídicas formadas de 1,2-dipalmitoil-sn-glicero-3-fosfocolina (DPPC) por técnicas relacionadas à espectroscopia de fluorescência, principalmente por medidas de anisotropia do estado estacionário e resolvida no tempo, das sondas fluorescentes 1,6-diphenil-1,3,5-hexatrieno (DPH), 7-nitrobenz-2-oxa-1,3-diazol-il (NBD) ligado em diferentes regiões das moléculas fosfolipídicas e também da sonda lipofílica 2-amino-N-hexadecil-benzamida (Ahba). As medidas foram realizadas tanto acima como abaixo da temperatura de transição de fase das bicamadas fosfolipídicas de DPPC, na fase gel e líquido-cristalina, devido à diferença da organização lateral das cadeias de hidrocarboneto nestas duas fases. Medidas de espalhamento dinâmico de luz foram realizadas para confirmar a formação das vesículas unilamelares pelo processo de extrusão da suspensão lipídica contendo vesículas multilamelares, e a técnica de calorimetria diferencial de varredura foi empregada para verificar se baixa concentração das sondas fluorescentes nas vesículas afetam seu empacotamento lipídico. Pelos resultados obtidos, constatamos que os comportamentos das três sondas fluorescentes diferem em ambas as fases das bicamadas fosfolipídicas, revelando suas propriedades estruturais e dinâmicas, principalmente pelas diferentes localizações dos fluoróforos. Verificamos que, devido à afinidade pela região hidrofóbica, o movimento do DPH é restrito ao movimento \"wobbling\", limitado pelas cadeias alifáticas. Para o NBD em lipídios marcados, o movimento do análogo fluorescente como um todo depende da localização do fluoróforo e de sua conformação em ambas as fases das bicamadas lipídicas. Devido à localização do grupo fluorescente da sonda Ahba na interface das bicamadas lipídicas, verificamos que seu movimento rotacional aumenta à medida que a bicamada torna-se mais fluida, mostrando uma dependência deste movimento com a microviscosidade destas bicamadas. / The study of amphiphilic aggregates is extremely important due to their cell membrane mimic, which are essential for the life of the cell. It is known that phospholipids do not have molecular structure well defined in membranes, but play an essential role in maintaining of their integrity. Zwitterionic phospholipids are one of the main components of cell membranes, and a simplified model for the membranes are the bilayers they can form in aqueous medium. The main characteristic of lipid bilayers is the self-organization of lipids, making it necessary to study natural and spontaneous process, as their structural and dynamical properties. The fluorescence spectroscopy has been used to study many processes and systems of biological interest, especially by measurement of fluorescence anisotropy, which gives information about the rotational dynamics of the fluorescent probe inserted in the systems of interest, reflecting the combined effects of flexibility, fluidity and static interactions with surrounding molecules. In this work we examined the structural and dynamic properties of phospholipid model membranes formed of 1,2-dipalmitoyl-sn-glycero-3-phosphocoline DPPC by techniques related to fluorescence spectroscopy, mainly by measurements of steady-state and time resolved anisotropy of the probes 1,6-diphenyl-1,3,5-hexatriene (DPH), 7-nitrobenz-2-oxa-1,3-diazol-yl (NBD) attached to different regions of phospholipid molecules and also the lipophilic probe 2-amino-N-hexadecyl-benzamide (Ahba). The measurements were perfomed above and below of the phase transition temperature of the phospholipid bilayers of DPPC, gel and liquid-crystalline phase, due to the difference in the lateral organization of hydrocarbon chains in these two phases. Measures of dynamic light scattering (DLS) was performed to confirm the formation of the unilamellar vesicles by extrusion of lipid suspension containing multilamellar vesicles, and the technique of differential scanning calorimetry (DSC) was used to verify if the low concentration of fluorescent probes in lipid vesicles affect its packing. From the results, we found that the behavior of the three different fluorescent probes differ in both phases of phospholipid bilayers, revealing their structural and dynamic properties, mainly because to specific locations of the fluorophores. We verify that, due to the affinity for the hydrophobic region, the motion of the DPH is restricted to the \"wobbling\" motion, limited by hydrocarbon chains. For the NBD labeled in lipids, the motion of the fluorescent analogues as a whole depends on the location of the fluorophore and on the lipid conformation in both phases of lipid bilayers. Because of the location of the fluorescent group of the probe Ahba in the interface of lipid bilayers, we found that its rotational motion increases as the bilayers becomes more fluid, showing a dependency of the motion with the microviscosity of these bilayers.

Em muitos problemas de simulação de fenômenos físicos ou fenômenos de engenharia, o uso das malhas é um componente muito importante. Uma malha é uma aproximação de uma dada geometria por um conjunto de elementos mais simples, tais como triângulos e quadriláteros (caso bidimensional) ou tetraedros, prismas, pirâmides e hexaedros (caso tridimensional). Nesse texto, as malhas de interesse são as não-estruturadas e compostas por triângulos. A escolha de uma malha é fortemente influenciada pelo desempenho e precisão dos resultados da simulação. O desempenho depende do número de elementos a serem processados, ou seja, quanto maior for a área coberta por cada elemento da malha, menos elementos são necessários, por conseguinte, mais rápida será a simulaçao. A precisão nos resultados da simulação está relacionada tanto com o formato quanto com o tamanho dos elementos. Diferente do desempenho, quanto menor forem os elementos, mais precisos serão os resultados. O formato dos elementos também influencia a precisão, em geral, elementos mais próximos dos equiláteros são preferidos. Como é possível observar, desempenho e precisão são requisitos conflitantes e geralmente é necessário fazer uma ponderação entre eles. Para um determinado grupo de aplicações, o melhor compromisso entre desempenho e precisão é conseguido com elementos finos, longos e corretamente alinhados sobre o domí?nio onde a malha está definida. São as chamadas malhas anisotrópicas. Além disso, um método de refinamento anisotrópico pode melhorar ainda mais a precisão dos resultados. O principal objetivo desse trabalho é desenvolver métodos de refinamento de malhas anisotrópicas, usando como base, e tendo como ponto de partida, os métodos de refinamento Delaunay isotrópicos, a saber, os métodos de refinamento Delaunay de Jim Ruppert [13] e de Paul Chew [6], e também realizar a simplificação Delaunay proposto por Olivier Devillers [8] / The use of polygonal meshes for numerical simulation of physical problems is a well known component. Mesh is an piecewise approximation from a given geometry defined by a set of simpler elements, such as triangles and quadrilaterals (two-dimensional case) or tetrahedra, prisms, pyramid and hexahedra (three-dimensional case). In this work, the interest is unstructured meshes of triangles. The choice of a mesh is aimed at the performance and the precision of the simulation results. The performance depends of the number of elements that will be processed, i.e., the larger is the covered area for each mesh element, the less element is needed, therefore the simulation is faster performed. The simulation precision is related with the shape and the size of the elements. On the other hand, the smaller the elements are, the more precise are the results. The shape of the elements also influences on precision, generally, equilateral elements are preferred. It is worth to mention that performance and precision are opposite requirements and it is important to ponder between them. For a group of applications, the best commitment between performance and precision is obtained with thin and long elements correctly aligned on the domain where the mesh is defined. These meshes are named anisotropic meshes. Furthermore, a method of anisotropic refinement can even improve the precision. We aim at developing anisotropic mesh methods based on isotropic properties from well known Delaunay refinement methods, viz., the Delaynay refinement methods by Jim Ruppert [13] and Paul Chew [6], and performing a Delaunay simplification proposed by Olivier Devillers [8]

Este trabalho trata da análise de problemas planos de chapa compostos por materiais anisotrópicos, definidas em uma região ou no domínio por completo, utilizando-se o método dos elementos de contorno. As soluções fundamentais para problemas anisotrópicos, embora existentes, mostram-se difíceis de serem utilizadas devido à complexidade de sua formulação matemática ou da necessidade de se encontrar partes da solução numericamente. Nesse sentido, a formulação alternativa mostrada nesse trabalho permite o estudo de meios anisotrópicos utilizando-se as soluções fundamentais para meios isotrópicos nas representações integrais de problemas planos com campo de tensões iniciais. A região do domínio com propriedades anisotrópicas ou diferentes das propriedades elásticas de um meio isotrópico usado como referência é discretizada em células triangulares, enquanto que o contorno do problema é discretizado em elementos lineares. As componentes do tensor de tensões iniciais da região anisotrópica são definidas como uma correção das tensões elásticas do material isotrópico de referência através de uma matriz de penalização. Essa matriz, por sua vez, é obtida através de relações envolvendo as constantes elásticas de rigidez do meio desejado e os coeficientes elásticos de flexibilidade do meio isotrópico de referência. Essa técnica é particularmente adequada para a análise de inclusões anisotrópicas onde há a necessidade de discretizar apenas uma parte pequena do domínio, aumentando, portanto, pouco o número de graus de liberdade do sistema. Os resultados obtidos com a formulação proposta são comparados com os resultados numéricos existentes na literatura. / This work deals with elastic 2D problems characterized by the presence of zones with different materials and anisotropic inclusions using the boundary element method. The anisotropy can be assumed either over the whole domain or defined only over some particular inclusions, which is the most usual case. Fundamental solutions for anisotropic domains, although well-known, lead to more complex formulations and may introduce difficulties when the analysis requires more complex material models as for instance plastic behavior, finite deformations, etc. The alternative formulation proposed in this work can be applied to anisotropic bodies using the classical fundamental solutions for 2D elastic isotropic domains plus correction given by an initial stress field. The domain region with anisotropic properties or only with different isotropic elastic parameters has to be discretized into cells to allow the required corrections, while the complementary part of the body requires only boundary discretization. The initial stress tensor to be applied to the anisiotropic region is defined as the isotropic material elastic stress tensor correction by introducing a local penalty matrix. This matrix is obtained by the difference between the elastic parameters between the reference values and the anisotropic material. This technique is particularly appropriate for anisotropic inclusion analysis, in which the domain discretization is required only over a small region, therefore increasing very little the number of degrees of freedom of the final algebraic system. The numerical results obtained by using the proposed formulation have demonstrated to be very accurate in comparison with either analytical solutions or the other numerical values.

Experimentalmente, a transição entre as fases gel e gel-líquida de bicamadas fosfolipídicas pode ser mensurada por técnicas de anisotropia de fluorescência. A partir de uma sonda interna à membrana, a diferença entre as radiações absorvida e emitida, causada pela rotação da sonda no intervalo de fluorescência, relaciona-se com a fluidez da membrana. Com esta técnica aplicada à sondas DPH, foi encontrada influência do líquido iônico (LI) C14MImCl na temperatura de transição de fase de fosfolipídios carregados (DPPG), mas não nos casos neutros (DPPC e DMPC). A temperatura de transição para DPPG apresenta queda de 45oC, em estado puro, para 26oC com concentração de 30%mol de LI. Neste estudo, simulações de dinâmica molecular foram conduzidas de forma a descrever as interações de LI com os fosfolipídios de bicamadas em dois casos, DPPC e DPPG, e de analisar o comportamento dinâmico da sonda. Diferentes condições iniciais de mistura entre lipídios e LI foram consideradas nas simulações. Os resultados indicam que, quando misturadas aleatoriamente, ambos os lipídios apresentam agregação espontânea, evoluindo para forma lamelar com LI distribuído uniformemente. Quando uniformemente distribuído, o LI diminuí a interação entre lipídios e outras moléculas do sistema nos dois casos, porém com maior intensidade em DPPG devido à repulsão dos contra íons catiônicos (Na+) do lipídio, enquanto que em DPPC os contra íons aniônicos provenientes do LI (Cl-) mantém-se perto da interface. O comportamento da sonda foi qualitativamente reproduzido e visto ser altamente correlacionado com a fluidez das caudas, medida por meio do parâmetro de ordem deutérica. Por conta da equivalência das caudas entre DPPC e DPPG, encontrou-se omportamento similar nos dois sistemas. / The gel-liquid phase transition of phospholipid bilayers can be experimentally measured via fluorescence anisotropy techniques. Using a fluorescent probe within the membrane, the difference between absorbed and emitted radiation due to rotational movement can be related to the bilayer fluidity. The use of the fluorescent probe DPH shows the influence of the ionic liquid (IL) C14MImCl on the phase transition temperature of charged lipids (DPPG) but not neutral ones (DPPC and DMPC). The phase transition temperature for DPPG bilayers dropped from 45oC, in pure state, to 26oC, with 30%mol concentration of IL. In this study, molecular dynamics (MD) simulations were performed in order to describe the IL interactions with the phospholipids in the membranes for two cases, DPPG and DPPC, and to analyze the dynamical behavior of the probe. Different initial conditions of the mixture between IL and lipids were considered in the simulations. The results indicate that in random initial conditions, both lipids spontaneously aggregates with the IL into a bilayer shape with IL uniformly distributed across it. The uniform distribution of IL in the membranes decreased the total interaction of the lipids and the other molecules in the system for both cases, but with higher influence in DPPG due to repulsion of cationic counter ions from the lipids (Na+), whereas in DPPC the anionic counter ions from IL (Cl-) remained closer to the bilayer interface. The probe behavior was qualitatively verified and found to be highly correlated with the lipid tails fluidity, through the calculated Deuter order parameter. Because of tails equivalence between the DPPG and DPPC, it was found a similar behavior of the probe in both systems.

Este trabalho analisa o problema da antena de microfita com substratos anisotrópicos excitada por acoplamento eletromagnético. é utilizada a técnica de onda completa, onde a transformada de Fourier conduz a uma formulação eletromagneticamente exata no domínio espectral. Resultam expressões compactas e fechadas que incluem os efeitos inerentes a esse tipo de estrutura. Inicialmente são determinadas as expressões para os campos eletromagnéticos em estruturas com camadas biaxiais. Em seguida, são estabelecidas as expressões para a anisotropia uniaxial com o eixo óptico normal ao plano das interfaces. São determinadas e analisadas as funções de Green espectrais para o caso particular de duas camadas uniaxiais. Modos de propagação em um guia com duas camadas são também estudados, pois tais modos poderão ser excitados nos substratos da microfita que alimenta a antena em consideração. O método dos momentos é empregado na solução das equações integrais para determinação das características da antena. Analiticamente o esforço exigido pelo emprego da técnica é grande. Do ponto de vista computacional e numérico o esforço é igualmente considerável e requer cuidados na sua implementação por causa da complexidade e das peculiaridades de convergência de integrais. Parte do trabalho é dedicada à discussão desse aspecto da técnica. O efeito da anisotropia dos substratos sobre as características dessa categoria de antenas é também objeto de estudo. Nesse aspecto, o modelo de alimentação adotado cumpre papel de destaque uma vez que esse efeito pode ser estudado com precisão nas antenas mais espessas. Comparações com medidas de protótipos construídos com diferentes materiais e com simulações de programas comerciais (IE3D e Ensemble 8.0) dão suporte e validam os resultados obtidos com a técnica codificada em programa de computador.