La presente Tesis Doctoral toma como base los trabajos iniciados por investigaciones de la Universidad de Colorado(USA) orientados hacia la medida de las correintes superficiales inducidas por radiaciones electromagneticas incidentes enestructuras metálicas y no metálicas con un sistema rápido y no invasivo que solventase las incertidumbres propias en las tediosas medidas basadas en sondas magneticas. El proceso de medida se sustenta en la determinación de la temperatura alcanzada por un material con perdidas al ser calentado por la incidecia de una onda electro-magnetica. La distribución termicaen la superficie del material adquirida con una cámara de infrarrojos (termografía) proporciona información sobre la densidad de potencia absorbida en su interior. En la actualidad estos trabajos tienen hacia la obtención de diagramasde radiación de antenas a partir de medidas en campo próximo empleando Técnicas interferométricas a partir de termografías. Los últimos resultados que con dicha Tecnica se han obtenido son tan solo prometedores. El trabajo desarrollado en esta Tesis mejora los resultados obtenidos por los investigadores norteamericanos en la caracterización de antenas empleando medidas termográficas en dos planos paralelos próximos a la antena a caracterizar con objeto de recuperar las fases presentes en el primero de ellos. Le emplean para ello diversos algoritmos de reconstrucción de fase a partir de medidas de módulo. En este trabajo se proponen dos nuevos logaritmos y una evaluación de los errores involucrados en el proceso de medida con termografías de infrarrojos.

DANTAS, Saulo Maia. Microscopia de campo próximo aplicada ao estudo dos domínios ferroelásticos. 2011. 116 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Programa de Pós-Graduação em Física, Departamento de Física, Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2011. / Submitted by Edvander Pires (edvanderpires@gmail.com) on 2015-10-16T20:43:18Z No. of bitstreams: 1 2011_dis_smdantas.pdf: 2227981 bytes, checksum: 19c007c3550b22fce922a346d6f4508f (MD5) / Approved for entry into archive by Edvander Pires(edvanderpires@gmail.com) on 2015-10-21T20:37:21Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2011_dis_smdantas.pdf: 2227981 bytes, checksum: 19c007c3550b22fce922a346d6f4508f (MD5) / Made available in DSpace on 2015-10-21T20:37:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2011_dis_smdantas.pdf: 2227981 bytes, checksum: 19c007c3550b22fce922a346d6f4508f (MD5) Previous issue date: 2011 / A significant part of the nowadays scientific research is based on the synthesis, characterization and application of the nanostructured materials. In order to make possible a further understanding of the intriguing properties of these materials, many techniques with nanometric and even subnanometric resolution have been created during the last 50 years and are passing through a process of continuous improvement. In spite of the great scientific and technical development on the available instrumentation, the optical characterization with nanometric resolution of these materials remains a challenge for researchers from all over the world. In this context, techniques based on near field radiation have emerged as a great alternative for the diffraction limit break which is a nature imposed limit for conventional optical instruments. Besides this, contact near field microscopy in illumination mode acquires optical and topographical information of the material simultaneously. This capability permits the distinction between the real and topographic induced nanometric optical features. The domain phenomenon in crystals has been a subject of interest for crystallographers since crystallography started to develop as a scientific branch. The obvious reasons are the beauty of some domain patterns as well as evident and challenging symmetry relations between their constituents. The ferroelastic domains are one of the important kinds of domains presented by crystals. They have, sometimes, very small dimensions without inducing any topographic element on the sample. On the other side the optical behavior of different domains under almost the same measurement condition may be very dissimilar. Such characteristics make then an ideal class of materials for contact near field microscopy in illumination mode based studies. Ferroelastic domains images, using near-field optical microscopy in illumination and contact mode, were obtained with a nanometric resolution. Such images, in general, presented very little relation with the topographical structure of the material, revealing optical and structural features such as occurrence of the waveguide effect in the domains, domain´s dimensions and presence of dislocations on the crystalline structure. / Uma parcela significativa da pesquisa científica hodierna baseia-se na síntese, caracterização ou aplicação de materiais nanoestruturados. No intuito de possibilitar um maior entendimento das intrigantes propriedades destes materiais, muitas técnicas com resolução nanométrica e até subnanométrica foram criadas nos últimos 50 anos e têm passado por um processo de contínuo aprimoramento. Apesar do grande desenvolvimento técnico e científico da instrumentação disponível, a caracterização ótica com resolução nanométrica destes materiais tem se mostrado um desafio para pesquisadores do mundo inteiro. Nesse contexto, as técnicas baseadas em radiação de campo próximo têm despontado como uma boa alternativa para quebra do limite de difração, que constitui um limite natural para os instrumentos óticos convencionais. Além disso, a microscopia de campo próximo em modo de iluminação e contato adquire simultaneamente informações óticas e topográficas do material, o que permite fazer uma distinção entre as propriedades óticas nanométricas reais e as induzidas por topografia. O fenômeno de domínios cristalográficos tem sido um assunto de interesse da cristalografia desde que ela começou a se desenvolver como ciência. As razões óbvias para isso são a beleza de formas externas de algumas estruturas de domínios, assim como as evidentes e desafiantes relações de simetria entre os seus constituintes. Os domínios ferroelásticos são um dos importantes tipos de domínios apresentados por cristais. Tais domínios apresentam, algumas vezes, dimensões muito reduzidas sem manifestar uma considerável alteração na estrutura topográfica da amostra. Por outro lado, o comportamento ótico de domínios distintos pode ser bem diferente quando sujeitos a uma mesma condição de medida. Tais características tornam esta classe de materiais ideais para um estudo baseado na microscopia de campo próximo em modo de iluminação e contato. Imagens de domínios ferroelásticos, utilizando microscopia de campo próximo em modo de iluminação e contato, foram obtidas com resolução nanométrica. Tais imagens, em geral, apresentaram pouquíssima relação com a estrutura topográfica do material, revelando importantes características óticas (ocorrência do efeito de guias de onda nos domínios) e estruturais (dimensões dos domínios ferroelásticos, presença de defeitos de deslocamento na rede cristalina).

Orientador: Prof. Dr. Mário Minami / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia da Informação, 2014. / Determinar as características de um objeto é essencial para conhecê-lo e pode ser útil para colocá-lo em um sistema de classificação. Este trabalho pretendeu investigar as frequências naturais de moedas nacionais - as quais, do ponto de vista estritamente físico, tratam-se de discos metálicos- com o auxílio das ferramentas de Processamento Digital de Sinal. O método utilizado consistiu em excitar moedas fixas de modo a fazê-las vibrar segundo suas frequências naturais. Da teoria de Vibração de Discos, as propriedades acústicas de tais discos se relacionam com suas propriedades físicas, com o material de que tais discos são compostos e com as condições de contorno de suas partes componentes. Moedas, mesmo de geometria semelhante, mas feitas de diferentes materiais apresentam conjuntos diferentes de frequências naturais. Assim, moedas de um real fabricadas antes de 2002- quando se deu a mudança dos materiais empregados na cunhagem das moedas ¿ apresentam frequências nitididamente diferentes de uma moeda produzida a partir de então. Para atingir o objetivo proposto, utilizou-se aqui da técnica acústica de campo próximo. Dadas as pequenas dimensões do objeto, foi construído um array de microfones de capsulas de eletreto. O dispositivo foi responsável pela captação da vibração e por sua transdução para ondas sonoras. A caracterização acustica de moedas nacionais talvez possa ser útil no controle de seu processo de cunhagem e, também, para evitar fraudes. / The Determination of the characteristics of an object is essential to understand it and it can be helpful to build a system of classification. This work aims to investigate the natural frequencies of brazilian coins ¿ which are, from a purely physical standpoint,a kind of small plate metal- with the help of Digital Signal Processing tools. The method used was to excite clamped coins in order to make them vibrate according to their natural frequencies. According to the Vibration Theory, the acoustics properties of such plates are related to their physical properties, as well as with the material from which they are made of and the boundary conditions of its component parts. Coins even of similar geometry but made of different materials have different sets of natural frequencies. Thus, a real coin manufactured before 2002 - when there was a change of materials used in the minting of coins - has different set of frequencies from a coin produced since then. To achieve the goal that was proposed, we used here the acoustic near-field technique.Given the small size of the object, a microphones electret capsules array was built. They was responsible for the vibration capture and its transduction to the sound waves. The acoustic characterization of the national coins in circulation in Brazil, might be useful for controlling the process of minting and also to prevent frauds.

A dispersão dos efluentes do emissário submarino de Santos foi estudada por meio de modelagem numérica, acoplando-se modelos hidrodinâmico, de dispersão no campo próximo e no campo distante. As simulações foram realizadas para o projeto original do emissário de 1979, para a nova configuração de 2009 e para terceiro arranjo sugerido por este estudo, que dobra o comprimento do duto em relação ao projeto original. As diluições foram modeladas em cenários ambientais com propriedades marinhas e estuarinas climatológicas de verão, juntamente com forçantes atmosféricas climatológicas da mesma estação, simulando ausência de vento, presença de vento médio e presença de vento médio seguido por passagem de frente fria climatológica (obtida por este estudo). Com as devidas validações do modelo hidrodinâmico, a diluição, tanto no campo próximo quanto no campo distante, foi fortemente regida pela estratificação da coluna dágua e pela velocidade das correntes. O cenário sem vento apresentou as maiores estratificações, menores velocidades e originou as menores diluições em oposição ao cenário que simulou a passagem de frente fria. Dentre os projetos de emissário analisados, aquele proposto por este estudo apresentou plumas com menores comprimentos horizontais e menores profundidades, atingindo a costa uma só vez. O projeto original e o novo que será implantado em 2009 apresentaram, comparativamente, plumas mais extensas e profundas, interceptando a costa em diversas situações. / Sewage plume dispersion for the Santos outfall was studied using numerical models, coupling hydrodynamic, near field and far field models. Experiments were conducted for the 1979 original outfall design, for the new 2009 outfall configuration and also for a third arrangement suggested here, which duplicates the emissary length comparatively to the original 1979 project. Dilutions were modeled in environmental sceneries with summer climatological estuarine and marine properties, together with climatological atmospheric forcing for the same season, simulating no wind conditions, mean wind forcing and mean wind followed by a climatological cold front (developed at this study) passage. After the appropriate hydrodynamic numerical model validation, the dilution, at the near field as well as at the far field, was strongly determined by the vertical water stratification and by the current velocities. The no-wind scenery presented the highest stratifications, smallest velocities and originated the smallest dilutions, in opposition to the cold-front-scenery. Among the sewage outfall projects considered, the one presented at this study showed the shallowest plumes, with the smallest horizontal lengths, reaching the coast only once. The original 1979 project and the 2009 configuration showed, comparatively, the deepest and widest plumes reaching the coast in several situations.

ANDRADE, Nádia Ferreira de. Propriedades vibracionais e estruturais de cadeias lineares de carbono. 2014. 213 f. Tese (Doutorado em Física) - Programa de Pós-Graduação em Física, Departamento de Física, Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2014. / Submitted by Edvander Pires (edvanderpires@gmail.com) on 2016-01-05T19:46:56Z No. of bitstreams: 1 2014_tese_nfandrade.pdf: 12228920 bytes, checksum: 9f6aef6ce2c60c7d88f7ecb59b39e43f (MD5) / Approved for entry into archive by Edvander Pires(edvanderpires@gmail.com) on 2016-01-05T19:55:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_tese_nfandrade.pdf: 12228920 bytes, checksum: 9f6aef6ce2c60c7d88f7ecb59b39e43f (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-05T19:55:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_tese_nfandrade.pdf: 12228920 bytes, checksum: 9f6aef6ce2c60c7d88f7ecb59b39e43f (MD5) Previous issue date: 2014 / We present a study of linear carbon chains encapsulated in multi-wall carbon nanotubes (Cn@MWCNT) using electron microscopy and Raman spectroscopy in ambient and extreme conditions. The linear chains were characterized by resonance Raman, thermal analysis, ion bombardment and using high resolution and scanning transmission electron microscopy. The HRTEM images obtained here shown the chain within the innermost MWCNT and in this work we obtain the first image of ``cross-section$"$ described for this system Cn@MWCNT. A Raman experiment was carried out in high pressure conditions (from 0 to 9.54 GPa) using a paraffin oil as pressure transmitting medium.The G band frequency of nanotube increase as pressure increase while the C-C stretching mode of linear carbon chain decreases. Theoretical results based on atomistic simulations allowed an understanding of vibrational behavior of the chains. Furthermore, we conducted works that involved instrumentation in order to set in the Department of Physics of the Federal University of Ceara, the instrumentation needed for the development of a device that enables to perform Raman spectroscopy and AFM measurements. For this purpose is necessary to integrate a scan-head, a controller system that controls the probe scan-head and an optical system that communicates with an APD (avalanche photodiode device), responsible for carrying the images with a spectrometer dedicated for obtaining Raman spectra. The system is functional as regards the ability to perform confocal measurements and ready for setting the near field measurements. / Apresentamos um estudo de cadeias lineares de carbono encapsuladas em nanotubos de carbono de paredes múltiplas (Cn@MWCNT) utilizando microscopia eletrônica e espectroscopia Raman em condições ambientes e extremas. As cadeias lineares foram caracterizadas por espectroscopia Raman ressonante, análise térmica, bombardeamento de íons e com microscopia eletrônica de transmissão. As imagens de alta resolução aqui obtidas mostraram a presença das cadeias dentro do tubo mais interno do MWCNT e neste trabalho obtivemos a primeira imagem de "seção transversal" descrita na literatura para um sistema deste tipo. Um experimento Raman foi conduzido em condições de altas pressões (0 - 9,54 GPa), utilizando um óleo de parafina como meio transmissor de pressão. A frequência da banda G dos nanotubos aumentou com o aumento da pressão enquanto o modo de estiramento C-C das cadeias de carbono lineares diminuiu. Resultados teóricos baseados em simulações atomísticas permitiram uma compreensão do comportamento vibracional da cadeia. Além disso, realizamos trabalhos que envolveram instrumentação afim de instalar no Departamento de Física da Universidade Federal do Ceará toda a instrumentação necessária para o desenvolvimento de um equipamento que permite realizar espectroscopia Raman e medidas de microscopia de força atômica (AFM). Para isto, é necessário integrar uma "scan-head", um sistema controlador que controla a sonda da "scan-head" e um sistema óptico que se comunica com uma APD (dispositivo fotodiodo avalanche) responsável pela aquisição das imagens, com um espectrômetro dedicado à obtenção dos espectros Raman. O sistema ficou funcional no que diz respeito a capacidade de executar medidas confocal e está pronto para a realização de medidas de campo próximo.

ANDRADE, Nádia Ferreira de. Propriedades vibracionais e estruturais de cadeias lineares de carbono. 2015. 213 f. Tese (Doutorado em Física) - Programa de Pós-Graduação em Física, Departamento de Física, Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2015. / Submitted by Edvander Pires (edvanderpires@gmail.com) on 2015-10-26T18:07:30Z No. of bitstreams: 1 2015_tese_nfandrade.pdf: 12228920 bytes, checksum: 9f6aef6ce2c60c7d88f7ecb59b39e43f (MD5) / Approved for entry into archive by Edvander Pires(edvanderpires@gmail.com) on 2015-10-26T18:14:26Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_tese_nfandrade.pdf: 12228920 bytes, checksum: 9f6aef6ce2c60c7d88f7ecb59b39e43f (MD5) / Made available in DSpace on 2015-10-26T18:14:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_tese_nfandrade.pdf: 12228920 bytes, checksum: 9f6aef6ce2c60c7d88f7ecb59b39e43f (MD5) Previous issue date: 2015 / We present a study of linear carbon chains encapsulated in multi-wall carbon nanotubes (Cn@MWCNT) using electron microscopy and Raman spectroscopy in ambient and extreme conditions. The linear chains were characterized by resonance Raman, thermal analysis, ion bombardment and using high resolution and scanning transmission electron microscopy. The HRTEM images obtained here shown the chain within the innermost MWCNT and in this work we obtain the first image of ``cross-section$"$ described for this system Cn@MWCNT. A Raman experiment was carried out in high pressure conditions (from 0 to 9.54 GPa) using a paraffin oil as pressure transmitting medium.The G band frequency of nanotube increase as pressure increase while the C-C stretching mode of linear carbon chain decreases. Theoretical results based on atomistic simulations allowed an understanding of vibrational behavior of the chains. Furthermore, we conducted works that involved instrumentation in order to set in the Department of Physics of the Federal University of Ceara, the instrumentation needed for the development of a device that enables to perform Raman spectroscopy and AFM measurements. For this purpose is necessary to integrate a scan-head, a controller system that controls the probe scan-head and an optical system that communicates with an APD (avalanche photodiode device), responsible for carrying the images with a spectrometer dedicated for obtaining Raman spectra. The system is functional as regards the ability to perform confocal measurements and ready for setting the near field measurements. / Apresentamos um estudo de cadeias lineares de carbono encapsuladas em nanotubos de carbono de paredes múltiplas (Cn@MWCNT) utilizando microscopia eletrônica e espectroscopia Raman em condições ambientes e extremas. As cadeias lineares foram caracterizadas por espectroscopia Raman ressonante, análise térmica, bombardeamento de íons e com microscopia eletrônica de transmissão. As imagens de alta resolução aqui obtidas mostraram a presença das cadeias dentro do tubo mais interno do MWCNT e neste trabalho obtivemos a primeira imagem de "seção transversal" descrita na literatura para um sistema deste tipo. Um experimento Raman foi conduzido em condições de altas pressões (0 - 9,54 GPa), utilizando um óleo de parafina como meio transmissor de pressão. A frequência da banda G dos nanotubos aumentou com o aumento da pressão enquanto o modo de estiramento C-C das cadeias de carbono lineares diminuiu. Resultados teóricos baseados em simulações atomísticas permitiram uma compreensão do comportamento vibracional da cadeia. Além disso, realizamos trabalhos que envolveram instrumentação afim de instalar no Departamento de Física da Universidade Federal do Ceará toda a instrumentação necessária para o desenvolvimento de um equipamento que permite realizar espectroscopia Raman e medidas de microscopia de força atômica (AFM). Para isto, é necessário integrar uma "scan-head", um sistema controlador que controla a sonda da "scan-head" e um sistema óptico que se comunica com uma APD (dispositivo fotodiodo avalanche) responsável pela aquisição das imagens, com um espectrômetro dedicado à obtenção dos espectros Raman. O sistema ficou funcional no que diz respeito a capacidade de executar medidas confocal e está pronto para a realização de medidas de campo próximo.

A dispersão dos efluentes do emissário submarino de Santos foi estudada por meio de modelagem numérica, acoplando-se modelos hidrodinâmico, de dispersão no campo próximo e no campo distante. As simulações foram realizadas para o projeto original do emissário de 1979, para a nova configuração de 2009 e para terceiro arranjo sugerido por este estudo, que dobra o comprimento do duto em relação ao projeto original. As diluições foram modeladas em cenários ambientais com propriedades marinhas e estuarinas climatológicas de verão, juntamente com forçantes atmosféricas climatológicas da mesma estação, simulando ausência de vento, presença de vento médio e presença de vento médio seguido por passagem de frente fria climatológica (obtida por este estudo). Com as devidas validações do modelo hidrodinâmico, a diluição, tanto no campo próximo quanto no campo distante, foi fortemente regida pela estratificação da coluna dágua e pela velocidade das correntes. O cenário sem vento apresentou as maiores estratificações, menores velocidades e originou as menores diluições em oposição ao cenário que simulou a passagem de frente fria. Dentre os projetos de emissário analisados, aquele proposto por este estudo apresentou plumas com menores comprimentos horizontais e menores profundidades, atingindo a costa uma só vez. O projeto original e o novo que será implantado em 2009 apresentaram, comparativamente, plumas mais extensas e profundas, interceptando a costa em diversas situações. / Sewage plume dispersion for the Santos outfall was studied using numerical models, coupling hydrodynamic, near field and far field models. Experiments were conducted for the 1979 original outfall design, for the new 2009 outfall configuration and also for a third arrangement suggested here, which duplicates the emissary length comparatively to the original 1979 project. Dilutions were modeled in environmental sceneries with summer climatological estuarine and marine properties, together with climatological atmospheric forcing for the same season, simulating no wind conditions, mean wind forcing and mean wind followed by a climatological cold front (developed at this study) passage. After the appropriate hydrodynamic numerical model validation, the dilution, at the near field as well as at the far field, was strongly determined by the vertical water stratification and by the current velocities. The no-wind scenery presented the highest stratifications, smallest velocities and originated the smallest dilutions, in opposition to the cold-front-scenery. Among the sewage outfall projects considered, the one presented at this study showed the shallowest plumes, with the smallest horizontal lengths, reaching the coast only once. The original 1979 project and the 2009 configuration showed, comparatively, the deepest and widest plumes reaching the coast in several situations.

Para o desenvolvimento da nanociência atual há forte demanda por equipamentos capazes de caracterizar sistemas em escalas da ordem nanométrica. Este contexto impulsionou o desenvolvimento de microscópios ópticos de varredura em campopróximo (Scanning Near-field Optical Microscope SNOM). Diferentemente da microscopia óptica tradicional, os SNOMs detectam a radiação eletromagnética evanescente e, conseqüentemente, a resolução não é limitada pelo critério de Rayleigh. No Laboratório de Materiais Magnéticos IFUSP desenvolvemos um SNOM sensível a efeitos Kerr magnetoópticos (MO-SNOM). Dessa maneira, associamos a alta resolução da técnica à alta sensibilidade dos efeitos magnetoópticos. Trata-se se uma área relativamente pouco explorada e carente de resultados sistemáticos na literatura. Utilizando o MO-SNOM, caracterizamos partículas microestruturadas de Co70.4Fe4.6Si15B10 amorfo com dimensões de 16x16x0.08 microm3 e 4x4x0.08 microm3. Os resultados compreendem dezenas de imagens de susceptibilidade magnetoóptica diferencial com resolução melhor que 200 nm e curvas de histerese local. Em primeira análise, a demonstração de resultados sistemáticos ajuda a estabelecer a técnica. O comportamento magnético das partículas, estudadas sob várias condições de campo aplicado, se mostrou determinado basicamente pela anisotropia de forma. As curvas de histerese local mostraram comportamentos intrinsecamente locais e motivaram uma interessante discussão sobre os parâmetros de caracterização magnética convencionais. As medidas realizadas indicam que o efeito Kerr magnetoótico transversal em campopróximo é similar ao campo-distante. Os resultados são fortemente sustentados por medidas de microscopia magnetoóptica de campo-distante, simulações micromagnéticas e medidas de microscopia de força magnética. Medidas complementares revelam o potencial do MO-SNOM para caracterizações de objetos extensos quanto a potenciais de pinning. Além disso, medidas em filmes finos de NiFe/FeMn acoplados por exchange-bias evidenciam a alta sensibilidade do MO-SNOM, estimada de DM ~ 2 x 10-12 emu. / To support nanosciences evolution, there is a strong demand for developing new instrumentation devoted to nano-scale characterization. In this context, the development of the Scanning Near-field Optical Microscope (SNOM) took place. In contrast to traditional optical microscopes, SNOM deals with evanescent electromagnetic radiation and, consequently, the resolution is no longer limited by the Rayleigh criterion. At Laboratório de Materiais Magnéticos (LMM) IFUSP a SNOM devoted to magneto-optical Kerr effect measurements (MO-SNOM) has been developed. The MOSNOM associates the high resolution of the near-field technique to the high sensibility of the magneto-optical Kerr effect. Near-field magneto-optical microscopy is not yet wellestablished and there is a lack of systematic results in the literature. Using the MO-SNOM, amorphous Co70.4Fe4.6Si15B10 particles with 16x16x0.08 microm3 and 4x4x0.08 microm3 dimensions were studied. With resolution better than 200 nm, several magneto-optical differential susceptibility images and local hysteresis loops were obtained. The systematic results uphold the establishment of this new technique. Under the different applied field conditions, the magnetic behavior of the particles was found to be determined by shape anisotropy. Local hysteresis loops presented shapes intrinsic of local field induced process. The unusual hystesesis loops motivated interesting discussion about the conventional magnetic parameters. The MO-SNOM measurements indicate that the near-field transverse magneto-optical Kerr effect is similar to the far-field case. The results are highly supported by far-field magneto-optical microscopy, micromagnetic simulations and magnetic force microscopy measurements. Complementary measurements indicate the MO-SNOM potential to extensive magnetic surface characterization related to pinning potential distribution. Furthermore, measurements on the exchange-bias coupled NiFe/FeMn thin films make evident the MO-SNOM high sensitivity, estimated to be DeltaM ~ 2 x 10-12 emu.

In this work, scanning multiprobes microscopes were used to study the physical properties of biological, vitreous and ceramics samples. In particular, we have used three different scanning probe microscopy techniques to the study the samples. At first, an atomic force microscope was used to evaluate the mechanical properties of macrophages due to cell adhesion to an extracellular matrix and to study the changes in DNA molecules conformation treated with thymol and adsorbed onto a mica surface modified by poly-L-lysine. The results of these studies show that the cytoskeleton-mediated cell-matrix interactions directly affect biomechanical events in cells by modifying physical properties of the cytoskeleton and that the modification of mica surface using poly-L-Lysine provides a strong and firm bond with DNA. This strong fixation of DNA, allows the study of DNA conformational change on mica when interacting with tymol. The atomic force microscope was also used in studies of laser induced thermal expansion in commercial phosphate glasses. The ability of this technique to detect nanoscale surface deformations and the good agreement between theoretical and experimental results show the potential of this technique to study the amplitude and the dynamic of thermal effects in solid materials. In another study, conductive atomic force microscopy was used to analyze electrical properties of barium titanate semiconductor ceramic and their correlation with specific topographic features of the sample. Finally, using the scanning near-field optical microscopy, we studied interactions between cells and gold nanoparticles, without the need of fluorescent labeling on the nanoparticles, with high spatial resolution. During the presentation of these studies the challenges and necessary instrumentation for their realization was discussed. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Neste trabalho, microscópios de varredura multi-sondas foram utilizados para o estudo de propriedades físicas de amostras biológicas, vítreas e cerâmicas. Em especial, usamos três diferentes técnicas de microscopia de varredura por sonda no estudo destas amostras. Primeiramente, um microscópio de força atômica foi usado para avaliar os efeitos na mecânica da membrana de macrófagos, verificando a interferência da adesão celular por uma matriz extracelular. Em seguida, estudamos as mudanças de conformação de moléculas de DNA tratadas com Timol e adsorvidas sobre uma superfície de uma mica modificada por poli-L-lisina. Os resultados destes estudos implicam que as interações célula-MEC mediada pelo citoesqueleto afetam diretamente os eventos biomecânicos das membranas, modificando as propriedades físicas do citoesqueleto celular, e que a modificação da superfície da mica utilizando poli-L-Lisina proporciona uma ligação forte e firme com o DNA. Esta forte fixação do DNA, permitiu o estudo da mudança conformacional do DNA na mica quando interagindo com o timol. O microscópio de força atômica também foi usado para realizar de estudos da expansão térmica em vidros fosfatos comerciais, induzida por um laser. A capacidade desta técnica de detectar deformações superficiais em nano-escala e a boa concordância dos resultados teóricos e experimentais mostra o potencial desta técnica para o estudo da amplitude e dinâmica de efeitos térmicos em materiais sólidos. Num outro estudo, a microscopia força atômica condutora foi usada para a análise de propriedades elétricas de cerâmicas de titanato de bário semicondutor e suas correlações com características topográficas específicas da amostra. Por fim, estudamos interações entre células e nanopartículas de ouro, com o uso da microscopia de varredura em campo próximo, sem a necessidade de marcação fluorescente nas nanopartículas e com alta resolução espacial. Durante a apresentação de cada um destes estudos foi discutido os desafios e parte da instrumentação necessárias para a realização dos mesmos.

Para o desenvolvimento da nanociência atual há forte demanda por equipamentos capazes de caracterizar sistemas em escalas da ordem nanométrica. Este contexto impulsionou o desenvolvimento de microscópios ópticos de varredura em campopróximo (Scanning Near-field Optical Microscope SNOM). Diferentemente da microscopia óptica tradicional, os SNOMs detectam a radiação eletromagnética evanescente e, conseqüentemente, a resolução não é limitada pelo critério de Rayleigh. No Laboratório de Materiais Magnéticos IFUSP desenvolvemos um SNOM sensível a efeitos Kerr magnetoópticos (MO-SNOM). Dessa maneira, associamos a alta resolução da técnica à alta sensibilidade dos efeitos magnetoópticos. Trata-se se uma área relativamente pouco explorada e carente de resultados sistemáticos na literatura. Utilizando o MO-SNOM, caracterizamos partículas microestruturadas de Co70.4Fe4.6Si15B10 amorfo com dimensões de 16x16x0.08 microm3 e 4x4x0.08 microm3. Os resultados compreendem dezenas de imagens de susceptibilidade magnetoóptica diferencial com resolução melhor que 200 nm e curvas de histerese local. Em primeira análise, a demonstração de resultados sistemáticos ajuda a estabelecer a técnica. O comportamento magnético das partículas, estudadas sob várias condições de campo aplicado, se mostrou determinado basicamente pela anisotropia de forma. As curvas de histerese local mostraram comportamentos intrinsecamente locais e motivaram uma interessante discussão sobre os parâmetros de caracterização magnética convencionais. As medidas realizadas indicam que o efeito Kerr magnetoótico transversal em campopróximo é similar ao campo-distante. Os resultados são fortemente sustentados por medidas de microscopia magnetoóptica de campo-distante, simulações micromagnéticas e medidas de microscopia de força magnética. Medidas complementares revelam o potencial do MO-SNOM para caracterizações de objetos extensos quanto a potenciais de pinning. Além disso, medidas em filmes finos de NiFe/FeMn acoplados por exchange-bias evidenciam a alta sensibilidade do MO-SNOM, estimada de DM ~ 2 x 10-12 emu. / To support nanosciences evolution, there is a strong demand for developing new instrumentation devoted to nano-scale characterization. In this context, the development of the Scanning Near-field Optical Microscope (SNOM) took place. In contrast to traditional optical microscopes, SNOM deals with evanescent electromagnetic radiation and, consequently, the resolution is no longer limited by the Rayleigh criterion. At Laboratório de Materiais Magnéticos (LMM) IFUSP a SNOM devoted to magneto-optical Kerr effect measurements (MO-SNOM) has been developed. The MOSNOM associates the high resolution of the near-field technique to the high sensibility of the magneto-optical Kerr effect. Near-field magneto-optical microscopy is not yet wellestablished and there is a lack of systematic results in the literature. Using the MO-SNOM, amorphous Co70.4Fe4.6Si15B10 particles with 16x16x0.08 microm3 and 4x4x0.08 microm3 dimensions were studied. With resolution better than 200 nm, several magneto-optical differential susceptibility images and local hysteresis loops were obtained. The systematic results uphold the establishment of this new technique. Under the different applied field conditions, the magnetic behavior of the particles was found to be determined by shape anisotropy. Local hysteresis loops presented shapes intrinsic of local field induced process. The unusual hystesesis loops motivated interesting discussion about the conventional magnetic parameters. The MO-SNOM measurements indicate that the near-field transverse magneto-optical Kerr effect is similar to the far-field case. The results are highly supported by far-field magneto-optical microscopy, micromagnetic simulations and magnetic force microscopy measurements. Complementary measurements indicate the MO-SNOM potential to extensive magnetic surface characterization related to pinning potential distribution. Furthermore, measurements on the exchange-bias coupled NiFe/FeMn thin films make evident the MO-SNOM high sensitivity, estimated to be DeltaM ~ 2 x 10-12 emu.