Master of Science / Department of Physics / Jeremy Schmit / Over twenty percent of amino acids are ionized under biological conditions, and the subsequent electrostatic interactions have substantial effect on protein crystallization, binding, catalyzation, and recognition. These electrostatics along with other intermolecular forces create a delicate balancing act of repulsive and attractive forces. This thesis explores the effects of electrostatics on the formation of dense ordered structures. In dense protein aggregates the repulsive electrostatics are dominated by the entropic cost of compressing salt ions in the electrostatic screening layer. A non-local electrostatic interaction was derived to describe this behavior, and was used to examine the interplay of attractive energies and repulsive entropy on protein colloid stability and the crystallization process. Using a simple analytical model it was predicted that the derived electrostatic effects describe a finite window in phase space in which crystallization can occur. This simple model was expanded upon via computational methods simulating hard spherical particles aggregating under short-ranged attractive interactions and the repulsive electrostatics. From the computational simulations phase and dynamical data was extracted to confirmed the initial insight of the analytical model. The simulations also introduced new information not described by the simple model, most notably a metastable amorphous phase caused by the competition of energies and entropies.

Orientador: Julio Ricardo Sambrano / Banca: Aguinaldo Robinson de Souza / Banca: João Batista Lopes Martins / Banca: Sergio Ricardo de Lazaro / Banca: Carlton Anthony Taft / O Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais, PosMat, tem caráter institucional e integra as atividades de pesquisa em materiais de diversos campi da Unesp / Resumo: O crescente avanço tecnológico na área computacional permite o aprimoramento em diferentes campos de pesquisa, tal como a Química Teórica e Computacional capaz de aprimorar e prever novas propriedades em materiais com grandes aplicações tecnológicas, tais como catalisadores, células solares, memórias de computador, entre outros. Em particular, materiais que apresentam tais aplicações são as perovskitas, de fórmula geral AB 'IND. 3'. O objetivo desta tese é aplicar a Química Teórica e Computacional, a fim de proporcionar uma melhor compreensão das propriedades físicas, químicas e estruturais das perovskitas BaZr'O IND. 3' (BZ) e SrZr"O IND. 3' (SZ). As simulações computacionais foram desenvolvidas com o programa CRYSTALO3, aplicando-se a teoria do funcional de densidade (DFT) com os funcionais híbridos B3LYP e B3PW para investigar as propriedades eletrônicas e estruturais do bulk e das superfícies: (001) com as possíveis terminações Zr'O IND. 2' e AO (onde A = Ba ou Sr) e (110) com as possíveis terminações, ZrO, A e O. Também foram feitos cálculos para entender o conceito de ordem-desordem local, responsável por propriedades como a fotoluminescência (FL) à temperatura ambiente. / Abstract: The increasing technological advances in the computer to the improvement on different fields of research, such as Computacional and Theoretical Chemistry able to improve and provide new properties in materials with high technology applicatons such as catalysts, solar cells, computer memory, among others. In particular, materials that have such applications are the perovskitas of general formula AB 'IND. 3'. The objective of this thesis is to apply the Theoretical and Computational Chemistry, to provide a better understanding of the physical, chemical and structural properties of perovskites BaZr'O IND. 3' (BZ) e SrZr"O IND. 3' (SZ). Computational simulations were conducted with the program CRYSTAL0, applying the theory of density functional (DFT) with hybrid functional B3LYP and B3PW to investigate the structural and electronic properties of bulk and surfaces: (001) with the possible terminations Zr'O IND. 2' and AO (where A = Ba or Sr) and (110) with the possible terminations, ZrO, A and. Calculations were also made to understand the concept of local order-disorder, responsible for properties such as photoluminescence (PL) at room temperature. / Doutor

Unmanned Aerial Vehicle (UAV) is any flying vehicle which is not controlled by actual human pilots sitting in the cockpit but is installed with proper avionics that can either fly autonomously or by using the commands from its base. Some rotorcraft UAVs use a ducted propeller for two main reasons- safety and to increase the thrust produced by the propellers. While ducted rotors can increase the thrust produced, it also adds weight to the UAV. It was therefore hypothesized that by removing part of the duct materials (i.e. adding perforations in the duct) would benefit from both decreased duct weight and increased thrust. However, it is not clear how much trade-off would be between these two factors. Hence, the objective of this study is to explore the relationship between the change of thrust and addition of different numbers or sizes of perforations. Cases with and without duct, and duct with perforations were simulated using a commercial computational fluid dynamic (CFD) software Ansys/Fluent. The physics of the rotating propeller was modeled by a simplified disc with a pressure jump across an infinitesimal volume. Three different RPM speeds of the propellers were simulated by varying the strength of the pressure jump. The results show that the thrust decreases as the duct is added. As perforations are added, the result shows that with more perforations (i.e. more open area on the duct wall), the thrust increases accordingly until the thrust reaches a maximum value without the duct. The result is in contrast to a published experimental data stating that installation of duct can increase thrust. It is speculated that the current duct with a flat wall has caused such difference from the experimental data. Further study is recommended to continue more detailed computational simulation using a duct with cambered airfoil configuration to reduce the aerodynamic losses.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:31:04Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-03-26Bitstream added on 2014-06-13T21:02:05Z : No. of bitstreams: 1 buzolin_pgc_dr_bauru.pdf: 1212033 bytes, checksum: 89b20202f22ec9c489967fd68a2ecc8a (MD5) / O crescente avanço tecnológico na área computacional permite o aprimoramento em diferentes campos de pesquisa, tal como a Química Teórica e Computacional capaz de aprimorar e prever novas propriedades em materiais com grandes aplicações tecnológicas, tais como catalisadores, células solares, memórias de computador, entre outros. Em particular, materiais que apresentam tais aplicações são as perovskitas, de fórmula geral AB 'IND. 3'. O objetivo desta tese é aplicar a Química Teórica e Computacional, a fim de proporcionar uma melhor compreensão das propriedades físicas, químicas e estruturais das perovskitas BaZr'O IND. 3' (BZ) e SrZrO IND. 3' (SZ). As simulações computacionais foram desenvolvidas com o programa CRYSTALO3, aplicando-se a teoria do funcional de densidade (DFT) com os funcionais híbridos B3LYP e B3PW para investigar as propriedades eletrônicas e estruturais do bulk e das superfícies: (001) com as possíveis terminações Zr'O IND. 2' e AO (onde A = Ba ou Sr) e (110) com as possíveis terminações, ZrO, A e O. Também foram feitos cálculos para entender o conceito de ordem-desordem local, responsável por propriedades como a fotoluminescência (FL) à temperatura ambiente. / The increasing technological advances in the computer to the improvement on different fields of research, such as Computacional and Theoretical Chemistry able to improve and provide new properties in materials with high technology applicatons such as catalysts, solar cells, computer memory, among others. In particular, materials that have such applications are the perovskitas of general formula AB 'IND. 3'. The objective of this thesis is to apply the Theoretical and Computational Chemistry, to provide a better understanding of the physical, chemical and structural properties of perovskites BaZr'O IND. 3' (BZ) e SrZrO IND. 3' (SZ). Computational simulations were conducted with the program CRYSTAL0, applying the theory of density functional (DFT) with hybrid functional B3LYP and B3PW to investigate the structural and electronic properties of bulk and surfaces: (001) with the possible terminations Zr'O IND. 2' and AO (where A = Ba or Sr) and (110) with the possible terminations, ZrO, A and. Calculations were also made to understand the concept of local order-disorder, responsible for properties such as photoluminescence (PL) at room temperature.

Esse trabalho busca classificar sistemas de iluminação em vitrinas de ambientes comerciais para o entendimento da estrutura formal arquitetônica de lojas. O papel da luz em espaços comerciais permite a interpretação da intenção arquitetônica. Por isso, o projeto de iluminação é etapa essencial no processo criativo e conceitual do ambiente comercial e deve ser planejado conjuntamente ao arquitetônico. O objetivo da pesquisa é fazer o estudo de vitrinas, em lojas, localizadas em centros de compras, com a classificação dos sistemas de iluminação artificial utilizados, características físico-espaciais, definição e características técnicas, modelos, requisitos de desempenho e emprego da iluminação. Para tanto, a revisão de literatura baseia-se na relação entre iluminação artificial, espacialidade de edificações, conforto visual e uso da simulação computacional em arquitetura. A metodologia desenvolve-se a partir do levantamento dos critérios para elaboração de projeto de iluminação em vitrinas como elemento de transição espacial aplicados às simulações computacionais. Análises dos aspectos da espacialidade, psicológicos e fisiológicos e fatores da tarefa constatam o comportamento da luz diante das variáveis formais no intuito de investigar a relação entre forma construída que atende a um programa e o papel desempenhado por esta forma na função específica de abrigar o programa e o nível de conforto do objeto arquitetônico Com a documentação gráfica e bibliográfica reunida são estabelecidos parâmetros de comparação entre os exemplos encontrados. Os resultados dos cálculos das simulações dos modelos geométricos de vitrinas viabilizam estudos quantitativos da luz disponível no ambiente. Os estudos qualitativos se referem à condição de conforto visual em vitrinas. Ao final do trabalho a sistematização espacial dos exemplares de vitrinas e classificação dos sistemas de iluminação auxiliam na definição do conceito e partido arquitetônico para projeto de ambientes comerciais. O trabalho de pesquisa divide-se em 5 fases: 1ª fase: Aspectos de classificação espacial 2ª fase: Aspectos psicológicos e fisiológicos (conforto visual) 3ª fase: Fatores da tarefa - sistemas de iluminação 4ª fase: Simulações 5ª fase: Conclusões / This work seeks to classify lighting systems in commercial environments windows to understand stores the architectural formal structure. The role of light in commercial spaces allows the interpretation of the architectural intent. Therefore, the lighting design is an essential step in the creative and conceptual process of the commercial environment and should be planned in conjunction with the architectural design. The objective of the research is to study showcases in shops located in shopping centers, with the classification of artificial lighting systems used, physical and spatial characteristics, definition and technical characteristics, models, performance requirements and use of lighting. Therefore, the literature review is based on the relationship between artificial lighting, spatiality of buildings, visual comfort and use of computer simulation in architecture. The methodology is developed from the survey of the criteria for elaboration of lighting design project in showcases as spatial transition element applied to computer simulations. Analysis of aspects of spatiality, psychological and physiological and task factors shall establish the behavior of light before the formal variables in order to investigate the relationship between built form that meets a program and the role of this in the specific function to house the program and the comfort level of the architectural object With the graphical and bibliographical documentation gathered parameters are established for comparison between the examples found. The showcases geometric models simulations calculations results enable quantitative studies of the light available in the environment. Qualitative studies refer to visual comfort condition in display cabinets. At the end of the work space systematization of showcases specimens and classification of lighting systems assist in the definition and architectural party for commercial environments design. The research was divided into 5 stages: 1st phase: spatial classification aspects 2nd phase: psychological and physiological aspects (visual comfort) 3rd phase: Task Factors - lighting systems 4th phase: Simulations 5th phase: Conclusions

Wind turbines operate in a constantly changing wind environment. This requires modeling and simulation of extreme events in which the wind turbine operates and a study of associated turbine loads as part of the design practice and/or site assessment. Thunderstorms are transient atmospheric events that occur frequently in some regions of the world and can influence the design of a wind turbine. Downbursts are extreme surface winds that are produced during a thunderstorm. They are both complex to model and their damaging effect on wind turbines has been noted in recent years. In the last few decades, downbursts have been the subject of studies in various fields--- most notably, in aviation. Despite their complexity, generally only empirical models based on observational data have been developed for practical uses. Based on such field data as well as laboratory tests, it is common to model a downburst as a jet impingement on a flat plate. The actual buoyancy-driven flow has been commonly modeled as an equivalent momentum flux-driven flow resulting from the impinging jet. The use of computational fluid dynamics (CFD) to model a downburst based on the idea of an impinging jet offers an alternative approach to experimental and analytical approaches. Simulation of "downburst"' wind fields using a computational model and analysis of associated loads on a wind turbine operating during such events is the subject of this study. Although downburst-like events have been simulated using commercial CFD software, the resulting wind fields from such simulations have not been used as inflow fields for wind turbine loads analysis. In this study, the commercial CFD software, ANSYS FLUENT 12.0, is used to simulate downburst events and the output wind fields are used as input to loads analysis for a utility-scale 5-MW wind turbine. The inflow wind fields are represented by both non-turbulent and turbulent components---the former are simulated using FLUENT while the latter are simulated as stochastic processes using Fourier techniques together with standard turbulence power spectral density functions and coherence functions. The CFD-based non-turbulent wind fields are compared with those from empirical/analytical approaches; turbine loads are also compared for the two approaches. The study suggests that a CFD-based approach can capture similar wind field characteristics as are modeled in the alternative approach; associated turbine loads are as well not noticeably different with the two approaches. / text

Esse trabalho busca classificar sistemas de iluminação em vitrinas de ambientes comerciais para o entendimento da estrutura formal arquitetônica de lojas. O papel da luz em espaços comerciais permite a interpretação da intenção arquitetônica. Por isso, o projeto de iluminação é etapa essencial no processo criativo e conceitual do ambiente comercial e deve ser planejado conjuntamente ao arquitetônico. O objetivo da pesquisa é fazer o estudo de vitrinas, em lojas, localizadas em centros de compras, com a classificação dos sistemas de iluminação artificial utilizados, características físico-espaciais, definição e características técnicas, modelos, requisitos de desempenho e emprego da iluminação. Para tanto, a revisão de literatura baseia-se na relação entre iluminação artificial, espacialidade de edificações, conforto visual e uso da simulação computacional em arquitetura. A metodologia desenvolve-se a partir do levantamento dos critérios para elaboração de projeto de iluminação em vitrinas como elemento de transição espacial aplicados às simulações computacionais. Análises dos aspectos da espacialidade, psicológicos e fisiológicos e fatores da tarefa constatam o comportamento da luz diante das variáveis formais no intuito de investigar a relação entre forma construída que atende a um programa e o papel desempenhado por esta forma na função específica de abrigar o programa e o nível de conforto do objeto arquitetônico Com a documentação gráfica e bibliográfica reunida são estabelecidos parâmetros de comparação entre os exemplos encontrados. Os resultados dos cálculos das simulações dos modelos geométricos de vitrinas viabilizam estudos quantitativos da luz disponível no ambiente. Os estudos qualitativos se referem à condição de conforto visual em vitrinas. Ao final do trabalho a sistematização espacial dos exemplares de vitrinas e classificação dos sistemas de iluminação auxiliam na definição do conceito e partido arquitetônico para projeto de ambientes comerciais. O trabalho de pesquisa divide-se em 5 fases: 1ª fase: Aspectos de classificação espacial 2ª fase: Aspectos psicológicos e fisiológicos (conforto visual) 3ª fase: Fatores da tarefa - sistemas de iluminação 4ª fase: Simulações 5ª fase: Conclusões / This work seeks to classify lighting systems in commercial environments windows to understand stores the architectural formal structure. The role of light in commercial spaces allows the interpretation of the architectural intent. Therefore, the lighting design is an essential step in the creative and conceptual process of the commercial environment and should be planned in conjunction with the architectural design. The objective of the research is to study showcases in shops located in shopping centers, with the classification of artificial lighting systems used, physical and spatial characteristics, definition and technical characteristics, models, performance requirements and use of lighting. Therefore, the literature review is based on the relationship between artificial lighting, spatiality of buildings, visual comfort and use of computer simulation in architecture. The methodology is developed from the survey of the criteria for elaboration of lighting design project in showcases as spatial transition element applied to computer simulations. Analysis of aspects of spatiality, psychological and physiological and task factors shall establish the behavior of light before the formal variables in order to investigate the relationship between built form that meets a program and the role of this in the specific function to house the program and the comfort level of the architectural object With the graphical and bibliographical documentation gathered parameters are established for comparison between the examples found. The showcases geometric models simulations calculations results enable quantitative studies of the light available in the environment. Qualitative studies refer to visual comfort condition in display cabinets. At the end of the work space systematization of showcases specimens and classification of lighting systems assist in the definition and architectural party for commercial environments design. The research was divided into 5 stages: 1st phase: spatial classification aspects 2nd phase: psychological and physiological aspects (visual comfort) 3rd phase: Task Factors - lighting systems 4th phase: Simulations 5th phase: Conclusions

Esse trabalho busca classificar sistemas de iluminação em vitrinas de ambientes comerciais para o entendimento da estrutura formal arquitetônica de lojas. O papel da luz em espaços comerciais permite a interpretação da intenção arquitetônica. Por isso, o projeto de iluminação é etapa essencial no processo criativo e conceitual do ambiente comercial e deve ser planejado conjuntamente ao arquitetônico. O objetivo da pesquisa é fazer o estudo de vitrinas, em lojas, localizadas em centros de compras, com a classificação dos sistemas de iluminação artificial utilizados, características físico-espaciais, definição e características técnicas, modelos, requisitos de desempenho e emprego da iluminação. Para tanto, a revisão de literatura baseia-se na relação entre iluminação artificial, espacialidade de edificações, conforto visual e uso da simulação computacional em arquitetura. A metodologia desenvolve-se a partir do levantamento dos critérios para elaboração de projeto de iluminação em vitrinas como elemento de transição espacial aplicados às simulações computacionais. Análises dos aspectos da espacialidade, psicológicos e fisiológicos e fatores da tarefa constatam o comportamento da luz diante das variáveis formais no intuito de investigar a relação entre forma construída que atende a um programa e o papel desempenhado por esta forma na função específica de abrigar o programa e o nível de conforto do objeto arquitetônico Com a documentação gráfica e bibliográfica reunida são estabelecidos parâmetros de comparação entre os exemplos encontrados. Os resultados dos cálculos das simulações dos modelos geométricos de vitrinas viabilizam estudos quantitativos da luz disponível no ambiente. Os estudos qualitativos se referem à condição de conforto visual em vitrinas. Ao final do trabalho a sistematização espacial dos exemplares de vitrinas e classificação dos sistemas de iluminação auxiliam na definição do conceito e partido arquitetônico para projeto de ambientes comerciais. O trabalho de pesquisa divide-se em 5 fases: 1ª fase: Aspectos de classificação espacial 2ª fase: Aspectos psicológicos e fisiológicos (conforto visual) 3ª fase: Fatores da tarefa - sistemas de iluminação 4ª fase: Simulações 5ª fase: Conclusões / This work seeks to classify lighting systems in commercial environments windows to understand stores the architectural formal structure. The role of light in commercial spaces allows the interpretation of the architectural intent. Therefore, the lighting design is an essential step in the creative and conceptual process of the commercial environment and should be planned in conjunction with the architectural design. The objective of the research is to study showcases in shops located in shopping centers, with the classification of artificial lighting systems used, physical and spatial characteristics, definition and technical characteristics, models, performance requirements and use of lighting. Therefore, the literature review is based on the relationship between artificial lighting, spatiality of buildings, visual comfort and use of computer simulation in architecture. The methodology is developed from the survey of the criteria for elaboration of lighting design project in showcases as spatial transition element applied to computer simulations. Analysis of aspects of spatiality, psychological and physiological and task factors shall establish the behavior of light before the formal variables in order to investigate the relationship between built form that meets a program and the role of this in the specific function to house the program and the comfort level of the architectural object With the graphical and bibliographical documentation gathered parameters are established for comparison between the examples found. The showcases geometric models simulations calculations results enable quantitative studies of the light available in the environment. Qualitative studies refer to visual comfort condition in display cabinets. At the end of the work space systematization of showcases specimens and classification of lighting systems assist in the definition and architectural party for commercial environments design. The research was divided into 5 stages: 1st phase: spatial classification aspects 2nd phase: psychological and physiological aspects (visual comfort) 3rd phase: Task Factors - lighting systems 4th phase: Simulations 5th phase: Conclusions

Orientador: Douglas Soares Galvão / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-24T07:20:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Martins_EricPerim_D.pdf: 18114912 bytes, checksum: 6805f6f763df8cbceac6fe6a27143c79 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Neste trabalho nós investigamos propriedades estruturais, dinâmicas, mecânicas e eletrônicas de diferentes nanoestruturas. A tese está dividida em três partes distintas, na primeira tratamos diversos aspectos relacionados a nanoscrolls formados a partir de diferentes materiais, na segunda investigamos estruturas bidimensionais e porosas de nitreto de boro e, na terceira, estudamos novas estruturas unidimensionais de silício e de germânio. Nanoscrolls são estruturas formadas ao se enrolar materiais lamelares em torno de um eixo bem definido e apresentam propriedades interessantes e únicas. Além de preservarem características eletrônicas e mecânicas encontradas em nanotubos, os nanoscrolls, em função de sua morfologia aberta, apresentam grande flexibilidade radial e extensa área de superfície acessível a solventes, o que os torna candidatos interessantes para aplicações como nanoatuadores, tanto mecânicos quanto elétricos, e como armazenadores de hidrogênio. Inicialmente, abordamos questões relacionadas à síntese de nanoscrolls de carbono e de nitreto de boro, ambos já produzidos em laboratório. Partimos, então, para os primeiros estudos publicados acerca de nanoscrolls formados por nitreto de carbono, estudando sua estabilidade e suas propriedades dinâmicas. Por último, analisamos o empacotamento de nanoscrolls dentro de nanotubos, demonstrando a falha da teoria elástica contínua em tratar este problema devido a efeitos eletrônicos. Estruturas bidimensionais têm sido exaustivamente estudadas desde o isolamento de monocamadas de grafeno e da confirmação de suas propriedades mecânicas e eletrônicas altamente interessantes. Naturalmente, há busca por novos materiais com características semelhantes e, devido à grande semelhança estrutural, o nitreto de boro hexagonal tem despertado grande interesse, apresentando maior estabilidade térmica e química se comparado ao grafeno. Nós desenvolvemos estudos acerca de estuturas bidimensionais e porosas de nitreto de boro com diferentes morfologias. Estas estruturas, além de preservarem propriedades desejáveis do nitreto de boro hexagonal, são caracterizadas por sua baixa densidade e pela existência de largos poros, que podem ser utilizados em aplicações como de filtros seletivos. Nós mostramos, também, a possibilidade de se controlar o gap eletrônico destas estruturas através de substituições por átomos de carbono. Em função de importantes semelhanças entre suas estruturas eletrônicas e a do carbono, silício e germânio são capazes de gerar uma larga gama de nanoestruturas de interesse, análogas às existentes de carbono. Entretanto, há, também, notáveis diferenças, como a manifestação do efeito pseudo-Jahn Teller que se reflete em nanoestruturas com morfologias distintas. Tendo isso em mente, investigamos a possibilidade destas diferenças levarem à existência de estruturas únicas de silício e de germânio, sem análogos de carbono e mostramos estruturas unidimensionais que satisfazem tais condições. Nós estudamos sua estabilidade e suas propriedades mecânicas e eletrônicas, mostrando que seus valores de gap eletrônico podem ser controlados através de tensão e compressão / Abstract: In this work we investigate structural, dynamical, mechanical and electronic properties of different nanostructures. The thesis is organized in three distinct parts, in the first we analyze some aspects related to nanoscrolls made from different materials, in the second we investigate two dimensional porous boron nitride structures and, in the third, we study novel one dimensional silicon and germanium nanostructures. Nanoscrolls are structures formed by rolling layered materials around a well defined axis and present interesting and unique properties. Besides preserving electronic and mechanical properties shown by nanotubes, nanoscrolls, as a consequence of their open ended morphology, present great radial flexibility and large solvent accessible surface area, making them interesting candidates for aplications as nanoactuators, both mechanical and electronic, and as hydrogen storage mediums. Firstly, we approach aspects related to carbon and boron nitride nanoscrolls synthesis processes, both already having been experimentally produced. We then focus on the first published works on nanoscrolls formed from carbon nitride, studying their stability and dynamical properties. Lastly, we analyze the confinement laws of nanoscrolls inside nanotubes, demonstrating the failure of classical continuous elasticity on solving this problem due to electronic effects. Two dimensional nanostructures have been extensively studied since the successful isolation of monolayer graphene and the confirmation of its highly interesting mechanical and electronic properties. Naturally, other materials with similar characteristics are pursued and, due to its large structural similarity, hexagonal boron nitride has been of great interest, presenting higher thermal and chemical stability when compared to graphene. We investigated two dimensional porous boron nitride structures with distinct morphologies. These structures, besides preserving hexagonal boron nitride desirable properties, are characterized by their low density and the presence of large pores, which can be utilized in applications such as selective filters. We also show the possibility of bandgap tuning through carbon atoms substitution. Due to significant similarities between their electronic structures and that of carbon, silicon and germanium are able to generate a plethora of interesting nanostructures, analogous to the existing carbon ones. Nevertheless, there are notable differences, such as the manifestation of the pseudo-Jahn Teller effect which leads to nanostructures with distinct morphologies. With this in mind, we investigate the possibility of these differences leading to the existence of unique silicon and germanium nanostructres, with no carbon analogue and we show one dimensional structures satisfying such conditions. We study their stability and their mechanical and electronic properties, showing that their bandgap values can be controlled by compressive and tensile strain / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Uma das principais características do território brasileiro é a abundância de luz natural, recurso este que deve ser melhor aproveitado no interior das edificações. É fundamental que haja qualidade de iluminação natural incidindo nestes ambientes, principalmente se atividades visuais são desenvolvidas nestes locais. Por outro lado, a radiação solar direta também possui efeitos negativos, e o controle de sua incidência de forma direta nos ambientes internos se faz necessário. Dentro deste contexto, é relevante o uso de estratégias projetuais que, ao mesmo tempo que possibilitem o uso da luz natural, também protejam estes espaços internos da insolação direta, como os cobogós, elementos que permitem a passagem de luz natural e dos ventos, mas controla a incidência da radiação solar direta. O objetivo desta pesquisa é avaliar o desempenho lumínico em salas hipotéticas de escritórios, por meio da utilização de diferentes geometrias de cobogós, levando em consideração as diferentes latitudes, as orientações geográficas e as profundidades das salas. A metodologia consiste na análise do nível de iluminância e da uniformidade da luz nos ambientes estudados. Para este trabalho foram utilizados dois métodos: o método computacional, por meio do programa DIAlux e o método experimental, no qual foram avaliados modelos de escala. Primeiramente, foram apresentadas as análises obtidas por meio do programa computacional, que simulou quatro salas hipotéticas; duas delas tinham sua abertura composta somente com vidro, e as outras duas, a abertura continha, além do vidro, o cobogó como segunda pele. Para realizar as simulações foi empregada uma diversificada faixa de latitudes do território brasileiro (5ºN à 34ºS). Os resultados demostraram que os parâmetros projetuais como a utilização da sala sem cobogós (somente vidro), a geometria dos elementos vazados e a sua área de abertura, a orientação solar e os períodos analisados (verão e inverno) exerceram uma influência significativa na distribuição e no redirecionamento da luz no ambiente interno das salas estudadas. Com relação ao desempenho de luz no ambiente, o caso 1, entre todos os outros estudados, foi o que mostrou ser mais eficiente e atendeu melhor o requisito de iluminância interna, apesar de se verificar pontos com luminosidade acima de 2000 lux, principalmente na fachada Oeste e no final da tarde. Posteriormente, foram avaliados e comparados os dados 8 simulados com os dados medidos em um modelo de escala, averiguando duas situações definidas: o caso de referência e um dos casos de cobogós para a cidade de São Carlos. Os resultados obtidos por meio do programa DIAlux garantiram valores mais próximos do ideal, já que neste software foram inseridos a latitude, a hora, a orientação, e demais dados que não irão sofrer influências externas. Em contrapartida, o método experimental revelou-se uma ferramenta útil na visualização da distribuição espacial da luz no ambiente estudado. Como conclusão do trabalho, comprovou-se que os cobogós são eficazes dispositivos de sombreamento, pois controlam altos níveis de iluminância em comparação aos ambientes que não apresentaram esses elementos de proteção. / One of the main characteristics of the Brazilian territory is the abundance of natural light, a resource that should be better utilized inside the buildings. It is fundamental that there is quality of natural lighting focusing on these environments, especially if visual activities are developed in these places. On the other hand, the direct solar radiation also has negative effects, and the control of its incidence directly in the internal environments becomes necessary. Within this context, it is important to use design strategies that, while allowing the use of natural light, also protect these indoor spaces from direct sunlight, such as cobogos, elements that allow the passage of natural light and winds, but controls the incidence of direct solar radiation. The objective of this research is to evaluate light performance in hypothetical office rooms through the use of different pavement geometries, taking into account the different latitudes, geographic orientations and depths of the rooms. The methodology consists in the analysis of the level of illuminance and the uniformity of light in the studied environments. For this work two methods were used: the computational method, through the DIAlux program and the experimental method, in which scale models were evaluated. Firstly, the analyzes obtained through the computational program, which simulated four hypothetical rooms, were presented; two of them had their opening composed only of glass, and the other two, the opening contained, besides the glass, the cobogó as second skin. In order to carry out the simulations a wide range of latitudes of the Brazilian territory (5ºN to 34ºS) was employed. The results showed that the design parameters such as the use of the room without cobogos (glass only), the geometry of the leaked elements and their opening area, the solar orientation and the analyzed periods (summer and winter) exerted a significant influence on the distribution and in the redirection of the light in the internal environment of the rooms studied. Regarding the performance of light in the environment, case 1, among all others studied, was shown to be more efficient and better met the requirement of internal illuminance, although points with brightness above 2000 lux, especially in the facade West and late afternoon. Subsequently, the simulated data were compared with the data measured in a scale model, checking two defined situations: the case of reference and one of the cases of cobogos for the city of São Carlos. The results obtained through the DIAlux program 10 guaranteed values closer to the ideal, since in this software were inserted latitude, time, orientation, and other data that will not suffer external influences. In contrast, the experimental method proved to be a useful tool in visualizing the spatial distribution of light in the studied environment. As a conclusion of the work, it was verified that the cobogos are effective shading devices, because they control high levels of illuminance in comparison to environments that did not present these elements of protection.