A literatura aponta diversas vantagens para o uso de atividades experimentais (AE) e de atividades computacionais (AC) no ensino de Física. Estudos mais recentes têm concluído que a combinação desses dois recursos pode ser ainda mais eficaz do que quando usados isoladamente. No entanto, raros são os professores que exploram tais estratégias didáticas em suas aulas com frequência e de forma adequada. O objetivo geral deste trabalho é investigar as causas que levam os professores da educação básica a desprezarem as AE e as AC e a muitas vezes utilizar esses recursos de forma inadequada. Para isso, buscamos investigar quais são as principais crenças dos professores em relação a essas estratégias e seus possíveis usos combinados, assim como suas atitudes frente à aplicação dessas estratégias no ensino de Física. Resumidamente, procuramos responder às seguintes questões de pesquisa: i) Como professores da educação básica percebem e exploram as AE e as AC no ensino de Física? ii) Que vantagens e limitações são por eles apontadas quanto ao uso de tais recursos e como eles percebem suas possíveis combinações? Para responder a tais questões, adotamos a estratégia de estudos de caso amparando-nos nas orientações metodológicas de Yin e utilizamos, no último dos estudos realizados, a “Teoria do Comportamento Planejado” de Ajzen. Para a investigação, foram realizados três estudos de caso exploratórios que envolveram, respectivamente, 52 alunos de um mestrado profissional, 64 alunos de uma curso de especialização e 53 outros professores de Física em exercício. Os resultados mostraram que os docentes atribuem grande importância ao uso de AE no ensino de Física; já em relação às AC, apesar de considerarem que podem ser muito úteis, não atribuem a mesma importância do que às AE. Pode-se concluir também que, de modo geral, os professores não apresentam um sólido conhecimento sobre o uso de AE e AC, apresentando dificuldades para, principalmente, destacar suas limitações. Poucos deles percebem a necessidade de estratégias didáticas adequadas para que as AE e as AC efetivamente contribuam para a aprendizagem de Física. Em relação ao uso integrado de AE e AC, os resultados mostraram professores mais próximos do uso isolado desses recursos, defendendo que apenas um deles é suficiente para se ensinar Física, do que do uso combinado deles, explorando as vantagens de ambas estratégias didáticas. / The literature points out several advantages to the use of experimental activities (EA) and computational activities (CA) in physics education. Recent studies have concluded that combining these two resources can be even more effective than using just one of them. However, rare are the teachers who explore such didactical strategies in their classes frequently and properly. The aim of this study is to investigate the causes that lead teachers of basic education to despise or use inappropriately EA and CA . For this, we investigated what are the main beliefs of teachers in relation to these strategies and their possible integration, as well as their attitudes to implementing these strategies in physics teaching. In short, we tried to answer the following research questions: i) How the basic education teachers perceive and explore the AE and AC in the teaching of physics? ii) What are the advantages and limitations outlined for them in the use of such resources and how they perceive their combinations? To answer these questions, we adopted the strategy of case studies grounded in the methodological framework of Robert Yin and the "Theory of Planned Behavior" of Icek Ajzen. For this investigation, there was carried out three exploratory case studies that involved, respectively, 52 students of a professional master's degree, 64 students from a specialization course and 53 other physics teachers in service. The results showed that teachers attribute great importance to the use of EA in the physics teaching; however with respect to CA they do not attribute the same importance, although they consider that CA can be very useful. We conclude also that, in a general way, teachers do not have a solid knowledge about the use of CA and EA, presenting difficulties to highlight its limitations. Few of them realize the need for appropriate teaching strategies for the EA and CA that might effectively contribute to the learning of physics. Regarding the integrated use of CA and EA, the results showed teachers closer to the isolated use of these resources, arguing that only one of them is enough to teach physics, instead of explore the advantages of combining both recourses.

Este trabalho propõe a síntese de vários materiais nanoestruturados pelo processo sol-gel. Foram preparados sóis a base de óxido de cério, hidroxiapatita e magnetita. Filmes a base de paládio metálico foram obtidos pela técnica de decomposição térmica e redução em atmosfera de nitrogênio. A caracterização estrutural dos materiais preparados foi realizada por DRX; a caracterização morfológica foi feita mediante SAXS, MET e MEV; a caracterização química por EDS; a caracterização térmica por DSC; a caracterização magnética por RPE e a caracterização relaxometrica por IRM. No caso da hidroxiapatita, foram realizadas medidas de FTIR. Nanopartículas a base de óxido de cério e Pdo com propriedades catalíticas foram depositadas na forma de filme sobre substratos de alumínio anodizado e na região da cabeça de pistões automotivos de motor a gasolina. Os catalisadores foram suportados nos poros que os anodizados apresentam. Os pistões foram submetidos a testes catalíticos e apresentaram redução nas emissões de CO, compostos orgânicos voláteis e NOx. Além disso, verificou-se a diminuição no consumo de combustível e aumento na eficiência do motor automotivo a gasolina. A síntese de nanopartículas a base de hidroxiapatita produz um material de morfologia nanométrica, apresentando um comportamento ferromagnético atribuído ao ferro como impureza nos precursores da síntese. Também foram obtidas sóis estáveis a base de nanopartículas de hidroxiapatita revestidas por ácido oléico. A síntese e caracterização do ferrofluido à base de nanopartículas de magnetita superparamagnéticas levaram a fabricação de um agente de contraste negativo, característica principal para aplicações na IRM. / This work proposes the synthesis of several nonostructured materials by the sol-gel process. Cerium oxide, hydroxyapatite and magnetite based sols were prepared. Metallic palladium based films were obtained by the thermal decomposition technique followed by reduction under nitrogen atmosphere. Structural characterizations of the prepared materials were accomplished by XRD; morphologic characterization were carried out by SAXS, TEM and SEM, chemical characterization by EDS, thermal characterization using DSC, magnetic characterization by EPR, and the relaxometry characterization by MRI. FTIR\'s measurements were also accomplished in hydroxyapatite samples. Cerium oxide and palladium nanoparticles presenting catalytic properties were deposited as a film on anodized aluminum substrates and on automotive piston heads for gasoline motors. The catalyzers were supported by pores present in anodized aluminum surfaces. Catalytic test of the pistons have shown emission reduction of CO, organic volatile compounds, and NOx. Moreover, decrease in the fuel consumption and increase in automotive motor efficiency were verified. The synthesis of nanoparticles based on hydroxyapatite gives rise to a material of nanometric morphology. It presents a ferromagnetic behavior due to the iron as impurity in the synthesis precursors. Stable sols of hydroxyapatite nanoparticles covered by oleic acid were also obtained. Synthesis and characterization of ferrofluid based on superparamagnetic nanoparticles of magnetite lead to the production of an agent for negative contrast. It is the main characteristic for applications in MRI.

Foram determinadas de maneira absoluta seções de choque duplamente diferenciais de produção de bremsstrahlung, para elétrons com energia cinética de 20, 50, 75 e 100~keV, nos elementos C, Al, Ag, Te, Ta e Au, e nos ângulos de emissão dos fótons $35^{\\mathrm}$, $90^{\\mathrm}$ e $131^{\\mathrm}$. As medidas foram realizadas na linha de feixe de baixa energia do Acelerador Microtron, do Instituto de Física da Universidade de São Paulo, em um arranjo que contou com três detetores de Ge hiperpuro, dois planares e um coaxial. Os alvos finos foram confeccionados pela técnica de deposição física de vapores, enquanto suas espessuras foram caracterizadas a partir da espectrometria de retroespalhamento de Rutherford. Foi desenvolvido um modelo analítico para descrever a função reposta de detetores de Ge, que permitiu a deconvolução dos espectros de bremsstrahlung entre os 12~keV e o ponto de máxima transferência de energia, com uma resolução de 1~keV. As seções de choque obtidas apresentam uma incerteza relativa entre 3\\% e 5\\%, e foram comparadas com os cálculos teóricos que constituem o estado da arte na temática, e com os poucos dados experimentais encontrados na literatura. / Bremsstrahlung doubly dierential cross sections were absolutely determined for electrons with kinetic energies of 20, 50, 75 and 100 keV, in the elements C, Al, Ag, Te, Ta e Au, and the photon emission angles of 35o, 90o and 131o. The measurements were performed at the low energy beam line of the S~ao Paulo Microtron Accelerator, using three high purity Ge detectors: two planar and one coaxial. Thin targets were obtained by the Physical Vapor Deposition technique, and their thicknesses were characterized through Rutherford Backscattering Spectroscopy. An analytical model was developed to describe the response function of Ge detectors, which allowed to unfold the bremsstrahlung spectra between 12 keV and the maximum energy transfer point, with an energetic resolution of 1 keV. The obtained cross sections present relative uncertainties between 3% and 5%. These results were compared with the higher accurate theoretical calculations and also with the experimental reports found in literature.

O trabalho apresentado nesta dissertação foi motivado essencialmente pelo projeto de construção de um novo instrumento a ser instalado no telescópio SOAR, no Chile. Este instrumento, chamado de \\textit{Brazilian Tunable Filter Imager} - BTFI, conta com várias novidades dentro da área de instrumentação astronômica. Uma delas envolve a utilização de duas redes de difração em série de modo a atuarem como um filtro espectral com uma resolução mais baixa. Aqui é mostrado o estudo realizado envolvendo dois diferentes modelos encontrados na literatura para simular numericamente a eficiência destas redes. Com estas simulações foi possível escolher um conjunto de redes a serem utilizadas no instrumento visando cobrir todo o espectro óptico com diferentes resoluções espectrais. Outra ferramenta estudada foi o filtro espectral do tipo Fabry-Pérot. Partindo de uma revisão teórica de interferência de raios múltiplos, apresenta-se também algumas características encontradas nos cubos de dados obtidos ao fazer uso de filtros deste tipo. Por fim, é descrito o software que foi criado buscando fornecer cubos de dados sintéticos para o desenvolvimento de novos pacotes numéricos para trabalhar com dados obtidos com um interferômetro Fabry-Pérot, além de auxiliar na compreensão de obtenção destes cubos. / The work presented in this dissertation was motivated primarily by the construction project of a new instrument to be installed on the SOAR telescope in Chile. This instrument, called \\textit {Brazilian Tunable Filter Imager} - BTFI, features several innovations within the area of astronomical instrumentation. One of them involves the use of two diffraction gratings in series in order to act as a spectral filter with a lower resolution. It is shown here the study involving two different models found in the literature to simulate the efficiency of these gratings. With these simulations it was possible to choose a set of gratings to be used in the instrument in order to cover the entire optical spectrum with different spectral resolutions. Another tool studied was the filter spectral type Fabry-Pérot. Starting from a theoretical review of interference of multiple beams, it is presented some features found in the data cubes obtained by making use of filters of this type. Finally, we describe the software that was created to provide synthetic data cubes for developing new packages for working with numerical data obtained with a Fabry-Perot interferometer, in addition to helping to raise understanding of these cubes.

Um injetor de pastilhas (pellets) de impurezas foi projetado, construído e instalado junto ao tokamak TCABR do Instituto de Física da Universidade de São Paulo - USP. O injetor é basicamente constituído por uma câmara com gás a alta pressão cuja vazão é controlada por uma bobina de acionamento rápido. Uma fonte de alta tensão (7kV) e alta corrente (6kA) foi construída para alimentar a bobina. Ao ser disparada, o gás propulsor (N2 ou He) acelera a pastilha para o interior do vaso do tokamak, sem que gás penetre no mesmo. Pastilhas de grafite cilíndricas com diâmetro de 0,4mm a 0,9mm, e comprimento de 0,5mm a 1mm, foram utilizadas para investigar a possibilidade de se mitigar os e*feitos de uma disrupção maior O processo de ablação da pastilha no TCABR foi investigado através de simulações que consideraram, de uma maneira simplificada, o resfriamento sofrido pelo plasma devido à propagação da pastilha no seu interior. O modelo, ao ser aplicado aos dados experimentais do tokamak T-10, por exemplo, apresentou resultados bastante encorajadores. Na maioria dos casos em que houve a injeção das pastilhas no TCABR, o plasma terminou devido ao surgimento de uma disrupção maior. Analisando a taxa de queda da corrente de plasma em dois instantes próximos ao fim da descarga, tanto para pulsos que sofreram uma disrupção natural quanto aos que sofreram um disrupção induzida (devido à injeção de pastilhas de grafite), constatou-se que a corrente de plasma decresce mais lentamente nos casos em que houve o disparo do injetor. Isto significa uma menor sobrecarga nos sistemas eletro-mecânicos do tokamak, em resultado à ocorrência da disrupção. A análise da atividade MHD foi realizada no entorno da disrupção causada pela injeção de pastilha. Observou-se, em conseqüência, uma redução da velocidade de rotação das ilhas magnéticas após o início da interação da pastilha com o plasma. Também constatou-se, em todos os disparos analisados, um aumento significativo da atividade MHD. Um outro resultado interessante foi a constatação de que a emissão de raios-X de altas energias decresce significativamente no final das descargas nas quais ocorre a injeção de pastilhas. / An impurity pellet injector has been projected, built and installed in the TCABR tokamak, at the Physics Institute of Physics of the University of São Paulo - USP. Basically, the injector is composed of a high pressure gas chamber, in which the gas flow (N2 or He) is controlled by a fast switch valve. An high voltage (7kA) and high electric current (6kA) power supply has been built to provide energy for the valve. When fired, the propellant gas move the pellet into the interior of the tokamak vessel. During this process, the gas is properly collected before reaching the tokamak vacuum chamber. For this work, cylindrical carbon pellets with 0,4mm to 0,9mm in diameter and 0,5mm to 1mm in length were chosen as to investigate how the hazardous effects of a major disruption could be mitigated. The pellet ablation process in TCABR was studied trough running simulations that take into account, in a simplified way, the cooling of the plasma by the propagating pellet. The model, when applied to the T-10 tokamak experimental data, for example, exhibited very encouraging results. For the TCABR tokamak, in most of the cases in which pellets were injected, the plasma was terminated because of the advent of a major disruption. By analyzing the plasma current decay rate in two time intervals - within the end of plasma discharges, with and without the injection of pellets, it was observed that the plasma current decays significantly slower when pellets are injected. Consequently the load on the tokamak\'s electromechanical systems is reduced. Fourier analysis has been carried out to investigate the MHD activity near the disruption time, caused by the pellet injection. It could be noticed a reduction on the magnetic island\'s velocity rotation, after the pellet-plasma interaction initiates. Also, for all discharges analyzed, the MHD activities increased in amplitude after the pellet-plasma interaction. Another interesting result refers to the fact that the hard X-ray emission was observed to decrease significantly within the end of discharges in which pellets were injected

Neste trabalho é apresentado o protótipo de um detector a gás sensível à posição em duas dimensões para aplicação com experimentos de espalhamento e difração de raios X. Partiu-se de um detector inicialmente desenvolvido para outras aplicações e mostrou-se as modificações necessárias no conceito original do dispositivo. As estratégias adotadas para determinar as adaptações essenciais foram: pesquisar na literatura sobre as características de um detector multifilar para raios X (escolha do gás, da pressão, da janela, etc.), uso de simulações, implementação das mudanças e realização de testes. Ferramentas computacionais foram usadas para estimar a resistência mecânica e a atenuação de fótons de raios X que ajudaram na determinação do material para a construção da janela de entrada. Simulações do detector foram construídas com o programa Garfield e serviram para o estudo do funcionamento do detector, além de determinar os parâmetros ótimos de operação do equipamento, como a distância entre os fios e diâmetro dos mesmos, além da diferença de potencial a ser aplicada, entre muitos outros parâmetros. Os resultados obtidos mostraram que o conceito do detector multifilar com as devidas adaptações permitem o funcionamento desse dispositivo para detecção de raios X. No entanto, dependendo da aplicação, pode ser necessário aprimorar a resolução do equipamento, a fim de ter uma melhor descrição dos dados coletados. São apontadas algumas ideias para esse aprimoramento. Apresentam-se também resultados interessantes obtidos com um detector de padrão microscópico chamado de triplo GEM. Esse dispositivo pertence ao laboratório de desenvolvimento de detectores a gás (GDD Group) do CERN e foi utilizado em um trabalho nessa instituição. Os resultados mostraram o potencial do equipamento para detecção de raios X. Os resultados e simulações apresentadas nesse trabalho confirmaram que as mudanças no conceito original do detector permitem seu uso na detecção de raios X. Além disso, foi possível obter várias indicações para uma maior otimização, que pode melhorar sua resolução e estabilidade. O conhecimento adquirido sobre o programa Garfield é fundamental nesse processo, uma vez que é possível propor mudanças e testá-las no computador. Essas melhorias podem ser empregadas em uma nova versão desse detector que será construído nos laboratórios do Instituto de Física da Universidade de São Paulo (IFUSP). Pode-se indicar ainda a possibilidade do uso de detectores GEM aplicados aos experimentos de espalhamento e difração de raios X. É necessário ressaltar que o grupo de Suaide et al. do departamento de Física Nuclear do IFUSP já trabalha com a tecnologia GEM, porém focada em outras aplicações. / This work presents the prototype of a 2D position sensitive gas detector for application in X-ray scattering and diffraction experiments. Starting from a detector initially developed for other applications and will show the required changes on the original concept of this device. The strategy used to determine the necessary adaptations were based on searching in the literature for the overall characteristics of a multi-wire X-ray detector (choice of gas, pressure, window, etc.), the use of simulations, implementation of the changes and finally operational tests. Computational tools were used to calculate the mechanical strength and attenuation of the X-ray photons that helped to determine the most appropriate material for the construction of the entrance window. Detector simulations were built with Garfield software and were used to study the overall properties of the detector, and to determine the optimum parameters for the equipment operation. Typical parameters are the distance between the wires, wire diameter, high voltage to be used, among several other parameters. The results obtained showed that the multi-wire detector concept with the implemented adaptations allowed the detection of X-rays. However, depending on the application, it may be necessary improve the resolution of the equipment, in order to have a better description of the collected data. Several ideas are suggested for this improvement. It is also presented interesting results obtained with a microscopic pattern detector called triple GEM. This device belongs to the Gas Detectors Development group (GDD group) at CERN and was used in my training at this institution. The results showed the potential of the equipment for detection of X-rays. The results and simulations presented in this work, confirmed that the changes in the concept of the original detector permitted it use on X-ray detection applications. Also, it was possible to obtain several indications for further optimization, which may improve its resolution and stability. The acquired knowledge on the software Garfield is essential on this process since it is possible to propose changes and test it in the computer. Such improvements may be use in a new version of this detector which will be built at the laboratories of the Institute of Physics (University of São Paulo - IFUSP). We also indicate the possibility of use of GEM detectors for X-ray scattering and diffraction experiments. It is necessary to emphasize that the group of Professor Alexandre Suaide and collaborators at Nuclear Physics department (IFUSP) already work with the GEM technology, but focused on other applications.

Construímos uma armadilha magneto-ótica (MOT) para átomos de rubídio visando o seu aprisionamento em um potencial periódico formado por feixes de luz (rede ótica) e a realização de experimentos em física atômica, com possíveis aplicações no campo da informação quântica. A necessidade de uma MOT vem dos problemas que o movimento térmico dos átomos impõem à realização de medidas precisas. Neste arranjo, combina-se a pressão de radiação de feixes laser com o efeito do campo magnético para resfriar e aprisionar átomos neutros. Durante a execução deste projeto, construímos os lasers e o sistema eletrônico de controle de frequência, intensidade e temperatura; montamos o sistema de bombeamento de vácuo e a câmara de vácuo onde é feito o aprisionamento; fizemos os arranjos para caracterizar a MOT, usando programas de computador para capturar e analisar as medidas. Caracterizamos a nuvem de átomos frios obtida, estimamos o número de átomos aprisionados, o tempo de carregamento e a temperatura da nuvem. / We built a magneto-optical trap (MOT) for rubidium as a first step for the trapping of a cloud of cold atoms in a periodic potential formed by light beams. This system will be used for experiments in atom physics, with possible applications in quantum information. A MOT is necessary to avoid the problems imposed by the thermal agitation of the atoms to the measurement of their properties. In this configuration, we combine the radiative pressure of laser beam with the effect of a magnetic field to cool and trap neutral atoms. During the execution of this project, we built the lasers and the electronic system for their control of frequency, intensity and temperature. We also built the system for vacuum pumping and the vacuum chamber for the trapping, as well as the setup for the MOT characterization, with computer programs for capture and analyze the measurements. We characterize the cold atoms cloud, measuring the number of trapped atoms, their loading time in the MOT and their temperature.

Mediu-se a razão de ramificação do decaimento semi-leptônico \"K IND.L->\"pi\"POT.0\"\"pi\" POT, +/-\" e \"ANTPOT.-/+nu\" (\"BR IND.\"K POT.0\"IND.E4\" = [5.19 =/- \"0.09 IND.sist\"] X \"10 POT.-5\"), baseado numa amostra de 4000 eventos sobre um fundo residual a ser subtraído de 143 (3.6%) eventos. Os dados foram coletados pelo experimento KTeV no Fermilab. A contaminação residual é compatível com \"K IND.->\"\"pi\"POT.=/-\" e \" ANTPOT.=/-\"nu\"\"gama\" ou \"K IND.L->\"\"pi\"POT.=/-\" e \" ANTPOT.=/-\"nu\" ou \"K IND.L\" ->\"pi\" POT.=/-\" e \" ANTPOT.=/-\"nu\" na presença de um ou dois fótons acidentais, respectivamente. A contribuição dominante ao erro sistemático advém de uma discrepância observada entre dados/Monte Carlo com respeito à eficiência de detecção ao longo da direção do feixe de káons. O modo de normalização utilizado na medida da razão de ramificação foi \"K IND.L\" ->\"pi\"POT.=/-\" e \" ANTPOT.=/-\"nu\". Correções radiativas eletromagnéticas de ordem \"\"alfa\"IND.QED\" foram incluídas no Monte Carlo de simulação, tendo a fração radiativa sido conferida por meio de um cálculo analítico, incluindo bremsstrahlung interno e correções virtuais, das quais a correção de vértice fornece uma contribuição finita após o processo de renormalização. Por meio de um ajuste ao espectro e construído do decaimento, três dos fatores de forma que parametrizam o elemento de matriz hadrônica também foram medidos, cujos valores indicam uma violação da regra empírica \"delta\"I=1/2 de cerca de 2%. A dependência, em primeira ordem, de um dos fatores de forma com o momento transferido aos léptons \"q POT.2\" também foi obtida, possibilitando a resolução da ambiguidade quadrática entre \"\"gama\"IND.K\" IND.E.4\" a constante de acoplamento \"L IND.3\" em Teoria de Perturbação Quiral e permitindo uma medida direta dessa constante (\"L IND.3\"=[-4.0 =/- 0.3] X \"10 POT.-3\"). / We have measured the branching fraction of the \"K IND.L->\"pi\"POT.0\"\"pi\" POT, +/-\" e \"ANTPOT.-/+nu\" decay (\"BR IND.\"K POT.0\"IND.E4\" = [5.19 =/- \"0.09 IND.sist\"] X \"10 POT.-5\"), based on a 4000 candidates sample over a residual background of 143 (3.6%) events. The data was collected by the KTeV experiment at Fermilab. The remaining contamination is consistent with \"K IND.->\"\"pi\"POT.=/-\" e \" ANTPOT.=/-\"nu\"\"gama\" ou \"K IND.L->\"\"pi\"POT.=/-\" e \" ANTPOT.=/-\"nu\" ou \"K IND.L\" ->\"pi\" POT.=/-\" e \" ANTPOT.=/-\"nu\" plus one or two accidental photons, respectively. The leading contribution to the systematic error comes from an observed discrepancy between data/Monte Carlo for the detection efficiency along the kaon beam direction. The \"K IND.L\" ->\"pi\"POT.=/-\" e \" ANTPOT.=/-\"nu\" decay was used as normalization mode for the purpose of branching fraction measurement. Radiative corrections of order \"\"alfa\"IND.QED\" were included into the Monte Carlo, the radiative fraction being crosschecked through an analytical calculation, which included internal bremsstrahlung and virtual corrections, of which the vertex correction gives a finite contribution after renormalization. Through a fit to the reconstructed decay spectrum, three form factors appearing in the parametrization of the hadronic matrix element were measured, whose values allow for a violation of the empirical \"delta\"I=1/2 rule of about 2%. We have also measured the first order dependence on the transfered momentum to the leptons of one of the form factors, solving the quadratic ambiguity between \"\"gama\"IND.K\" IND.E.4\" and the low energy coupling constant \"L IND.3\" from Chiral Perturbation Theory, allowing for a direct measurement of this constant (\"L IND.3\"=[-4.0 =/- 0.3] X \"10 POT.-3\").

Este trabalho propõe a síntese de vários materiais nanoestruturados pelo processo sol-gel. Foram preparados sóis a base de óxido de cério, hidroxiapatita e magnetita. Filmes a base de paládio metálico foram obtidos pela técnica de decomposição térmica e redução em atmosfera de nitrogênio. A caracterização estrutural dos materiais preparados foi realizada por DRX; a caracterização morfológica foi feita mediante SAXS, MET e MEV; a caracterização química por EDS; a caracterização térmica por DSC; a caracterização magnética por RPE e a caracterização relaxometrica por IRM. No caso da hidroxiapatita, foram realizadas medidas de FTIR. Nanopartículas a base de óxido de cério e Pdo com propriedades catalíticas foram depositadas na forma de filme sobre substratos de alumínio anodizado e na região da cabeça de pistões automotivos de motor a gasolina. Os catalisadores foram suportados nos poros que os anodizados apresentam. Os pistões foram submetidos a testes catalíticos e apresentaram redução nas emissões de CO, compostos orgânicos voláteis e NOx. Além disso, verificou-se a diminuição no consumo de combustível e aumento na eficiência do motor automotivo a gasolina. A síntese de nanopartículas a base de hidroxiapatita produz um material de morfologia nanométrica, apresentando um comportamento ferromagnético atribuído ao ferro como impureza nos precursores da síntese. Também foram obtidas sóis estáveis a base de nanopartículas de hidroxiapatita revestidas por ácido oléico. A síntese e caracterização do ferrofluido à base de nanopartículas de magnetita superparamagnéticas levaram a fabricação de um agente de contraste negativo, característica principal para aplicações na IRM. / This work proposes the synthesis of several nonostructured materials by the sol-gel process. Cerium oxide, hydroxyapatite and magnetite based sols were prepared. Metallic palladium based films were obtained by the thermal decomposition technique followed by reduction under nitrogen atmosphere. Structural characterizations of the prepared materials were accomplished by XRD; morphologic characterization were carried out by SAXS, TEM and SEM, chemical characterization by EDS, thermal characterization using DSC, magnetic characterization by EPR, and the relaxometry characterization by MRI. FTIR\'s measurements were also accomplished in hydroxyapatite samples. Cerium oxide and palladium nanoparticles presenting catalytic properties were deposited as a film on anodized aluminum substrates and on automotive piston heads for gasoline motors. The catalyzers were supported by pores present in anodized aluminum surfaces. Catalytic test of the pistons have shown emission reduction of CO, organic volatile compounds, and NOx. Moreover, decrease in the fuel consumption and increase in automotive motor efficiency were verified. The synthesis of nanoparticles based on hydroxyapatite gives rise to a material of nanometric morphology. It presents a ferromagnetic behavior due to the iron as impurity in the synthesis precursors. Stable sols of hydroxyapatite nanoparticles covered by oleic acid were also obtained. Synthesis and characterization of ferrofluid based on superparamagnetic nanoparticles of magnetite lead to the production of an agent for negative contrast. It is the main characteristic for applications in MRI.

Os objetivos da tese são, investigar (i) as estruturas terciária e quaternária de diversas proteínas em solução e (ii) as mudanças conformacionais de proteínas induzidas por ligantes e/ou temperatura, variando-se a concentração dos mesmos, etc. A principal técnica utilizada foi a de espalhamento de raios X a baixos ângulos (no inglês SAXS de mall-angle X-ray scattering), associada a outras metodologias como cristalografia e modelagem de proteínas. As contribuições dos estudos realizados de várias proteínas de interesse científico foram as seguintes: (i) propôs-se pela primeira vez um modelo de um receptor nuclear (RXR) composto por dois domínios, um de ligação ao ligante e outro ao DNA; (ii) elucidou-se o estado configuracional da fosfo-enol-piruvato carboxoquinase em solução; (iii) foi determinado o efeito de agregação e mudança conformacional induzido por ligantesna isoenzima fosfofrutoquinase e (iv) determinou-se a estrutura em solução da interleucina humana 22 e propôs-se modelos de interação com seus receptores. Além disso, (i) foi desenvolvido um método para determinar o estado oligomérico de uma proteína em solução, em quaisquer condições de tampão e concentração, utilizando medidas de SAXS em escala relativa, e (ii) mostrou-se que a densidade das proteínas é uma função do seu peso molecular, contrariando conceitos clássicos, tendo as proteínas pequenas (< 20kDa) uma densidade mais elevada que as maiores. / The purpose of this thesis is to investigate (I) the tertiary and quaternary structure of several proteins in solution and (II) conformational changed that such proteins undergo when they bind to ligands or temperature, pH, etc. conditions are varied. The main experimental technique utilized in this study was Small Angle X-Ray Scattering (SAXS) associated to other techniques and approaches like protein crystallography and homology modeling. The main contributions related to this work are: (i) for the first time a model for a nuclear receptor (RXR) containing two domains was proposed, one DNA binding domain and one ligand binding domain; (ii) the oligomeric state of the phosphor-enol-pyruvate caboxykynase in solution was detennined; (iii) the conformation changed induced by ligants to the isoenzyme phosphofructokinase was determined and (iv) the solution structure of human interleukin revealed and a model with its receptor proposed. Additionally, (i) a method for determining the oligomeric state of a protein in solution under any buffer conditions and concentration using SAXS in relative scale is proposed and (ii) it was also shown that proteins density is a molecular weight dependent function, where small proteins with less than 20kDa have in average a larger density than bigger ones.