Orientador: Isabel Cristina Sales Fontes Jardim / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-10T09:05:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fioravanti_LiviaMariaAndrekowisk_M.pdf: 984234 bytes, checksum: 0c41c940c79a927bb0f835b15b3739d0 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Em cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE), a coluna é um dos principais componentes do sistema cromatográfico, pois é nela que ocorre a separação. Dessa forma, a busca por fases estacionárias (FE) capazes de realizar separações com alta eficiência e bom desempenho tem sido uma constante em muitos laboratórios de pesquisa. Polissiloxanos substituídos com grupos fenil têm sido intensamente utilizados em cromatografia gasosa, mas a sua aplicação em CLAE tem despertado pouca atenção. Este trabalho apresenta a preparação de FE para CLAE a partir da imobilização de poli(metilfenilsiloxano), por radiação microonda, sobre suporte de sílica. As FE foram caracterizadas por testes físico-químicos e cromatográficos. Escolheu-se a radiação microonda por se mostrar promissora e pouco estudada para imobilização de FE. Para a escolha das melhores condições de radiação foi aplicado um planejamento fatorial, sendo que a potência e o tempo de radiação que resultaram em fases com melhor desempenho cromatográfico foram de 720 W por 70 minutos. Nestas condições, as FE apresentaram alta eficiência (78.000 pratos m), picos simétricos (com fator de assimetria entre 0,9 e 1,2) para compostos apolares e básicos e boa resolução entre os compostos analisados. Os parâmetros cromatográficos indicaram que a radiação microonda melhorou o desempenho das FE, proporcionou um aumento da sua estabilidade frente à fase móvel alcalina e forneceu um bom recobrimento da superfície da sílica pelo polímero. A FE preparada mostrou-se promissora na separação de compostos aromáticos neutros e básicos, como fármacos contendo grupos nitrogenados e agrotóxicos / Abstract: In high performance liquid chromatography (HPLC), the column is one of the most important components of the chromatographic system, because it is in the column that the separation occurs. In this way, the search for stationary phases (SP) able to achieve separations with high efficiency has been a constant in many research laboratories. Phenyl substituted polysiloxanes have been used extensively in gas chromatography, but their application in HPLC has received little attention. This work presents the development of stationary phases for use in HPLC by immobilization of poly(methylphenylsiloxane) by microwave radiation on a silica support. The SP were characterized by physiochemical and chromatographic tests. Microwave radiation was chosen because it appears to be promising and has been little studied for SP immobilization. The best conditions of radiation were chosen using an experimental design, with the microwave power and the radiation time that provided phases with the best chromatographic performance, these being 720 W and 70 minutes. In these conditions, the SP showed high efficiency (78000 plates m), symmetrical peaks (asymmetry factor between 0.9 and 1.2) for nonpolar and basic compounds and good separation for the compounds analyzed. The chromatographic parameters show that microwave radiation improved the performance of the SP and provided an increase in stability in alkaline mobile phases. Besides, it provided a good polymer cover on silica surface, being a promising SP for the separation of neutral and basic aromatic compounds, such as pharmaceuticals with nitrogen groups and agrochemicals / Mestrado / Quimica Analitica / Mestre em Química

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2016-09-02T12:53:33Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação CCB - Kátia Albuquerque 2016.pdf: 1508022 bytes, checksum: 82278b56e00cafb789bead747a3af48d (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-02T12:53:33Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação CCB - Kátia Albuquerque 2016.pdf: 1508022 bytes, checksum: 82278b56e00cafb789bead747a3af48d (MD5) Previous issue date: 2016-02-19 / CAPEs / Enzimas são proteínas com atividade catalítica capazes de integrar diferentes processos biotecnológicos. Dentre as enzimas com aplicação na indústria destaca-se a tanino acil hidrolase (EC 3.1.1.20) ou simplesmente tanase, uma enzima extracelular produzida na presença de ácido tânico por fungos filamentosos, bactérias e leveduras. A tanase (TAH) catalisa a hidrólise de taninos liberando ácido gálico e glicose. TAH pode ser utilizada no tratamento de efluentes, na indústria farmacêutica, de alimentos, bebidas entre outros. Na biotecnologia, o grande desafio na produção de enzimas é extrair a molécula a partir de métodos economicamente viáveis. Assim, o sistema de duas fases aquosas (SDFA) tem sido cada vez mais utilizado para purificar parcialmente diversos produtos biológicos. Neste sentido, o presente trabalho teve como finalidade extrair em SDFA, caracterizar bioquimicamente e aplicar em chá verde a enzima tanase obtida de Aspergillus sp. SIS 25 por fermentação em estado sólido, utilizando a fibra do coco como substrato. Um planejamento fatorial 23 foi utilizado para avaliar a influência das variáveis principais: massa molar (MMPEG) do PEG (1000, 3350 e 6000 g/mol), concentração (20, 22 e 24% m/m) do PEG (CPEG) e concentração (15, 17,5 e 20% m/m) de citrato de sódio (CCIT), sobre as variáveis resposta: coeficiente de partição (K), recuperação (Rec) e aumento de pureza (AP), em pH 6. A tanase foi preferencialmente particionada para a fase sal do sistema uma vez que em todos os ensaios os valores de K foram menores do que 1. As variáveis MMPEG e a interação entre MMPEG-CPEG apresentaram os resultados mais significativos para o valor de K, sendo ambos os efeitos negativos. Com relação ao aumento de pureza, o melhor resultado (3,2) foi observado no ensaio 8 com 24% de PEG 6000 e 20% de sal. A tanase extraída do sistema apresentou temperatura ótima a 30° C e pH ótimo 5,0. A perda da estabilidade foi observada a 50 °C. A TAH desse estudo foi estimulada na presença de Na+ e completamente inibida na presença de Zn2+. Os surfactantes não interferiram significativamente em sua atividade, com exceção do Triton X-100 a 2% que diminuiu a atividade relativa em aproximadamente 50%. No processo de hidrólise dos compostos fenólicos do chá verde, a tanase pré-purificada em SDFA apresentou melhor resultado se comparada ao extrato bruto; 0,75 mL da enzima do sistema reduziu 44% dos fenóis do chá. Os resultados demonstram que o modelo estatístico montado para o SDFA além de permitir a extração de uma tanase parcialmente pura tornou conhecido outros modelos que favorecem a otimização das variáveis estudadas, principalmente o aumento de pureza. Com isso, é possível afirmar que a tanase de Aspergillus sp. SIS 25 pode ser extraída através de um método de baixo custo, que emprega material reutilizável, biodegradável e que o processo conservou as características biquímicas dessa enzima devido à abundância de água que ocorre no sistema e pela utilização de componentes inertes à maioria das bimoléculas. A criação desse ambiente favorável para separar moléculas biológicas pode explicar o fato da tanase não ter perdido sua atividade durante o estudo, mantendo sua ação catalítica principalmente durante a aplicação em chá verde. / Enzymes are proteins with catalytic activity capable of integrating different biotechnological processes. One of the enzymes with application in industry stands out the tannin acyl hydrolase (EC 3.1.1.20) or simply tannase, an extracellular enzyme produced in the presence of tannic acid by filamentous fungi, bacteria and yeast. The tannase (TAH) catalyzes the hydrolysis of tannins releasing gallic acid and glucose. TAH can be used for effluent treatment, pharmaceutical industry, food, beveragesand others. In biotechnology, the big challenge in the production of enzymes is to extract the molecule from economically viable methods. Thus, the aqueous two-phase system (ATPS) has been increasingly used to partiallypurify biological products. In this sense, the present work had as purpose to extract in ATPS, characterize biochemically and apply in green tea the tannase enzyme obtained from Aspergillus sp. SIS 25 by solid state fermentation using coconut fiber like substrate. A factorial design 23 was used to evaluate the influence of major variables: PEG molar mass (1000, 3350 and 6000 g/mol), PEG concentration (CPEG) and sodium citrate concentration (CCIT), on the response variables: partition coefficient (K), recovery (Rec) and purity increase (AP), at pH 6. The tanase was preferentially partitioned to stage the salt system once in all tests the values of K were lower than 1. The variables MMPEG and the interaction between MMPEG-CPEG presented the results more meaningful for the value of K, being both negative effects. With regard to the increase in purity, the best result (3.2) was observed in 8 test with 24% of PEG 6000 and 20% salt. The tannase extracted from system showed optimum temperature at 30 ° C and optimum pH 5.0. The loss of stability was observed at 50° c. TAH this study was stimulated in the presence of Na+ and completely inhibited in the presence of Zn2+. Surfactants not significantly interfere in their activity, with the exception of Triton X-100 2% that decreased the relative activity by approximately 50%. In the process of hydrolysis of phenolic compounds from green tea, tannase pre-purified in ATPS showed better results when compared to the crude extract; 0.75 ml of the enzyme from system has reduced 44% of tea phenols. The results show that the statistical model fitted to the ATPS and allow the extraction of a pure and partially known other models that favor the optimization of the studied variables, especially the increase in purity. With this, it is possible to affirm that the tanase of Aspergillus sp. SIS 25 can be extracted through a low-cost method, employing reusable, biodegradable material and the process preserved the biquímicas features of this enzyme because of the abundance of water that occurs in the system and by the use of inert components to most bimoléculas. The creation of this favourable environment to separate biological molecules can explain the fact of tannase didn't lose its activity during the study, keeping their catalytic action primarily during application in green tea.

Orientador: Ricardo Antonio Mosna / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matemática, Estatística e Computação Científica / Made available in DSpace on 2018-08-16T04:10:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Nascimento_DaniloBorimdo_M.pdf: 2195612 bytes, checksum: 9db76fa3dc3fca1c9128da411fe240b5 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: No espaço euclidiano, deformações de corpos quase-rígidos podem gerar rotações globais líquidas que obedecem, em cada instante, a lei de conservação do momento angular (o problema do gato caindo é um exemplo). Em espaços curvos, um ciclo de deformações de um corpo pode gerar não só rotações, mas também translações globais. Este fenômeno é conhecido como efeito swimming, ou natação. Avron e Kenneth apresentaram recentemente um modelo físico para descrever este fenômeno [Avron JE, Kenneth O, New J. Phys. 8, 68 (2006)]. Os autores tratam de corpos compostos por um conjunto de massas puntiformes em variedades estáticas (no contexto não-relativístico) e calculam o deslocamento obtido por um ciclo de deformações infinitesimais. Tal deslocamento é então relacionado, no caso de corpos pequenos, à curvatura do espaço ambiente. Nesta dissertação, propomos uma nova formulação para o efeito swimming utilizando formalismo de fibrados e conexões. O espaço de configurações do sistema é descrito como o espaço total de um fibrado principal, cujo espaço base é dado pelo espaço dos formatos do sistema e o grupo estrutural é (essencialmente) dado pelas isometrias da variedade ambiente. Dotando o fibrado de uma conexão que carrega consigo a informação sobre as leis físicas de conservação, expressamos o ciclo de deformações como uma curva fechada no espaço base, o movimento do corpo como o levantamento horizontal desta curva e o deslocamento resultante como a holonomia da mesma. Por meio deste formalismo, sistematizamos o cálculo do deslocamento gerado por ciclos de deformações arbitrárias, além de obter, em cada instante e analiticamente, a evolução temporal do sistema em questão / Abstract: In Euclidean space, cyclic deformations of quasi-rigid bodies can lead to net global rotations even though they satisfy, at each moment, the angular momentum conservation law (the falling cat problem is an example). In curved spaces, cyclic changes in the body shape can also lead to rotations, but also to global translations. This phenomenon is known as the swimming effect. In a recent work, Avron and Kenneth developed a formalism to describe this phenomenon in the non-relativistic context [Avron JE, Kenneth O, New J. Phys. 8, 68 (2006)], which may be used to calculate the net displacement caused by an infinitesimal cycle of deformations of a given body. This displacement is then related, for small swimmers, to the curvature of the ambient space. In the present work, we propose a new formulation for the swimming effect in terms of principal bundles and connections. The configuration space of the system is described by the total space of a principal bundle, whose base space is given by the space of shapes of the body and whose structural group is (essentially) given by the isometries of the ambient manifold. A given deformation cycleof the body then corresponds to a loop in the base space. By defining a connection in this bundle which conveys the physical conservation laws of the system, the corresponding physical motion of the body is then given by the horizontal lift of this curve in the base space, while the net displacement of the body is given by the holonomy associated with this loop. As a result we obtain, in a systematical way, the displacement generated by arbitrary deformation cycles and we get, for each instant of time, the time evolution of the system analytically / Mestrado / Geometria e Topologia / Mestre em Matemática

Orientadores: Carol Hollingworth Collins, Carla Beatriz Grespan Bottoli / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-16T14:14:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vigna_CamilaRosaMoraes_D.pdf: 1190348 bytes, checksum: ab228c805aba8ca12b954e0202343664 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Neste trabalho verificou-se a potencialidade de uso de sorventes e fases estacionárias (FE), obtidos a partir da sorção e/ou imobilização do polímero poli(metiloctilsiloxano) (PMOS) sobre suportes de sílica Kromasil utilizando tamento térmico, na separação, quantificação e validação de uma metodologia para análise de agrotóxicos em amostras de água e caldo de cana-de-açúcar (garapa). Os materiais desenvolvidos foram caracterizados com testes químicos e físicos e aplicados nas etapas de concentração das amostras por extração em fase sólida nos modos off-line e on-line, com posterior separação, por Cromatografia Líquida de Alta Eficiência com detecção UV-Vis. Utilizou-se também o método QuEChERS como alternativa na etapa de extração das amostras de garapa. Os sorventes PMOS mostraram desempenho comparável aos sorventes comerciais, além de sua preparação ser simples, rápida e de menor custo. A FE Kromasil/PMOS utilizada propiciou uma boa separação entre os componentes das amostras de diversos agrotóxicos analisados, similar as fases comerciais, com boas eficiências, resolução e seletividade. A metodologia desenvolvida foi validada e mostrou bons resultados de recuperação para todos os agrotóxicos, além de precisão < 15% e coeficiente de correlaçã > 0,99. O limite de quantificação do método permitiu que os limites máximos de resíduos impostos pelas agências reguladoras para todos os compostos estudados fossem atingidos. Os métodos desenvolvidos e validados foram aplicados na análise de amostras de garapa do comércio local. Não foram observados níveis detectáveis dos agrotóxicos estudados nas amostras analisadas / Abstract: This work investigated the potentiality of use of sorbents and stationary phases (SP), obtained from the sorption and/or immobilization of poly(methyloctylsiloxane) (PMOS) onto the surface of a porous silica Kromasil support using heat, in the separation, quantification and validation of a methodology for analysis of agrochemicals in water and sugar cane samples. Physical-chemical characterization of the developed materials were carried out and applied in the concentration step of the samples in solid phase extraction (SPE) in off-line and on-line mode, with posterior separation, for High Performance Liquid Chromatography (HPLC) with UV-Vis detection. The QuEChERS method (Quick, Easy, Cheap, Effective and Safe) was also used as alternative in the extraction of the sugar cane samples. PMOS sorbents showed comparable performance to the commercial sorbents, with simple, fast and cheap preparation. The Kromasil/PMOS SP used demonstrated a good separation to the components of the samples of agrotoxics analyzed, similar to the commercial phases, with good efficiencies, resolution and selectivity. The developed methodology was validated and showed good results of recovery for the agrotoxics, with precision value < 15 % and correlation coefficient > 0,99. The limit of quantification (LQ) of the method allowed that the maximum residues limits (MRL) for the regulating agencies for all the studied compounds were reached. The developed and validated methods were applied in the analysis of sugar cane samples of the local commerce. Detectable levels of the agrochemicals studied in the analyzed samples were not detected / Doutorado / Quimica Analitica / Doutor em Ciências

Orientador: Carol Hollingworth Collins / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-18T09:08:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Souza_EndlerMarcelBorgesde_D.pdf: 24501631 bytes, checksum: 4fd1866c1e1f40857962b738d98e6eb5 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: As propriedades cromatográficas e a estabilidade de fases estacionárias preparadas pela imobilização térmica do poli(metiloctilsiloxano) ou do poli(metiltetradecilsiloxano) sobre a sílica foram avaliadas. Para isso, fora empregados os testes de Engelhardt, Tanaka e SRM 870. O estudo dos mecanismos envolvidos na retenção de solutos básicos nestas fases estacionárias foi feita com um teste desenvolvido em nosso laboratório, que consiste em avaliar os fatores de retenção e a assimetria de solutos hidrofóbicas e hidrofílicas em fases móveis com diferentes valores de pH, preparadas com diferentes tipos e concentrações de tampão. A avaliação das fases estacionárias com os testes SRM 870 e de Tanaka mostram uma alta contribuição dos fenômenos de troca iônica para retenção dos solutos básicos e a comparação dos valores obtidos com o teste de Tanaka, segundo o modelo de Euerby, mostrou que estas fases estacionárias apresentam propriedades cromatográficas distintas da maioria das fases comerciais, embora alguma similaridade tenha sido observada com as fases estacionárias que também apresentam altas contribuições de fenômenos de troca iônica na retenção de solutos básicos. O novo teste desenvolvido mostrou que a retenção de solutos básicos acontece devido a interações sinérgicas dos silanóis residuais com os polisiloxanos imobilizados na forma de gotas sobre a sílica. Devido a estas interações, o pH da fase móvel, o tipo e a concentração de tampão afetam intensamente os fatores de retenção e a assimetria de solutos básicos. Algumas das fases estacionárias apresentaram boa seletividade e picos simétricos para solutos básicos em fases móveis neutras, onde os solutos estam protonados e os silanóis residuais estão desprotonados. Os testes de estabilidade demonstraram que algumas das fases estacionárias são altamente estáveis em fases móveis neutras em temperatura ambiente e em fases móveis ácidas, mesmo a altas temperaturas. No entanto, estas se mostraram instáveis em fases móveis alcalinas mesmo em temperatura ambiente, conforme esperado para fases estacionárias preparadas pela imobilização de polissiloxanos sobre a sílica / Abstract: This work has evaluated the chromatographic properties and the stability of stationary phases prepared by with poly(methyloctylsiloxane) or poly(methyltetradecylsiloxane) thermally immobilized onto a silica surface. The stationary phases were chromatographically evaluated using the Engelhardt, SRM 870 and Tanaka tests. The retention mechanisms involved during the separation of basic solutes with these stationary phases were evaluated using a test developed in our laboratory that evaluates the effect of the mobile phases with different pH, and type and concentration of buffer on the retention factors and asymmetry of several basic solutes (with hydrophobic or hydrophilic characteristics). Evaluations with the SRM 870 and Tanaka tests showed that there is a high contribution of ionexchange interactions at neutral pH. Classifications using the Euerby¿s procedure indicate that the stationary phases developed in this work are different from most commercial ones, although some similarity was found with the phases that have high ion-exchange interactions. Also, the retention of basic solutes occurs due to synergetic interactions between the free silanols with the immobilized polysiloxanes, which are in the form of plugs on the silica surface. Due to these interactions the pH of the mobile phase, and the type and concentration of buffer have a strong effect on the retention factors and asymmetry factors of basic solutes. The stationary phases present good selectivity at near neutral pH, where both the basic solutes and free silanols are protonated, suggesting the use of intermediate pH for basic solute analyses. Stability tests show that the stationary phases have high stability in neutral mobile phases at room temperature and also in acidic mobile phases, even at high temperatures. However, these phases have low stability in alkaline mobile phases, even at room temperature, which was expected for polysiloxanes immobilized onto silica / Doutorado / Quimica Analitica / Doutor em Ciências

Orientadores: Harry Westfahl Junior, Amir Ordacgi Caldeira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-10T23:02:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fernandes_RafaelMonteiro_D.pdf: 6829160 bytes, checksum: 4dfae2ffd4b06c5c3c1f89f399700913 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Um dos objetivos centrais das Ciências Naturais é relacionar as estruturas dos mais diversos sistemas com as funções particulares que os caracterizam. Por exemplo, no que se refere a materiais, sejam eles sintéticos ou biológicos, a ciência está constantemente buscando a predição de diferentes propriedades macroscópicas a partir do conhecimento das suas estruturas mi- croscópicas. Nesta tese, investigamos as propriedades magnéticas e de transporte de sistemas que apresentam interações competitivas em diferentes escalas de comprimento. Como resultado desta competição, surge um estado termodinâmico caracterizado por um parâmetro de ordem modulado, dando origem a uma série de con.gurações espacialmente inomogêneas. A termo- dinâmica destes estados modulados pode ser descrita pelo chamado modelo de Brazovskii, que prevê uma transição de primeira ordem, induzida pelas .utuações do parâmetro de ordem, entre a fase homogênea e a fase modulada. Há uma vasta gama de sistemas encontrados na Natureza que parecem se encaixar nesta descrição de Brazovskii, compreendendo estruturas tão díspares quanto cristais líquidos e condensados de píons em estrelas de nêutrons. No presente trabalho, investigamos dois sistemas físicos particulares. Motivados pela rica variedade de domínios obser- vados experimentalmente em filmes finos magnéticos, estudamos as propriedades magnéticas de blocos ferromagnéticos dipolares com dimensões finitas e condições de contorno não-periódicas. Desenvolvendo uma modelagem baseada na solução da Hamiltoniana de Brazovskii, pudemos explicar, de maneira inédita e consistente, a estrutura de domínios magnéticos dos filmes finos de MnAs:GaAs, um promissor candidato a aplicações no campo da spintrônica. Além disso, estabelecemos uma relação clara entre o fenômeno de reorientação magnética e a mudança na forma das curvas de histerese observada nesses filmes. O segundo tipo de sistemas que in- vestigamos foram os isolantes de Mott, cujas propriedades de transporte foram determinadas a partir do modelo de redes de resistores correlacionados. Considerando que a transição de Mott térmica pertence à classe de universalidade de Ising, mostramos que a condutividade macroscópica depende não apenas da magnetização, mas também da densidade de energia, dando origem a um comportamento de crossover. Através destes resultados, lançamos luz sobre a aparente e misteriosa incoerência entre as previsões teóricas e as medidas experimentais recentes envolvendo isolantes de Mott não-dopados. Prosseguindo para as fases inomogêneas dos isolantes de Mott dopados, estudamos a condutividade macroscópica das mesofases eletrônicas com ordenamento de carga esmético e nemático, as quais são encontradas nos niquelatos e nos cupratos, respectivamente. Inspirados nos conceitos da Física dos cristais líquidos, expressamos de forma bastante intuitiva a relação entre as propriedades de transporte e a termodinâmica das mesofases eletrônicas anisotrópicas, descrita pelo modelo de Brazovskii / Abstract: Natural Sciences is to relate the structures of systems to example, in what concerns materials, either synthetic or for the prediction of different macroscopic properties from the knowledge of their microscopic structure. In this thesis, we investigate the magnetic and transport properties of systems with competing interactions in distinct length scales. As a result of such a competition, there is a thermodynamic state characterized by a modulated order parameter, originating a set of spatially inhomogeneous con½gurations. The thermodynamics of these modulated states can be described by the so-called Brazovskii model, which predicts a fluctuation induced first order transition from the homogeneous phase to the modulated phase. There is a large diversity of systems for which the Brazovskii description seems suitable, including utterly disparate structures such as liquid crystals and pion condensates in neutron stars. In the present work, we investigate two particular physical systems. Motivated by the rich variety of domains experimentally observed in magnetic thin films, we study the magnetic properties of ferromagnetic dipolar slabs with finite dimensions and non-periodic boundary conditions. After developing a model based on the solution of the Brazovskii Hamiltonian, we were able to explain, in a consistent and novel way, the magnetic domain structures of MnAs:GaAs thin films, which are promising candidates for spintronics devices. Moreover, we established a clear connection between the film's magnetic reorientation and the experimentally observed change in the hysterisis loops shape. The second class of systems we investigated were the Mott insulators, whose transport properties were determined from the correlated resistor network model. After considering that the finite temperature Mott transition belongs to the Ising universality class, we showed that the macroscopic conductivity depends not only on the magnetization, but also on the energy density, giving rise to crossover behaviour. Using these results, we shed light upon the apparent and mysterious inconsistency between the theoretical predictions and the experimental measurements regarding undoped Mott insulators. Proceeding to the inhomogeneous phases of doped Mott insulators, we studied the macroscopic conductivity of electronic mesophases with smectic and nematic charge ordering, which are found in the nickelates an in the cuprates, respectively. Inspired by the concepts from the Physics of liquid crystals, we expressed in an intuitive way the connection between the transport properties and the thermodynamics of anisotropic electronic mesophases described by the Brazovskii model / Doutorado / Física da Matéria Condensada / Doutor em Ciências

As aplicações do ZrO2 dependem das suas fases cristalinas e muitos estudos têm sido realizados sobre suas transições e os aditivos empregados no seu controle. No entanto, os mecanismos atuantes em tais processos são explicados com base exclusivamente cinética desconsiderando a contribuição termodinâmica que os aditivos exercem sobre as energias dos polimorfos e suas superfícies. Neste trabalho, o efeito termodinâmico do MgO sobre as transformações de fases é estudado para pós de ZrO2 preparados por uma rota química derivada do método Pechini. Análises de picnometria, área de superfície específica, difração de raios X, espectroscopias de infravermelho, Raman e de fotoelétrons excitados por raios X, além de amplitude sônica eletrocinética foram empregadas para caracterizar a evolução das fases formadas. Verifica-se que quantidades crescentes de MgO desestabilizam a fase monoclínica e tornam a fase tetragonal estável. A fase cúbica é encontrada para grandes quantidades de MgO. As transformações de fases marcam descontinuidades em características como área de superfície específica devido a alteração de simetria cristalina. O MgO, na forma de periclásio, não foi observado para quantidades inferiores a 40 % molar. Levando-se em conta a baixa solubilidade do MgO no ZrO2 conclui-se que o controle das fases observadas possui pouca contribuição de processos cinéticos associados à formação de defeitos puntiformes. Resultados de XPS mostram que o íon Mg2+ localiza-se tanto na rede cristalina quanto na superfície do ZrO2. A sua segregação é atribuída a um efeito termodinâmico que resulta na diminuição da energia de superfície do ZrO2 promovendo o desenvolvimento de um excesso de superfície, confirmado pelas medidas de área de superfície específica, com a conseqüente diminuição do tamanho de partícula. Tais conclusões implicam que ambos os efeitos termodinâmicos e cinéticos devem ser considerados no controle do polimorfismo do ZrO2. / The applications of ZrO2 depend on its cristalline phases and several studies have been carried out about its transitions and the additives used to control it. However, the active mechanisms in such processes are explained with an exclusively kinetic basis disregarding the thermodynamic contribution that the additives exert over the polimorphs and surface energies. In this work, the thermodynamic effect of MgO on phase transformation is reported for ZrO2 powders prepared by a chemical route derived from Pechini\'s method. Picnometric, specific surface area, X-ray diffraction, infrared, Raman and X-ray photoelectron spectroscopies, besides electrokinetic sonic amplitude experiments were performed to characterize the evolution of the formed phases. It is verified that crescent amounts of MgO desestabilize the monoclinic phase and make stable the tetragonal. The cubic phase is found for large amounts of MgO. The phase transformations appoint descontinuities as the specific surface area due to crystalline simmetry change. The MgO, in the periclase form, wasn?t observed for amounts lower than 40 molar %. Taking into account the low solubility of MgO into ZrO2 it is concluded that the control of the observed phases has a low contribution to kinetic processes associated to point defects formation. XPS data show that Mg2+ ion is located onto the bulk as far as the ZrO2 surface. Its segregation is assigned to a thermodynamic effect resulting in a decrease of ZrO2 surface energy, which promotes the development of a surface excess, upholded by specific surface area measurements, with the consequent decrease of particle size. Such conclusions impose that both thermodynamic and kinetic effects must be considered on the control of ZrO2 polimorphism.

O CVM - Cluster Variation Method, ou Método Variacional de Clusters é um método para cálculos termodinâmicos, baseado na aproximação de campo médio para a energia livre. Em sua concepção original, o CVM dispõe apenas de contribuições configuracionais. A proposta do presente trabalho é neste sentido aprimorar o método com a incorporação de outras componentes à energia livre. Acreditamos que as contribuições volumétricas, tanto dilatacionais quanto vibracionais, são de grande importância, e estas contribuições à energia livre foram aqui adicionadas ao método. Outro objetivo do presente trabalho foi verificar se esta abordagem solucionaria o problema da escala de temperaturas de cálculos ab initio aliados ao CVM. Nestes cálculos, a escala de temperaturas dos diagramas de fases geralmente é duas a três vezes maior que o verificado experimentalmente ou, equivalentemente, que os resultados CVM a partir de dados experimentais. Um novo algoritmo de minimização foi deste modo proposto para levar em conta os efeitos vibracionais e a inclusão do volume como variável. O algoritmo é baseado no NIM (Natural Iteration Method), que é utilizado para a minimização no caso configuracional. Um método para os cálculos vibracionais foi elaborado a partir do modelo de Debye-Grüneisen, com considerações adicionais elásticas, adaptado para sistemas multicomponentes (isto é, ligas). O modelo é baseado naquele desenvolvido por Anderson, quando existem dados ab initio de constantes elásticas, ou Moruzzi-Janak-Schwarz caso contrário. Em cálculos ab initio é possível determinar as constantes elásticas de cada estrutura considerada. Com estes dados, a temperatura de Debye e o módulo de volume a 0K são determinados com maior precisão. Dados de primeiros princípios relativos a energias de coesão/formação em função do volume para o sistema prototípico Fe-Al CCC (ferro-alumínio cúbico de corpo centrado) foram utilizados como exemplo para a obtenção de parâmetros para o modelo. / The Cluster Variation Method (CVM), used in thermodynamical calculations, is based in the mean-field approximation to the free energy. The CVM was originally devised to treat configurational-only cases. The scope of the present work is to enhance the method's capabilities, introducing other free energy components. The volumetric contributions, either dilatacional or vibrational, are believed to be of great importance, and are therefore incorporated here in the method. Another aim is to verify whether this approach would solve the temperature range calculated with CVM using ab initio data. In this kind of calculation, the phase diagram temperature range is usually twice or three times as large as experimentally verified or, equivalently, as the ones obtained in CVM calculations using experimental data. Therefore, a new minimisation algorithm was proposed to handle with the vibrational effects and the volume as a variable. The algorithm is based on the NIM (Natural Iteration Method), which is used for the minimization in the configurational case. The Debye-Grüneisen approximation has been adapted, with elastical considerations, for multicomponent systems (i.e., alloys). The method is based on Anderson model, when ab initio elastic constants are available, or on Moruzzi-Janak-Schwarz model otherwise. In ab initio calculations it is possible to determine the elastic constants for each structure considered. Using these data, Debye temperature and bulk modulus at 0K are determined with greater accuracy. First-principles cohesion/formation energies in function of volume for the b.c.c. Fe-Al (body-centered cubic iron-aluminum) system were used as an example to derive parameters to the model.

Submitted by Edineia Teixeira (edineia.teixeira@unioeste.br) on 2018-09-27T14:36:57Z No. of bitstreams: 2 Andressa_Grosbelli_2018.pdf: 1311256 bytes, checksum: ea09960676f17abb9d174deb55efda93 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-27T14:36:57Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Andressa_Grosbelli_2018.pdf: 1311256 bytes, checksum: ea09960676f17abb9d174deb55efda93 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2018-02-22 / Besides the concern with the exhaustion of energy sources and environmental consequences, it is necessary to know the potential that these sources of energy (swine manure) can present. The present work has had the objective of discussing and analyzing, on the basis of field and laboratory studies, the production of biogas in different breeding types and stages of pigs, being the treatments: two nursery units (T1 and T2), three growth and termination units (T3, T4 and T5) and two piglets production units (T6 and T7). ST and SV analyzes were performed, reducing the organic load of the swine manure used. The biodigestors used were batch type, made of PVC pipes and fed with the waste from different types of pig farming. The HRT was 45 days and significant averages of biogas production, ST and SV removal were found, good volume yield related to SVs removed and added. The T5 treatment presented the best removal of COD (72.3%), being also the one that produced the most biogas during the 45 days (5.3L), nevertheless it presented a low efficiency in the removal of the volatile solids, being necessary a time of HRT higher for better treatment efficiency. On the other hand, the T7 treatment presented the best values of removal efficiency of volatile solids during the study period, with 71.48% / Além da preocupação com o esgotamento das fontes de energias fosséis e com consequências ambientais, hoje, se faz necessário saber o potencial que as fontes alternativas podem apresentar. O presente trabalho teve com objetivo discutir e analisar com base em estudos a campo e em laboratório, a produção de biogás em diferentes sistemas de criação e fases de suínos em: duas unidades de creche (T1 e T2), três unidades de crescimento e terminação (T3, T4 e T5) e duas unidades de produção de leitões (T6 e T7). Foram realizadas análises de ST, SV e DQO. Os biodigestores utilizados foram do tipo batelada, feitos de tubos de PVC e o TRH foi de 45 dias. Foram encontradas médias significativas de produção de biogás, remoção dos ST e SV, bom rendimento de volume relacionado aos SV removidos e adicionados. O tratamento T5 apresentou a melhor remoção de DQO (72,3%), sendo também o que mais produziu biogás ao longo dos 45 dias (5,3L), no entanto apresentou uma baixa eficiência na remoção dos sólidos voláteis, sendo necessário um TRH maior para a melhor eficiência do tratamento. Em contrapartida, o tratamento T7 apresentou os melhores valores de eficiência de remoção de sólidos voláteis durante o período de estudo, com 71,48%.

Este trabalho visou o estudo da resposta óptica não-linear de cristais líquidos liotrópicos nas fases isotrópicas e nemática calamítica e nas vizinhanças das transições de fase nemática calamítica isotrópica e nemática calamítica nemática biaxial. Para este estudo foi utilizada, fundamentalmente, a técnica de varredura Z. Os resultados obtidos indicam que o efeito não-linear em cristais líquidos liotrópicos esta ligado à presença de micelas na mistura e que a anisometria de micela tem influencia na resposta observada. Foi observado ainda que a presença de ferrofluido na mistura, mesmo em pequenas quantidades, causa um grande aumento na absorção óptica da amostra e consequentemente da resposta não-linear. O comportamento do índice de refração não-linear (n IND.2) em função da temperatura nas vizinhanças da transição da fase nemática calamítica para nemática biaxial apresenta um crescimento expressivo de (n IND.2). Nas vizinhanças da transição nemática calamítica para isotrópica esse efeito não foi observado. / This work has been focused on the study of the optical nonlinear response of lyotropic liquid crystals in the isotropic and nematic calamitic phases and in the neighborhood of the nematic calamitic isotropic and nematic calamitic nematic biaxial phase transitions. The basic technique we used is Z-scan. The results obtained indicated that the nonlinear effect in lyotropic liquid crystals is related to the presence of micelles in the mixture and the micelle anisotropy has influence on the observed response. Is has also been observed that the presence of ferrofluid in the mixture, even in small quantities, causes a large raise in the sample optical absorption and consequently in the nonlinear response. The behavior of the nonlinear refractive index (n IND.2) as function of temperature in the neighborhood of the nematic calamitic to nematic biaxial phase transition shows as expressive n IND.2 raise. This behavior has not been observed in the neighborhood of the nematic calamitic to isotropic phase transition.