Neste trabalho procura-se compreender o comportamento das configurações magnéticas presentes em objetos micrométricos e filmes finos. Estes estudos foram realizados principalmente através de microscopia de força magnética (MFM) e do efeito Kerr magneto-ótico (MOKE). Foi também desenvolvido um procedimento para a obtenção de curvas de histerese a partir de imagens de microscopia MOKE. Para definir o tamanho e a geometria dos objetos empregaram-se as técnicas de litografia por feixe de luz e por feixe de elétrons, e depois para a deposição do material de Co e CoFeSiB amorfo, se fez uso do magnetron sputering. O material assim obtido foi analisado para determinar suas propriedades magnéticas por meio das técnicas do MOKE, magnetrometria de amostra vibrante (VSM), MFM, e microscopia de força atômica (AFM) para o estudo da morfologia dos objetos. Os resultados do MFM e sua interpretação foram apoiados por simulações da estrutura magnética usando o programa Mumax3. Além disso foram analisados as relações entre as propriedades magnéticas e cristalografias de um material de Fe6%Si por médio das imagens MOKE e as imagens de EBSD. As medidas das curvas de histereses por VSM foram feitas em filmes preparados nas mesmas condições dos objetos litografados. Elas mostram que não há eixo anisotropia preferencial, portanto, não apresentam uma direção preferencial de magnetização. Com base nas medidas do MFM se encontrou que os objetos de Co policristalino apresentam configurações de estrutura de domínios magnéticos complexas, diferentes comparativamente do material magneticamente mais mole de CoFeSiB amorfo. Isto se deve as diferenças entre os dois materiais, na anisotropia magnética e magnetostricção. As diferentes geometrias dos objetos estudados apresentaram configurações magnéticas diferentes entre si, fato este, determinado principalmente pela anisotropia de forma. As semelhanças entre objetos da mesma geometria, mas de diferentes materiais mostraram fortes semelhanças, porém com a presença de perturbações locais no caso de Co. O material mole, amorfo, apresenta estados magnéticos ideais e simples, isto é, as tensões mecânicas residuais não geram perturbações magnéticas neste material de baixa magnetostricção. Além disto, nos objetos quadrados a presença de paredes de domínio do tipo cross-tie tem lugar sob certas condições, tendo a espessura do objeto como principal parâmetro. Estes resultados para a parede do tipo cross-tie foram vistos também em simulações micromagnéticas feitas no programa Mumax3. As estruturas magnéticas foram simuladas, com boa similaridade para a amostra de CoFeSiB, mas encontrou-se discordâncias no caso da amostra de Co, estas discordâncias foram analisadas e se estabeleceu as possíveis causas em cada geometria. / In this work the aim is to understand the behavior of the magnetic configurations present in micrometric objects and thin films. This study was developed through the use of magnetic force microscopy (MFM) and magneto-optical Kerr effect (MOKE). Another development was the use of MOKE microscopy images to obtain hysteresis curves. To define the size and geometry of the objects were used laser beam and electron beam lithography techniques, and for the deposition of Co and amorphous CoFeSiB materials was used magnetron sputtering. The produced samples were analyzed to determine its magnetic properties by MOKE, vibrating sample magnetometer (VSM), MFM, and atomic force microscopy (AFM) technique for the study of the object morphology. The results of the MFM and its interpretation were supported by simulations of the magnetic structure using the Mumax3 software. The measurements of the hysteresis loops by VSM were made on films produced under the same conditions of the lithographed objects. They show that there was no overall preferential anisotropy on the surface, this shows the absence of anisotropy in the deposition of the grains, in the case of Co, and therefore do not present a preferential direction of magnetization. Based on the MFM measurements, the polycrystalline Co objects were found to have different configurations compared to the amorphous CoFeSiB magnetically soft material. This is due to the differences in magnetic anisotropy and magnetostriction. The different geometries of the studied objects presented different magnetic configurations between them, this fact is determined mainly by the shape anisotropy. The similarities between objects of the same geometry but of different materials showed strong similarities with the presence of local perturbations in the case of Co. The magnetically soft amorphous material presents ideal and simple magnetic states, due to the fact the residual mechanical stresses do not generate disturbances in this low magnetostriction material. By the other side, in the square objects the presence of cross-tie domain walls takes place under certain conditions, where the thickness of the magnetic object is the main parameter. This kind of domain wall is also seen on the micromagnetic simulations developed using the Mumax3 software. The magnetic structures were simulated with good similarity to the amorphous CoFeSiB sample, but disagreements were found in the case of the Co sample. These disagreements were analyzed and the possible causes in each geometry were established.

Sistemas ultrassônicos tiveram uma evolução tecnológica nos últimos anos e isso permitiu que seus recursos de hardware e software pudessem ser explorados para extrair informações, auxiliando em diagnósticos e tratamentos mais eficazes. Através da análise do comportamento mecânico de tecidos moles, técnicas como elastografia estática, vibroacustografia, elastografia transiente e elastografia remota tiveram seu papel reconhecido na complementação do diagnóstico clínico. Contudo, a propagação destas técnicas na medicina tem sido restringida pela acessibilidade às tecnologias utilizadas, ausências de parâmetros quantitativos, dificuldade da excitação em estruturas profundas e acesso a informações em níveis moleculares. Este estudo aborda o desenvolvimento de um protocolo para efetuar medidas quantitativas de viscoelasticidade em tecidos moles marcados com nanopartículas de óxido de ferro usando excitação magnética e medição ultrassônica. Ao aplicar uma força magnética pulsada em um meio fluido marcado com nanopartículas magnéticas, um movimento é induzido, gerando uma onda de cisalhamento que se propaga pelo tecido. A propagação dessa onda é mapeada usando a técnica de ultrassom pulso-eco e processamento de dados usando métricas de similaridades entre ecos (mapa de rf) consecutivos. Nos estudos realizados em mimetizadores de tecidos moles (phantom) com características mecânicas equivalentes ao tecido biológico, a amplitude de deslocamento dessas ondas é da ordem de micrometro. Através da medida da velocidade deslocamento dessa onda avaliou-se o melhor modelo reológico para quantificar os parâmetros mecânicos de viscosidade e elasticidade. Os resultados mostraram a eficiência desta técnica ao quantificar os valores viscoelásticos condizentes com a literatura e a comprovação da análise de tecidos moles marcado com nanopartículas excitadas com campo magnético de baixa intensidade, possibilitando uma avaliação em âmbito molecular em tecidos moles. / Ultrasonic systems had a technological development in recent years and allowed their hardware and software resources could be exploited to extract information, assisting in more effective diagnosis and treatment. Through the mechanical behavior analysis of soft tissue techniques such as static elastography, vibroacoustography, transient elastography and remote elastography had recognized role in complementing clinical diagnosis. However, the spread of these techniques in medicine has been restricted by accessibility to the technologies used, quantitative parameters absences, difficulty of deep structures access and information on molecular levels. This study addresses the development of a protocol to make quantitative measurements of viscoelastic soft tissue labeled with iron oxide nanoparticles using magnetic excitation and ultrasonic measurement. By applying a pulsed magnetic force in a fluid medium labeled with magnetic nanoparticles, a motion is induced, generating a shear wave that propagates through the tissue. The propagation of this wave is mapped using the pulse-echo ultrasound technique and data processing using similarities measurements between echoes (rf map) consecutive. In studies of soft tissue-mimicking phantom with mechanical properties equivalent to the biological tissue, the displacement amplitude of these waves is of micrometer order. By measuring the shear wave velocity, it was evaluated the best rheological model for quantifying mechanical parameters of viscosity and elasticity. The results showed the efficiency of this technique to quantify the viscoelastic values consistent with the literature and the evidence of soft tissue analysis labeled excited nanoparticles with low intensity magnetic field, providing an assessment on the molecular level in soft tissues.

A sanitização de dados é um dos desafios que está em aberto quando tange a segurança de dados nos discos rígidos. Há duas formas de realizar este procedimento de sanitização de dados nos discos rígidos. A primeira é a utilização de técnicas físicas que visam à destruição do disco rígido por completo. A segunda é a utilização de técnicas lógicas que visam realizar a sanitização dos dados armazenados no disco, permitindo que este seja reutilizado. A proposta principal deste trabalho é a de verificar por meio da técnica de Microscopia de Força Magnética (MFM) a possibilidade de recuperação dos dados originais após o processo de sanitização ter ocorrido por meio de uma técnica lógica. Com este objetivo foram selecionadas oito técnicas lógicas (Gutmann, VSITR, RCMP TSSIP OPS-II, CSEC ITSG-06, DoD 5220.22-M, AR 280-19, GOST R 50739-95 e ISM 6.9.92), após esta seleção foi realizada uma avaliação lógica dessas técnicas com o intuito de selecionar duas técnicas para a avaliação experimental. Para realizar a avaliação experimental foram utilizados dois microscópios (Dimension Icon e o MultiMode 8) para aplicar a técnica de MFM em disco rígido. O objetivo foi comprovar a eficiência das técnicas lógicas na sanitização de dados armazenados nos discos rígidos. / Data sanitization is one of the challenges you face when it comes to data security on hard disk. There are two ways to perform this data sanitization procedure on hard disks. The first one is the deployment of physical techniques aimed at destroying the hard drive altogether. The second one is the use of logical techniques that aim to sanitize the data stored on the disk, allowing it to be used again. The main purpose of this work is to verify through the Magnetic Force Microscopy technique (MFM) the possibility of recovering of the original data after the sanitization process has occurred through of a logical technique. To this purpose, eight logics (Gutmann, VSITR, RCMP TSSIP OPS-II, CSEC ITSG-06, DoD 5220.22-M, AR 280-19, GOST R 50739-95 and ISM 6.9.92) were selected. After this selection, a logical evaluation of these techniques was carried out for selecting two techniques for the experimental evaluation. To perform the experimental evaluation, two microscopes (Dimension Icon and MultiMode 8) were used to apply the MFM technique to the hard disk. The objective was to verify the efficiency of the logical techniques in the sanitization of data stored in the hard disks.

A sanitização de dados é um dos desafios que está em aberto quando tange a segurança de dados nos discos rígidos. Há duas formas de realizar este procedimento de sanitização de dados nos discos rígidos. A primeira é a utilização de técnicas físicas que visam à destruição do disco rígido por completo. A segunda é a utilização de técnicas lógicas que visam realizar a sanitização dos dados armazenados no disco, permitindo que este seja reutilizado. A proposta principal deste trabalho é a de verificar por meio da técnica de Microscopia de Força Magnética (MFM) a possibilidade de recuperação dos dados originais após o processo de sanitização ter ocorrido por meio de uma técnica lógica. Com este objetivo foram selecionadas oito técnicas lógicas (Gutmann, VSITR, RCMP TSSIP OPS-II, CSEC ITSG-06, DoD 5220.22-M, AR 280-19, GOST R 50739-95 e ISM 6.9.92), após esta seleção foi realizada uma avaliação lógica dessas técnicas com o intuito de selecionar duas técnicas para a avaliação experimental. Para realizar a avaliação experimental foram utilizados dois microscópios (Dimension Icon e o MultiMode 8) para aplicar a técnica de MFM em disco rígido. O objetivo foi comprovar a eficiência das técnicas lógicas na sanitização de dados armazenados nos discos rígidos. / Data sanitization is one of the challenges you face when it comes to data security on hard disk. There are two ways to perform this data sanitization procedure on hard disks. The first one is the deployment of physical techniques aimed at destroying the hard drive altogether. The second one is the use of logical techniques that aim to sanitize the data stored on the disk, allowing it to be used again. The main purpose of this work is to verify through the Magnetic Force Microscopy technique (MFM) the possibility of recovering of the original data after the sanitization process has occurred through of a logical technique. To this purpose, eight logics (Gutmann, VSITR, RCMP TSSIP OPS-II, CSEC ITSG-06, DoD 5220.22-M, AR 280-19, GOST R 50739-95 and ISM 6.9.92) were selected. After this selection, a logical evaluation of these techniques was carried out for selecting two techniques for the experimental evaluation. To perform the experimental evaluation, two microscopes (Dimension Icon and MultiMode 8) were used to apply the MFM technique to the hard disk. The objective was to verify the efficiency of the logical techniques in the sanitization of data stored in the hard disks.

Sistemas ultrassônicos tiveram uma evolução tecnológica nos últimos anos e isso permitiu que seus recursos de hardware e software pudessem ser explorados para extrair informações, auxiliando em diagnósticos e tratamentos mais eficazes. Através da análise do comportamento mecânico de tecidos moles, técnicas como elastografia estática, vibroacustografia, elastografia transiente e elastografia remota tiveram seu papel reconhecido na complementação do diagnóstico clínico. Contudo, a propagação destas técnicas na medicina tem sido restringida pela acessibilidade às tecnologias utilizadas, ausências de parâmetros quantitativos, dificuldade da excitação em estruturas profundas e acesso a informações em níveis moleculares. Este estudo aborda o desenvolvimento de um protocolo para efetuar medidas quantitativas de viscoelasticidade em tecidos moles marcados com nanopartículas de óxido de ferro usando excitação magnética e medição ultrassônica. Ao aplicar uma força magnética pulsada em um meio fluido marcado com nanopartículas magnéticas, um movimento é induzido, gerando uma onda de cisalhamento que se propaga pelo tecido. A propagação dessa onda é mapeada usando a técnica de ultrassom pulso-eco e processamento de dados usando métricas de similaridades entre ecos (mapa de rf) consecutivos. Nos estudos realizados em mimetizadores de tecidos moles (phantom) com características mecânicas equivalentes ao tecido biológico, a amplitude de deslocamento dessas ondas é da ordem de micrometro. Através da medida da velocidade deslocamento dessa onda avaliou-se o melhor modelo reológico para quantificar os parâmetros mecânicos de viscosidade e elasticidade. Os resultados mostraram a eficiência desta técnica ao quantificar os valores viscoelásticos condizentes com a literatura e a comprovação da análise de tecidos moles marcado com nanopartículas excitadas com campo magnético de baixa intensidade, possibilitando uma avaliação em âmbito molecular em tecidos moles. / Ultrasonic systems had a technological development in recent years and allowed their hardware and software resources could be exploited to extract information, assisting in more effective diagnosis and treatment. Through the mechanical behavior analysis of soft tissue techniques such as static elastography, vibroacoustography, transient elastography and remote elastography had recognized role in complementing clinical diagnosis. However, the spread of these techniques in medicine has been restricted by accessibility to the technologies used, quantitative parameters absences, difficulty of deep structures access and information on molecular levels. This study addresses the development of a protocol to make quantitative measurements of viscoelastic soft tissue labeled with iron oxide nanoparticles using magnetic excitation and ultrasonic measurement. By applying a pulsed magnetic force in a fluid medium labeled with magnetic nanoparticles, a motion is induced, generating a shear wave that propagates through the tissue. The propagation of this wave is mapped using the pulse-echo ultrasound technique and data processing using similarities measurements between echoes (rf map) consecutive. In studies of soft tissue-mimicking phantom with mechanical properties equivalent to the biological tissue, the displacement amplitude of these waves is of micrometer order. By measuring the shear wave velocity, it was evaluated the best rheological model for quantifying mechanical parameters of viscosity and elasticity. The results showed the efficiency of this technique to quantify the viscoelastic values consistent with the literature and the evidence of soft tissue analysis labeled excited nanoparticles with low intensity magnetic field, providing an assessment on the molecular level in soft tissues.

Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / In this work we have employed the Melting-Nucleation method in order to synthesize semiconductor and semimagnetic quantum dots (QDs), CdSe, CdSxSe1-x, CdS e Cd1-xMnxS, in a glass matrix. We have investigated these QDs by using several experimental techniques and theoretical models, reaching a comprehensive understanding of their fundamental properties. The lattice contraction in CdSe QDs was confirmed by Raman spectroscopy, evidencing that the glass matrix (host material) plays an important role on the vibrational modes of nanocrystals (NCs). Advancement in the synthesis of pseudo-bynary CdSxSe1-x QDs was achieved by obtaining a good control on the alloy composition in two variants of precursor dopings, while the QD size is tuned by annealing. Resonant Raman spectra of these CdSxSe1-x QDs were very well described by the continuum lattice dynamics model, suggesting the propagation of optical phonons within the NC. By studying CdS QDs by temperaturedependent Raman spectroscopy, we have demonstrated that there is a large difference between the thermal expansion coefficients of QD e of bulk material. The same conclusions were obtained for the modal Grüneisen parameters and for the anharmonicity coupling constants, so that they have to be estimated independently of bulk parameters in the study of thermal properties of QDs. We have employed the Electron Paramagnetic Resonance in order to confirm that the migration of Mn2+ ions in Cd1-xMnxS NCs, from the core to the surface, can be controlled by a thermal annealing. We have proved yet that the luminescence emitted by Cd1-xMnxS NCs can be controlled by changing the x concentration and by the thermal annealing, in which the emission of Mn2+ ions (4T1 6A1) is only observed when this magnetic impurity is substitutionally into the core of Cd1-xMnxS NC. From temperature-dependent photoluminescence measurements, we have come up with a model based on rate equations that describes well the energy transfers involving two coupled groups of Cd1-xMnxS NPs. Further emissions from deep defect levels were attributed to two energetically different divacancies, VCd VS, in the wurtzite structure of Cd1-xMnxS NPs, which can be controlled by the magnetic doping. By studying the magneto-optical properties of Cd1-xMnxS NPs, we have demonstrated that the self-purification is the dominant mechanism controlling the doping process in semiconductor QDs grown by the melting-nucleation method. We have demonstrated that the multiphonon Raman scattering in the coupled Cd1-xMnxS NPs, as well as the coupling strength between electrons and optical phonons, can satisfactorily be tuned by the magnetic doping with Mn2+ ions and by an appropriate thermal annealing. Furthermore, we have verified that the magnetic doping have induced variations on the sp-d exchange interaction and in the crystalline quality of NPs. / Neste trabalho nós utilizamos o método de Fusão-Nucleação para sintetizar pontos quânticos (PQs) semicondutores e semimagnéticos, CdSe, CdSxSe1-x, CdS e Cd1-xMnxS, em uma matriz vítrea. Nós investigamos estes PQs utilizando várias técnicas experimentais e modelos teóricos, obtendo um entendimento compreensivo das suas propriedades fundamentais. A contração da rede cristalina nos PQs de CdSe foi confirmada pela espectroscopia Raman, evidenciando que a matriz vítrea (material hospedeiro) desempenha um papel importante sobre os modos vibracionais dos nanocristais (NCs). Um avanço na síntese de PQs pseudo-binários de CdSxSe1-x foi alcançado, obtendo um bom controle sobre a composição da liga em duas variações de dopantes precursores, enquanto o tamanho do PQ é controlado pelo recozimento. Os espectros Raman ressonantes destes PQs de CdSxSe1-x foram muito bem descritos pelo modelo da dinâmica de rede contínua, sugerindo a propagação de fônons ópticos dentro do NC. Ao estudar PQs de CdS por espectroscopia Raman dependente da temperatura, nós demonstramos que existe uma grande diferença entre os coeficientes de expansão térmica do PQ e do material bulk. As mesmas conclusões foram obtidas para os parâmetros de Grüneisen modais e para as constantes de acoplamento da anarmonicidade, de maneira que eles devem ser estimados independentemente dos parâmetros do bulk no estudo das propriedades térmicas dos PQs. Nós utilizamos a Ressonância Paramagnética Eletrônica para confirmar que a migração de íons Mn2+ em NCs de Cd1-xMnxS, do núcleo para a superfície, pode ser controlada por um recozimento térmico. Comprovamos ainda que a luminescência emitida pelos NCs de Cd1-xMnxS pode ser controlada pela modificação da concentração x e pelo recozimento térmico, em que a emissão dos íons Mn2+ (4T1 6A1) é somente observada quando esta impureza magnética está substitucionalmente incorporada no núcleo do NC de Cd1-xMnxS. A partir de medidas de fotoluminescência dependente da temperatura, nós desenvolvemos um modelo baseado em equações de taxa que descreve bem as transferências de energia envolvendo dois grupos acoplados de nanopartículas (NPs) de Cd1-xMnxS. Emissões adicionais a partir de níveis de defeitos profundos que foram atribuídos duas divacâncias energeticamente diferentes, VCd VS, na estrutura wurtzita das NPs de Cd1-xMnxS, que podem ser controladas pela dopagem magnética. Ao estudar as propriedades magneto-ópticas das NPs de Cd1-xMnxS, nós demonstramos que a autopurificação é o mecanismo dominante controlando o processo de dopagem em PQs semicondutores crescidos pelo método de fusão-nucleação. Nós demonstramos que o espalhamento Raman multi-fônon nas NPs de Cd1-xMnxS acopladas, bem como a força do acoplamento entre elétrons e fônons ópticos, podem ser adequadamente sintonizados pela dopagem magnética com íons Mn2+ e por um recozimento térmico apropriado. Além disso, verificamos que a dopagem magnética induziu variações na interação de troca sp-d e na qualidade cristalina das NPs. / Doutor em Física