Nanoparticles have a key role in today's biotechnological research owing to the rapid advancement of nanotechnology. While metallic, polymer, and semiconductor based artificial nanoparticles are widely used as labels or targeted drug delivery agents, labeled and label-free detection of natural nanoparticles promise new ways for viral diagnostics and therapeutic applications. The increasing impact of nanoparticles in bio- and nano-technology necessitates the development of advanced tools for their accurate detection and characterization. Optical microscopy techniques have been an essential part of research for visualizing micron-scale particles. However, when it comes to the visualization of individual nano-scale particles, they have shown inadequate success due to the resolution and visibility limitations. Interferometric microscopy techniques have gained significant attention for providing means to overcome the nanoparticle visibility issue that is often the limiting factor in the imaging techniques based solely on the scattered light. In this dissertation, we develop a rigorous physical model to simulate the single nanoparticle optical response in a common-path wide-field interferometric microscopy (WIM) system. While the fundamental elements of the model can be used to analyze nanoparticle response in any generic wide-field imaging systems, we focus on imaging with a layered substrate (common-path interferometer) where specular reflection of illumination provides the reference light for interferometry. A robust physical model is quintessential in realizing the full potential of an optical system, and throughout this dissertation, we make use of it to benchmark our experimental findings, investigate the utility of various optical configurations, reconstruct weakly scattering nanoparticle images, as well as to characterize and discriminate interferometric nanoparticle responses. This study investigates the integration of advanced optical schemes in WIM with two main goals in mind: (i) increasing the visibility of low-index nanoscale particles via pupil function engineering, pushing the limit of sensitivity; (ii) improving the resolution of sub-diffraction-limited, low-index particle images in WIM via reconstruction strategies for shape and orientation information. We successfully demonstrate an overall ten-fold improvement in the visibility of the low-index sub-wavelength nanoparticles as well as up to two-fold extended spatial resolution of the interference-enhanced nanoparticle images. We also systematically examine the key factors that determine the signal in WIM. These factors include the particle type, size, layered substrate design, defocus and nanoparticle polarizability. We use the physical model to demonstrate how these factors determine the signal levels, and demonstrate how the layered substrate can be designed to optimize the overall signal, while defocus scan can be used to maximize it, as well as its signature can be utilized for particle discrimination purposes for both dielectric particles and resonant metallic particles. We introduce a machine learning based particle characterization algorithm that relies on supervised learning from model. The particle characterization is limited to discrimination based on nanosphere size and type in the scope of this dissertation.

Usando imagens do arquivo do Hubble Space Telescope, do New Technology Tele-scope e do telescópio de 0,9 m do Cerro Tololo Inter-American Observatory, foi feito um estudo morfológico e dinâmico da galáxia NGC 5427. Através da transformada de Fourier bidimensional foi determinado um angulo de inclinação de 34° ± 2° e um angulo de posição de 58° + 2°. Esta galáxia apresenta um sistema de bravos espirais interno ou circum-nuclear que estende-se ate ti 1, 2 kpc e um outro externo ou grand design, que estende-se ate a borda do disco. As espirais externa e interna apresentam um modo rn = 2 predominante. A espiral externa sofre uma forte modulação da componente m = 1 na sua periferia provavelmente devido a interação com NGC 5426. Foi demonstrado que os padrões internos e externos estao desacoplados nesta galáxia. O padrão grand design tem uma velocidade angular de 18.5 ± 3, 7 km s-1 kpc-1 e um raio de corro tacão de 7, 3 ± 0, 9 kpc, enquanto que o padrão circum-nuclear tern uma velocidade angular de 88, 6 + 5, 5 km s-1 kpc-1 e um raio de cor-rotação de 1, 05 ± 0, 15 kpc. Em uma aproximação linear para os aglomerados localizados no braço Leste da espiral circum-nuclear foi calculado uma media do tempo do gatilho de formação estelar de 11, 9 Myr com um desvio padrão de 4, 2 Myr. A partir da forma da espiral e de uma distribuição de massa na equação de dispersão da onda de densidade, pudemos estabelecer um critério independente para o calculo do raio de corrotação. / Using images from the database of the Hubble Space Telescope, the New Technology Telescope and the 0.9 m telescope of the Cerro Tololo Inter-American Observatory, we studied the dynamics and morphology of the galaxy NGC 5427. Through the bidimensional Fourier transforrri an inclination angle of 34° ± 2° and a position angle of 58° ± 2° has been determined. This galaxy presents an internal or circum-nuclear spiral arm system which extends to 1.2 kpc, and another external or grand design which extends to the end of the disc. Both spirals show a predominant mode m = 2. The external spiral suffers a strong modulation of the m = 1 component in its outskirts due to interaction with NGC 5426. It has been shown that external and internal patterns are uncoupled in this galaxy. The grand design pattern has an angular speed of 18.6 1 3.7 km s-1 kpc-1 and a corotation radius of 7.3 ± 0.9 kpc, while the circum-nuclear patterns has an angular speed of 88.6 ± 5.5 km s-1 kpc-1 and a corotation radius of 1.05 ± 0.15 kpc. Through a linear approximation for the clusters located at the eastern arm of the circum-nuclear spiral we have computed a median of trigger star formation time of 11.9 Myr with a standard deviation of 4.2 Myr. From the spiral form and the mass distribution in the wave density dispersion equation, we were able to stablish an independent criteria to calculate the corotation radius.

SOBREIRA, Daniel Pinheiro. O Teorema de Malgrange-Ehrenpreis. 2011. 68 f. Dissertação (Mestrado em Matemática)- Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2011. / Submitted by Rocilda Sales (rocilda@ufc.br) on 2011-11-18T14:06:56Z No. of bitstreams: 1 2011_dis_dpsobreira.pdf: 447136 bytes, checksum: 757822d4159ddab71dc97a4a9ff7d4b2 (MD5) / Approved for entry into archive by Rocilda Sales(rocilda@ufc.br) on 2011-11-18T14:07:22Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2011_dis_dpsobreira.pdf: 447136 bytes, checksum: 757822d4159ddab71dc97a4a9ff7d4b2 (MD5) / Made available in DSpace on 2011-11-18T14:07:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2011_dis_dpsobreira.pdf: 447136 bytes, checksum: 757822d4159ddab71dc97a4a9ff7d4b2 (MD5) Previous issue date: 2011 / In the first chapter of the dissertation, is a brief introduction. Then in the second chapter, are shown notions and properties of topological vector spaces. Following the present study, the third chapter, is effected the approach to the theory of distributions, which provides, as an example the Dirac delta distribution, in which, therefore, are de ned further distribution operations, including the convolution of a distribution with a test function, and finally, still in same chapter an analysis is made of distributions with compact support. In chapter four, in turn, explains to the Fourier transform and its properties, as well as properties of functions belonging to Schwartz space and also a study is made of tempered distributions. Finally, the fifth and final chapter is shown the Malgrange-Ehrenpreis theorem, which is the main theme of the work done,which states that any differential operator with constant coe cients has a fundamental solution. Thus, it implemented a study of some examples related to the theorem. / No primeiro capítulo da dissertação, é apresentada uma breve introdução do trabalho. Em seguida, no segundo capítulo, são demonstradas noções e propriedades de espaços vetoriais topológicos. Dando seguimento ao presente estudo, no terceiro capítulo, efetua-se a abordagem da teoria das distribuições, onde se proporciona, como exemplo a distribuição delta de Dirac, na qual, por conseguinte, são definidas ainda operações com distribuições, entre elas a convolução de uma distribuição com uma função teste, e por fim, ainda no mesmo capitulo é feito uma análise das distribuições com suporte compacto. No capítulo quatro, por sua vez, explana-se a transformada de Fourier e suas propriedades, bem como, propriedades de funções que pertencem ao espaço de Schwartz e ainda, é feito um estudo das distribuições temperadas. Finalmente, no quinto e último capítulo é demonstrado o teorema de Malgrange-Ehrenpreis, que é a temática principal do trabalho elaborado, o qual afirma que todo operador diferencial com coeficientes constantes tem uma solução fundamental. Destarte, é implementado um estudo de alguns exemplos afins ao teorema.

O presente trabalho tem por objetivo investigar a obtenção da solução das equações diferenciais parciais em domínios arbitrários através do emprego da transformada de Fourier. As principais equações diferenciais parciais investigadas são aquelas relacionadas à elasticidade linear e à propagação de ondas. O emprego da transformada de Fourier na solução deste tipo de problema torna-se possível pela introdução em sua formulação de extensões om valores nulos em todo o domínio Rn para as funções envolvidas nas equações diferenciais parciais. O método é inicialmente desenvolvido para uma equação diferencial parcial com coeficientes constantes genérica e, em seguida, para um problema de condução de calor em duas dimensões, para um problema elástico estático em duas dimensões e para um problema de propagação de ondas em duas dimensões, sendo que, neste último aso, a transformada de Laplace é empregada em conjunto om a transformada de Fourier. Uma prova da validade da solução encontrada, desenvolvida através do emprego do teorema de Green, é apresentada. Um exemplo numérico para o problema elástico estático em duas dimensões também é apresentado. Finalmente, discute-se várias idéias para o desenvolvimento futuro desta linha de métodos. / In this work, we develop a method to solve partial di erential equations in arbitrary domains by applying Fourier transform te hnique. The main target of this work are the linear elasti problem and the wave propagation problem. For su h, the Fourier transform te hnique is developed in arbitrary domains making the assumption that the unknown vanishes outside the domain. We also validate the en ountered solution following results of omplex variable. This approa h establishes an alternative pro edure to determine the integral formulation for the boundary element method. We report solutions for the two-dimensional heat transfer equation, two-dimensional linear elasti equation and homogeneous wave equation.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação. / Made available in DSpace on 2012-10-20T10:06:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 192002.pdf: 536710 bytes, checksum: 9e40ddaa8a7c8e6259ff6b9eeaccb70c (MD5) / A solução de equações diferenciais nem sempre pode ser obtida em forma fechada. Em geral, faz-se necessário utilizar aproximações numéricas que tornem o problema solúvel computacionalmente. O método numérico escolhido na resolução do problema deve apresentar rápida convergência, consistência, estabilidade e baixo custo computacional. Dentre os métodos numéricos existentes para a resolução aproximada de equações diferenciais, consideramos os denominados métodos espectrais. Os métodos espectrais utilizam séries truncadas de funções suaves (infinitamente diferenciáveis) para representar a solução. Se o problema envolve dados suaves e condições de contorno periódicas, podemos conseguir uma rápida convergência (espectral) utilizando expansões em séries de Fourier. A convergência espectral é alcançada quando o erro de truncamento entre a série (com um número finito N de termos) e a solução exata, decai a zero mais rapidamente que qualquer potência de 1/N. As expansões espectrais para problemas não-periódicos (em domínios simples e finitos), geralmente utilizam séries em termos de polinômios de Chebyshev ou Legendre. Tais representações apresentam limitações quando precisamos resolver problemas transientes, pois o adensamento de pontos nodais próximo aos contornos implica na necessidade de pequenos passos no tempo para satisfazer a condição CFL.

Usando imagens do arquivo do Hubble Space Telescope, do New Technology Tele-scope e do telescópio de 0,9 m do Cerro Tololo Inter-American Observatory, foi feito um estudo morfológico e dinâmico da galáxia NGC 5427. Através da transformada de Fourier bidimensional foi determinado um angulo de inclinação de 34° ± 2° e um angulo de posição de 58° + 2°. Esta galáxia apresenta um sistema de bravos espirais interno ou circum-nuclear que estende-se ate ti 1, 2 kpc e um outro externo ou grand design, que estende-se ate a borda do disco. As espirais externa e interna apresentam um modo rn = 2 predominante. A espiral externa sofre uma forte modulação da componente m = 1 na sua periferia provavelmente devido a interação com NGC 5426. Foi demonstrado que os padrões internos e externos estao desacoplados nesta galáxia. O padrão grand design tem uma velocidade angular de 18.5 ± 3, 7 km s-1 kpc-1 e um raio de corro tacão de 7, 3 ± 0, 9 kpc, enquanto que o padrão circum-nuclear tern uma velocidade angular de 88, 6 + 5, 5 km s-1 kpc-1 e um raio de cor-rotação de 1, 05 ± 0, 15 kpc. Em uma aproximação linear para os aglomerados localizados no braço Leste da espiral circum-nuclear foi calculado uma media do tempo do gatilho de formação estelar de 11, 9 Myr com um desvio padrão de 4, 2 Myr. A partir da forma da espiral e de uma distribuição de massa na equação de dispersão da onda de densidade, pudemos estabelecer um critério independente para o calculo do raio de corrotação. / Using images from the database of the Hubble Space Telescope, the New Technology Telescope and the 0.9 m telescope of the Cerro Tololo Inter-American Observatory, we studied the dynamics and morphology of the galaxy NGC 5427. Through the bidimensional Fourier transforrri an inclination angle of 34° ± 2° and a position angle of 58° ± 2° has been determined. This galaxy presents an internal or circum-nuclear spiral arm system which extends to 1.2 kpc, and another external or grand design which extends to the end of the disc. Both spirals show a predominant mode m = 2. The external spiral suffers a strong modulation of the m = 1 component in its outskirts due to interaction with NGC 5426. It has been shown that external and internal patterns are uncoupled in this galaxy. The grand design pattern has an angular speed of 18.6 1 3.7 km s-1 kpc-1 and a corotation radius of 7.3 ± 0.9 kpc, while the circum-nuclear patterns has an angular speed of 88.6 ± 5.5 km s-1 kpc-1 and a corotation radius of 1.05 ± 0.15 kpc. Through a linear approximation for the clusters located at the eastern arm of the circum-nuclear spiral we have computed a median of trigger star formation time of 11.9 Myr with a standard deviation of 4.2 Myr. From the spiral form and the mass distribution in the wave density dispersion equation, we were able to stablish an independent criteria to calculate the corotation radius.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Exatas, Departamento de Ciências da Computação, 2015. / Submitted by Ana Cristina Barbosa da Silva (annabds@hotmail.com) on 2015-07-01T17:56:17Z No. of bitstreams: 1 2015_NilsonDonizeteGuerinJunior.pdf: 6113923 bytes, checksum: 78389d648276fe440825b587503b2213 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2015-07-17T11:47:21Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_NilsonDonizeteGuerinJunior.pdf: 6113923 bytes, checksum: 78389d648276fe440825b587503b2213 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-07-17T11:47:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_NilsonDonizeteGuerinJunior.pdf: 6113923 bytes, checksum: 78389d648276fe440825b587503b2213 (MD5) / O reconhecimento biométrico pode ser definido como a ciência de estabelecer a identidade de um indivíduo baseado nas características físicas e/ou comportamentais da pessoa seja de maneira totalmente automática seja de forma semiautomática. Um sistema biométrico tem dois tipos de funcionalidades: a verificação e a identificação. Na verificação, o usuário afirma sua identidade e o sistema verifica se a afirmação é genuína. A identificação diz respeito a apontar uma identidade, dentre todas as cadastradas no sistema, para uma amostra de entrada. A biometria tem vantagens sobre abordagens baseadas em tokens ou conhecimento de informações (por exemplo, uma senha). Isto porque tokens podem ser perdidos e o conhecimento pode ser esquecido. O reconhecimento de escritor baseado em texto é uma das áreas mais ativas na biometria, dentre as biometrias comportamentais. Tanto as abordagens online quanto offline tem sido estudadas em trabalhos anteriores. Mas quando se refere ao tipo de texto usado, o reconhecimento de assinatura tem atraído muito mais atenção do que abordagens baseadas em outros tipos de escrita, especialmente no caso online. Além disso, o cenário com dispositivos móveis foi pouco abordado nesse contexto. O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de um sistema de verificação multibiométrica aplicável a palavras cursivas isoladas e assinaturas, em um cenário com dispositivos móveis. Uma base de dados, denominada LISA-01, foi especialmente desenvolvida para avaliar o cenário desejado. O sistema considera descritores de Fourier, histogramas e velocidade para classificação, tendo em vista baixa complexidade computacional. Foram desenvolvidas e avaliadas duas propostas para otimização no uso de histogramas. Taxas de erro de 6,47% e 4,39% são obtidas nas bases de dados LISA-01 e MCYT-100, respectivamente. Os resultados sugerem que a combinação das características utilizadas é complementar e que o uso de palavras cursivas isoladas pode ser adequado em sistemas biométricos. Além disso, evidenciam que há relevância entre comprimento da palavra e a performance de verificação. / The biometric recognition can be defined as the science of establishing the identity of an individual based on physical and / or behavioral characteristics of the person in a fully or semiautomatic way. A biometric system has two types of taks: verification and identification. In verification, the user claim his/her identity and the system checks whether the claim is genuine. Identification concerns about relating a sample to an identity among all registered in the system. Biometrics has advantages over approaches based on tokens or knowledge (e.g. passwords) as tokens can be lost and knowledge can be forgotten. The recognition of writer based on text is one of the most active areas in biometrics, specifically in the behavioral biometrics. Both online and offline approaches have been studied in previous work. But when it comes to the type of text used, the signature recognition has attracted much more attention than approaches based on other types of writing, especially in the case online. In addition, the scenario with mobile devices was not much discussed in this context. The objective of this work is the development of a multi-biometric verification system applicable to isolated cursive words and signatures, in a scenario with mobile devices. A database, called LISA-01, was specially developed to evaluate the desired scenario. The system considers Fourier descriptors, velocity and histograms for classification, obtaining low computational complexity. Proposals for optimizing the use of histograms is also developed and evaluated. Error rates of 6.47% and 4.39% are obtained in the database LISA-01 and MCYT- 100, respectively. The results suggest that the combination of the used characteristics is complementary and the introduction of isolated cursive words can be appropriate to biometric systems. Furthermore, the relevance of word length on verification performance is also identified.

Orientador: Jean Richard Dasnoy Marinho / Banca: José Carlos Pereira / Banca: Renato Herman Sundfeld / Resumo: O uso extensivo de materiais restauradores estéticos na odontologia moderna justifica o grande interesse no estudo destes materiais. A exigência estética atual explica este uso extensivo e estimula as pesquisas no sentido de buscar novos materiais e técnicas que proporcionem resultados clínicos seguros e duradouros. A proposta deste trabalho foi estudar o grau de conversão na polimerização de compósitos fotoativados através da espectrometria no infravermelho com transformada de Fourier e determinar a microdureza destes compósitos, ambos em função da profundidade. Para tanto, fez-se necessário o desenvolvimento de metodologia adequada visando obtenção de medidas quantitativas precisas de espectros no infravermelho. Nesta metodologia, pastilhas contendo 4,5 mg de compósito e 150 mg de KBr foram confeccionadas. Como compósitos foram utilizados o TPH Spectrum (Dentsply) e o P60 (3M). Foram utilizados dois tipos de fontes de radiação para ativar o processo de polimerização em diferentes profundidades (1, 2, 3 e 4 mm). Os espectros infravermelhos foram obtidos em um espectrômetro NEXUS 670 (Nicolet) e as medidas de microdureza em um mhp 160 (Carl Zeiss/Jena). Os resultados obtidos no estudo do grau de conversão mostraram que, independentemente do tipo de fonte de luz utilizada, o compósito P60 apresenta uma capacidade maior de conversão. Além disso, de acordo com trabalhos anteriores, para os dois compósitos, ocorre uma diminuição no grau de conversão a medida que se aumenta a profundidade. Com relação as medidas de microdureza, o compósito P60 apresenta valores maiores, particularmente para espessuras de 1 e 2 mm. / Abstract: The extensive use of esthetic restorative materials in the modern dentistry justifies the great interest in the study of these materials. The current esthetic demand explains this extensive use and it stimulates the researches in the sense of looking for new materials and techniques to provide safe and durable clinical results. The aim of this work was to study the degree of conversion in the polymerization of visible-light-actived resin composites through the infrared spectrometry and to determine the hardness of these resins, both in function of the depth. For so much, it was necessary to develop an appropriate methodology to obtain quantitative measures from infrared spectra. In this methodology, samples containing 4,5 mg of composite and 150 mg of KBr were made. As composites were used the TPH Spectrum (Dentsply) and P60 (3M). Two types of radiation sources were used to activate the polymerization process in different depths (1, 2, 3 and 4 mm). The infrared spectra were obtained in a spectrometer NEXUS 670 (Nicolet) and the hardness measures in a mhp 160 (Carl Zeiss/Jena). The results obtained in the study of the conversion degree showed that, independently of the type of source of used light, the composite P60 presents a larger capacity of conversion. Besides, with the increase of the depth a decrease was observed in the conversion degree. In the microhardness measurements, the composite P60 presents larger values than TPH, mainly for thickness of 1 and 2 mm. / Mestre

O presente trabalho tem por objetivo investigar a obtenção da solução das equações diferenciais parciais em domínios arbitrários através do emprego da transformada de Fourier. As principais equações diferenciais parciais investigadas são aquelas relacionadas à elasticidade linear e à propagação de ondas. O emprego da transformada de Fourier na solução deste tipo de problema torna-se possível pela introdução em sua formulação de extensões om valores nulos em todo o domínio Rn para as funções envolvidas nas equações diferenciais parciais. O método é inicialmente desenvolvido para uma equação diferencial parcial com coeficientes constantes genérica e, em seguida, para um problema de condução de calor em duas dimensões, para um problema elástico estático em duas dimensões e para um problema de propagação de ondas em duas dimensões, sendo que, neste último aso, a transformada de Laplace é empregada em conjunto om a transformada de Fourier. Uma prova da validade da solução encontrada, desenvolvida através do emprego do teorema de Green, é apresentada. Um exemplo numérico para o problema elástico estático em duas dimensões também é apresentado. Finalmente, discute-se várias idéias para o desenvolvimento futuro desta linha de métodos. / In this work, we develop a method to solve partial di erential equations in arbitrary domains by applying Fourier transform te hnique. The main target of this work are the linear elasti problem and the wave propagation problem. For su h, the Fourier transform te hnique is developed in arbitrary domains making the assumption that the unknown vanishes outside the domain. We also validate the en ountered solution following results of omplex variable. This approa h establishes an alternative pro edure to determine the integral formulation for the boundary element method. We report solutions for the two-dimensional heat transfer equation, two-dimensional linear elasti equation and homogeneous wave equation.

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