Submitted by Luciclea Silva (luci@ufpa.br) on 2018-11-01T17:20:15Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_EstadosligadosMajorana.pdf: 5157889 bytes, checksum: a697f1a4428dbb52f1b3046f7b793221 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciclea Silva (luci@ufpa.br) on 2018-11-01T17:20:40Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_EstadosligadosMajorana.pdf: 5157889 bytes, checksum: a697f1a4428dbb52f1b3046f7b793221 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-11-01T17:20:40Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_EstadosligadosMajorana.pdf: 5157889 bytes, checksum: a697f1a4428dbb52f1b3046f7b793221 (MD5) Previous issue date: 2018-10-11 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A pesquisa em física da matéria condensada com isolantes e supercondutores topológicos tem contribuído muito para a caracterização das propriedades de superfície e de modos zero em nanofios. Investigamos teoricamente o transporte de elétrons através do ponto quântico em forma de T (PQ) com um único nível e spinless, conectado a uma cadeia em zigue zague e acoplado a um supercondutor p-wave, utilizando o método analítico recursivo de funções de green no equilíbrio. Este modelo é uma extensão da cadeia de Kitaev para uma rede triangular de tamanho finito com três, quatro e cinco sitios. Observamos que modos zero de Majorana podem ser sintonizados através dos parâmetros de acoplamento do dispositivo e a condutância linear mostra ambos os Estados Ligados de Majorana (MBS) na fase topológica e na fase topológica geral maximamente robusta. Este modelo mais realista permite a detecção de MBS através do controle dos parâmetros que governam o tunelamento eletrônico e pode ser útil para experimentos relevantes. / The research in condensed matter physics with insulators and superconductors topological has contributed greatly to the characterization of the surface properties and modes zero in nanowires. We investigate theoretically, through the recursive Green’s function approach, the electron transport through the T-shaped quantum dot (PQ) with a single level and spinless, connected to a zigue zague chain and coupled to a p-wave superconductor. This model is an extension of the Kitaev chain for a network triangular of finite-size with for three, four, and five sites. We find that the Majorana zero modes can be tuned through the coupling parameters of the device and the linear conductance show both the Majorana Bound States (MBS) in topological phase and in the general topological phase maximally robust. This more realistic model allows the detection of MBS through of the control of the parameters governing the electronic tunneling and can be helpful for relevant experiments. Keywords: Majorana Fermions, recursive Green’s function approach, Kitaev chain, class of electronic nanodevices, Quantum Dot, T-shaped, Qubit, Majorana Bound States (MBS).

[pt] s pontos quânticos de grafeno têm potencial para aplicações biológicas devido às suas propriedades ópticas e de tamanho nanométrico. Este estudo investigou por 28 dias (672 h) as interações de GQDs de diferentes precursores (ácido cítrico + ureia e ácido cítrico + tioacetamida) com biomoléculas modelo (albumina sérica humana - HSA) e DNA do timo de bezerro (ctDNA). Os GQDs-ureia mostraram estabilidade no diâmetro hidrodinâmico (12 nm) e carga superficial (-7 mV). Já os GQDs-tioacetamida apresentaram agregação progressiva de 5,0 nm iniciais para 22,7 nm após 28 dias, sem sedimentação devido à compensação de cargas preservando a dispersão coloidal. Ensaios revelaram supressão da fluorescência da HSA com aumentos na concentração dos GQDs. A constante de interação (Ki) GQDs-ureia oscilou inicialmente, estabilizando após 48 h. Para GQDs-tioacetamida houve menor flutuação de Ki ao longo de 672 h, indicando rearranjos conformacionais das biomoléculas com os GQDs antes do equilíbrio. A interação com o DNA, acompanhada por titulação absorciométrica no UV-Vis mostrou biointeração fraca de natureza hidrofóbica/eletrostática para ambos GQDs, com constantes de ligação aparentes (∼105 L mol−1). Ensaio com brometo de etídio revelou alterações na estrutura do DNA sem intercalação dos GQDs.Testes estatísticos confirmam a reprodutibilidade das interações dos GQDs com proteínas (HSA) e DNA no período de 28 dias (95 por cento de confiança). A estabilidade dos parâmetros de quantificação ao longo do tempo sugere a viabilidade dos GQDs como sondas analíticas após longos períodos de bioconjugação. Assim, o estudo apresenta bases metrologicamente sólidas para aplicação segura de GQDs em tecnologias biomédicas, expandindo o entendimento da relação tempo-estrutura-atividade nesses nanossistemas. / [en] Graphene quantum dots have potential for biological applications due to their optical properties and nanometric size. This study investigated for 28 days (672 h) the interactions of GQDs from different precursors (citric acid + urea and citric acid + thioacetamide) with model biomolecules (human serum albumin - HSA) and Calf thymus DNA (ctDNA). The GQDs-urea showed stability in hydrodynamic diameter (12 nm) and surface charge (- 7 mV). In contrast, GQDs-thioacetamide showed progressive aggregation from 5.0 nm initially to 22.7 nm after 28 days, without sedimentation due to charge compensation preserving colloidal dispersion. Tests revealed quenching of HSA fluorescence with increases in GQD concentration. The GQDs-urea interaction constant (Ki) fluctuated initially, stabilizing after 48 h. For GQDs-thioacetamide there was less fluctuation in Ki over 672 h, indicating conformational rearrangements of the biomolecules with the GQDs before equilibrium. Interaction with DNA monitored by UV-Vis photometric absorption titration showed weak bio-interaction of a hydrophobic/electrostatic nature for both GQDs, with apparent binding constants (∼105 L mol−1). Ethidium bromide assay revealed changes in DNA structure without intercalation of the GQDs. Statistical tests confirm the reproducibility of GQDs interactions with proteins (HSA) and DNA over 28 days (95 percent confidence). The stability of the quantification parameters over time suggests the viability of GQDs as analytical probes after long periods of bioconjugation. Thus, the study presents metrologically sound bases for the safe application of GQDs in biomedical technologies, expanding the understanding of the time-structure-activity relationship in these nanosystems.

[pt] Uma sonda fotoluminescente do tipo turn-on foi avaliada para a detecção de putrescina usando pontos quânticos de grafeno (GQDs). Diferentes nanopartículas de carbono fotoluminescentes foram preparadas usando a abordagem bottom-up, usando ácido cítrico como precursor, sozinho ou misturado com outros compostos contendo heteroátomos (N e/ou S) visando funcionalização da nanoestrutura. Observou- se que as nanopartículas preparadas com ácido cítrico e tioureia (GQDs-TU) apresentaram melhor perfil aumento da fotoluminescência (resposta analítica) na presença dessa amina biogênica. As condições experimentais foram ajustadas para o melhor perfil de resposta e para obter os parâmetros analíticos de mérito. No ensaio em batelada, a curva analítica normalizada (concentração L-L0 versus PUT) foi linear (R2 = 0,9498) até 90 mg L1 . O limite de quantificação (LOQ) foi de 15,1 mg L-1 e o limite de detecção (LOD) foi de 4,5 mg L-1 . Além disso, a estratégia proposta para a determinação indireta de putrescina foi adaptada para um sistema de análise por injeção em fluxo (FIA) a fim de aumentar a frequência analítica, diminuir os resíduos e automatizar a quantificação do analito. Após a otimização do ensaio, com a faixa linear cobrindo o intervalo até 50 mg L-1 (R2 = 0,9980), os valores de LOD e LOQ foram 3,0 mg L1 e 9,9 mg L-1 , respectivamente. / [en] A photoluminescent turn-on probe was evaluated for putrescine detection using graphene quantum dots (GQDs). Different photoluminescent carbon nanoparticles were prepared using a bottom-up approach, employing citric acid as a precursor, either alone or mixed with other compounds containing heteroatoms (N and/or S) for nanostructure functionalization. It was observed that the nanoparticles prepared with citric acid and thiourea (GQDs-TU) exhibited a more pronounced increase in photoluminescence (analytical response) when exposed to this biogenic amine. Experimental conditions were fine-tuned to optimize the response profile and obtain the analytical parameters of merit. In the batch assay, the normalized analytical curve (L-L0 concentration versus PUT) was linear (R2 = 0,9498) up to 90 mg L-1 . The limit of quantification (LOQ) was 15,1 mg L-1 and the limit of detection (LOD) was 4,5 g L-1 . Furthermore, the proposed strategy for the indirect determination of putrescine was adapted for a flow injection analysis (FIA) system to increase the analytical frequency, reduce waste, and automate analyte quantification. After optimization of the assay, with the linear range covering the range up to 50 mg L-1 (R2 = 0,9980), the LOD and LOQ values were 3,0 mg L-1 e 9,93 mg L-1 , respectively.