Made available in DSpace on 2015-05-14T13:21:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 3294045 bytes, checksum: 7c607c275b5a8128ac7f6746b18d8ec1 (MD5) Previous issue date: 2010-10-23 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Mesoporous materials present a highly ordered porous arrangement with narrow pore size distribution and high specific surface area, which are interesting features for adsorption and release of bioactive molecules. Another important feature of these solids is the presence of free hydroxyl groups on the pore walls that can react with functional organic moieties. Mesoporous solids have been synthesized by using specific molecules as templates which had to controlled polymerization in reactions. Thus, the present thesis describes the synthesis of mesoporous hydroxyapatite by using casein as a novel template. The mesoporous solids were functionalized with 3-aminepropyl-, 3-propylethylenediamine-, 3-propyldiethylenetriaminetrimethoxysilanes. The precursor and the modified phosphates derived from the silanization reactions were characterized by N2 adsorption, elemental analysis, X-ray diffraction, infrared spectroscopy, solid state 31P and 13C NMR, thermogravimetry and scanning electron microscopy (SEM). Both regular and mesoporous hydroxyapatites were studied on their ability to uptake and release bobine soroalbumine (BSA) from aqueous solutions. BSA was chosem as model guest compound. The nitrogen adsorption isotherms showed that structural aspects of the mesoporous hydroxyapatite are controlled by tuning experimental parameters, such as the calcination temperature, surfactant concentration, and pH. These isotherms also showed that casein is a promising biotemplate for synthesizing mesoporous calcium phosphates with improved values of specific surface area, such as 106 m2 g-1, which are higher than those found in the literature for analogous materials. Additionally, the template extraction was carried out during the washing process with water only, which avoided the need of spending time and energy with the calcinations step, and confirmed casein as an excellent template/surfactant in the synthesis of mesostructured materials. The BSA release kinetics decreased considerably as the silane amount increased on the silica surface. The organofunctionalized solids showed a lower BSA release rate, which decreased as the organic length chain increased. Thus, the amount of the organic groups, which contains nitrogen basic centers and interacts with BSA, controls the release process. The isotherms for releasing BSA showed a two step profile, with a fast release at the beginning, followed by a slower release rate, which fit the diffusion model proposed by Higuchi. / Materiais mesoporosos apresentam um arranjo de poros ordenados e uma distribuição de poros muito estreita aliada a altas áreas superficiais, que são características estruturais interessantes para adsorção e liberação de moléculas bioativas. Outra característica relevante desses sólidos é a presença dos grupos hidroxilas livres nas paredes dos poros que podem reagir com grupos orgânicos funcionais. Os sólidos mesoporosos têm sidos sintetizados pelo uso de esceficas moléculas atuando como direcionadores na polimerização. Neste contexto, o presente trabalho descreve a síntese de hidroxiapatita mesoporosa utilizando caseína como um novo direcionador. As matrizes mesoporosas foram funcionalizadas covalentemente com aminopropil-, propiletilenodiamino-, propildietilenotriaminotrimetoxissilano. Os fosfatos precursores e derivados das reações de silanização foram caracterizados pelas técnicas de adsoção de N2, análise elementar, difração de Raios-X, espectroscopia na região do infravermelho, RMN CP/MAS de 31P e 13C, termogravimetria e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os sólidos precursores e modifcados foram aplicados para estudos de emissão da soroalbumina bovina (BSA) em solução aquosa. BSA foi escolhida como molécula modelo. As isotermas obtidas através da adsorção de N2 demonstraram que as características estruturais da hidroxipatita mesoporosa podem ser controladas modificando parâmetros, tais como temperatura de calcinação, pH de síntese e concentração do surfactante. Estas isotermas também indicam que a caseína é um promissor biosurfactante na síntese de fosfatos de cálcio mesoporosos, obtendo áreas superficiais de 106 m2.g-1, cujo valor é superior aos dados disponíveis na literatura. Os resultados comprovaram que a extração do surfactante foi realizada durante o processo de lavagem dos sólidos, este fato credencia a caseína como um excelente biosurfactante na síntese de materiais mesoestruturados. A modificação superficial da hidroxiapatita mesoporosa com os agentes sililantes nitrogenados diminuiu consideravelmente a cinética de liberação da BSA. Os sólidos organicamente funcionalizados apresentaram uma taxa de liberação mais lenta, que diminuindo à medida que a cadeia orgânica do agente sililante aumentou. Isto mostra que os grupos orgânicos presentes neste sólido agem como uma barreira temporária que evita a rápida liberação da BSA. As isotermas de liberação de BSA mostraram perfis de liberação em duas etapas, uma liberação rápida inicial seguida por uma mais lenta, o que caracteriza que estes materiais se adequaram ao modelo de liberação através do mecanismo de difusão proposto por Higuchi.

Made available in DSpace on 2015-05-14T13:21:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Arquivototal.pdf: 2327613 bytes, checksum: f00253c0aa2d19ea796c913391f763e9 (MD5) Previous issue date: 2012-08-22 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Lamellar silicates have been studied due their surface properties and lamellar structure. In this context, the magadiite and vermiculite, which are synthetic and natural lamellar silicates, respectively, can be chemically modified and applied as supports for immobilization of organic groups resulting in multifunctional solids. In this work was investigated the synthesis of nanoestructured solids, applying acid magadiite and sodium and lixiviated vermiculites (using HNO3 in the concentrations of 0.3; 0.5 and 0.8 mol dm-3) as supports for immobilization of the compounds ethylene sulfide (ES), 3-chloropropyltrimethoxysilane (CPTS) and 1-(2-aminoethyl)piperazine (AMP), forming the hybrids MagES, VCl and VAMP, respectively. The solids were characterized by elemental analysis of CHN, x-ray diffraction, infrared spectroscopy, termogravimetry, nitrogen adsorption/desorption, 29Si and 13C NMR and scanning electronic microscopy. For the reaction of the molecule ES with magadiite, the maximum immobilized quantity of sulfur was 1.59 mmol/g. For the reactions of the vermiculites with the silane CPTS, the data were 1.78, 1.54 and 2.45 mmol/g of organic groups in the solids V0,3Cl, V0,5Cl and V0,8Cl, respectively. Between the silanized solids, the matrix V0,5Cl showed the higher number of molecules of the reagent AMP anchored comparing with the other lixiviated solids, showing the value of 1.64 mmol/g of nitrogen. The materials were applied for the retention of metallic ions Cu2+, Pb2+ and Cd2+ from aqueous solutions. The better conditions were established by kinetic and equilibrium tests. The maximum adsorption was observed for the ion Pb2+ in the solid MagES2, with retention of 0.59 mmol/g and for Cu2+ in the solid V0,5AMP with adsorption of 1.54 mmol/g. The adsorption processes were described by pseudo-second order kinetic. The Langmuir and Freundlich models were used for fitting of the experimental data showing good correlation. The results indicated that the organic modified solids were potential adsorbents for removing of metallic cations from aqueous solutions. / Os silicatos lamelares têm sido estudados devido à suas propriedades superficiais e estrutura lamelar. Neste contexto a magadeíta e a vermiculita que são silicatos lamelares sintético e natural, respectivamente, podem ser quimicamente modificados sendo aplicados como suportes para imobilização de compostos orgânicos resultando em sólidos multifuncionais. Neste trabalho se investigou a síntese de sólidos nano-estruturados, utilizando magadeíta ácida e vermiculitas (sódica e lixiviadas com HNO3 nas concentrações 0,3; 0,5 e 0,8 mol dm-3) como suportes na imobilização dos compostos etileno sulfeto (ES), 3-cloropropiltrimetoxisilano (CPTS) e o 1-(2-aminoetil)piperazina (AMP), originando os híbridos MagES, VCl e VAMP, respectivamente. Os sólidos foram caracterizados pelas técnicas de difratometria de raios X, espectroscopia na região do infravermelho, análise termogravimétrica, análise de adsorção e dessorção de nitrogênio, análise elementar, RMN de 29Si e 13C e microscopia eletrônica de varredura. Na reação da molécula ES com magadeíta, a quantidade máxima imobilizada foi 1,59 mmol/g de enxofre. Para as reações das vermiculitas com o silano CPTS, os valores de grupos orgânicos foram 1,78, 1,54 e 2,45 mmol/g nos sólidos V0,3Cl, V0,5Cl e V0,8Cl, respectivamente. Entre os sólidos silanizados, a matriz V0,5Cl apresentou o maior número de moléculas do reagente AMP ancoradas em relação aos demais, cujo valor foi 1,64 mmol/g de nitrogênio. Os materiais foram aplicados para retenção de íons metálicos de Cu2+, Pb2+ e Cd2+ em solução aquosa. As melhores condições mediante ensaios cinéticos e de equilíbrio foram empregadas. A adsorção máxima de Pb2+ pelo sólido MagES2 foi 0,59 mmol/g e para o sólido nitrogenado V0,5AMP a adsorção máxima de Cu2+ foi 1,54 mmol/g. Os processos adsortivos seguiram uma cinética de pseudo-segunda ordem. Os modelos de Langmuir e Freundlich foram utilizados para ajustar os dados experimentais, apresentando boa correlação. Os resultados indicaram que os sólidos organicamente modificados são potenciais adsorventes na remoção de cátions metálicos de solução aquosa.

Neste trabalho apresentamos cálculos teóricos da resistividade longitudinal de um poço quântico quadrado duplo formado pela heteroestrutura semicondutora ln0.52Al0.48As / ln0.53Ga0.47As, considerando duas sub-bandas ocupadas e o desdobramento de spin causado pelo chamado efeito Rashba, que corresponde a um desdobramento de spin devido à ausência de simetria de inversão espacial na heteroestrutura. A descrição desse efeito é dado segundo o modelo de Kane 8x8, utilizando o método k p aliado à Aproximação da Função Envelope. Determinamos numericamente as constantes de acoplamento spin-órbita provenientes do modelo adotado, através de um procedimento de cálculo autoconsistente. Deduzimos então os níveis de energia da heteroestrutura na presença simultânea de um campo magnético e do efeito Rashba, e usamos esses níveis para o cálculo da resistividade longitudinal. Além disso, analisamos criticamente uma proposta teórica de dispositivo de spin baseado no efeito Rashba existente na literatura [KOGA, T . et al. Physical Review Letters, v.88, n°12, 2002], elucidando um equívoco conceitual nas hipóteses assumidas. / In this work we present theoretical calculations of the longitudinal resistivity of a double quantum well formed by the semiconducting heterostructure ln0.52Al0.48As / ln 0.53Ga0.47As, considering two occupied subbands and the spin splitting caused by the so-called Rashba effect, which corresponds to a spin splitting due to the absence of spatial inversion symmetry in the heterostructure. The description of this effect is given according to the 8x8 Kane model, using the k p method along with the Envelope Function Approximation. We determine numerically the spin-orbit coupling constants arising from the chosen model, through a self-consistent procedure. We deduce then the energy levels of the heterostructure in the simultaneous presence of a magnetic field and of the Rashba effect, and use this energy leveis for the Calculations of the longitudinal resistivity. Besides that, we analyze critically a theoretical proposal of a spin device based on Rashba effect existing in the literature [KOGA, T. et al.Physical Review Letters, v.88, n°12, 2002], elucidating a conceptual mistake on the assumed hypotheses.

Este trabalho pode ser dividido em duas partes. Na primeira, estudamos a série de ligas quaternárias \'Al IND. x\'\'Ga IND. y\'\'In IND. 1-x-y\'As, \'Al IND. x\'\'Ga IND. y\'\'In IND. 1-x-Y\', e \'Al IND. x\'\'Ga IND. y\'\'In IND. 1-x-y\'N. Estes sistemas são muito importantes do ponto de vista tecnológico, principalmente na optoeletrônica. O estudo é feito através de cálculos de estrutura eletrônica baseados na teoria do funcional da densidade (TFD) (com o uso de pseudopotenciais ultrasuaves) combinados com métodos estatísticos, como o Monte Carlo e o método da Abordagem Quase-Química Generalizada. Estes últimos foram desenvolvidos neste trabalho para descrição adequada de sistemas complexos como estas ligas semicondutoras. Obtemos suas propriedades eletrônicas, estruturais e termodinâmicas em função da composição dos átomos da liga e da temperatura de crescimento do sistema. Por último neste estudo, propomos um modelo que descreve o mecanismo de emissão de luz na liga quaternária de nitreto AlGaInN, sendo este assunto ainda bastante controverso na literatura. O modelo é baseado na formação de aglomerados de InN e GaInN, e explica as diferentes emissões no ultravioleta e no verde observados na liga AlGaInN. Na segunda parte, estudamos o sistema semicondutor magnético diluído (Ga,Mn)N que é muito promissor para futuras aplicações na nova tecnologia da spintrônica. Para isto, utilizamos também a TFD, mas dependente de spin e com o uso do método Projector Augmented Wave-PAW. Inicialmente, estudamos o MnN nas estruturas dos nitretos, que são a zincblende (zb) e a wurtzita (w). Obtemos um estado fundamental antiferromagnético (AFM) para o MnN-zb e ferromagnético (FM) para o MnN-w. No entanto, verificamos que o estado fundamental é muito suscetível à aplicação de uma tensão hidrostática, que nos levou a sugerir um modelo em que o magnetismo observado na liga GaMnN pode estar relacionado com inclusões de MnN tensionadas, com estado fundamental AFM, ou inclusões relaxadas, com estado fundamental FM. Em seguida, estudamos super-redes do tipo GaN-w/MnN-w formadas a partir de duas até seis camadas de MnN. Obtivemos um estado fundamental FM, o que é muito interessante para aplicações em spintrônica. Por último, estudamos o caso de apenas uma camada de \'Mn IND. x\'\'Ga IND. 1-x\'\'N\', imersa em GaN. Este sistema tem estado fundamental AFM e metálico para 100 % de Mn, o qual, entretanto, muda para FM e meio-metálico à medida que a concentração de Ga aumenta. Iniciamos o estudo desta liga bidimensional, propondo um Hamiltoniano modelo de Ising para descrever as interações neste sistema. / This work can be divided in two parts. In the first part, we studied the series of AlxGayIn1-x-yAs, AlxGayIn1-x-yP, and AlxGayIn1-x-yN quaternary alloys. These systems are very important in a technological point of view, mainly for optoelectronic applications. We performed band structure calculations based on Density Functional Theory (DFT) (employing ultrasoft pseudopotentials) combined with statistical methods, as the Monte Carlo and the Generalized Quasi-Chemical Approach. These two latter methods were developed in this work, in order to have a suitable description of quaternary alloys, which are very complex systems. We obtained their structural, thermodynamic, and electronic properties as a function of the atomic composition in the alloy and the growth temperature of the system. At the end of this first part, we propose a model to describe the emission mechanism in the AlGaInN quaternary alloys. This subject is still a matter of controversy in the literature. Our model is based on the formation of InN and GaInN clusters, and it explains the different light emissions in the ultraviolet and green regions of the spectrum, observed in the AlGaInN samples. In the second part of the work, we studied the diluted magnetic semiconductor system (Ga,Mn)N, which is one of the main candidates for the future applications in the spintronic new technology. For this study, we used spin DFT, solving the Kohn-Sham equations with the Projector Augmented Wave (PAW) method. Firstly, we studied the MnN in the nitrides (AlN, GaN, and InN) structures, which are the zincblende (zb) and the wurtzite (w). We obtained an antiferromagnetic (AFM) ground state for the zb-MnN, and a ferromagnetic (FM) ground state for the w-MnN. However, we verified that the ground state is very sensitive to the application of a hydrostatic strain. These results, led us to suggest that maybe the magnetism observed in the GaMnN alloys can be related with relaxed inclusions of MnN (with a FM ground state) or strained inclusions of MnN (with an AFM ground state). After this, we studied w-GaN/w-MnN superlattices, with the MnN layer formed by 2, 4, and 6 monolayers of w-MnN. We obtained a FM ground state for this system, which is very interesting for spintronic applications. Finally, we studied the case of only one monolayer of MnxGa1-xN in w-GaN. This system presents an AFM ground state for 100 % of Mn, but changes to a FM half-metalic state as the Ga composition increases. In this work we started the study of the MnxGa1-x \"bidimensional alloy\" system, proposing an Ising model Hamiltonian to describe the interactions among the Mn atoms in the system.

O silício é o material-base para a indústria de microeletrônica e tem acompanhado a evolução para a nanoeletrônica. Em várias aplicações é importante o processo de química molhada que prevê a presença de moléculas de água na superfície do semicondutor. Todavia, muito pouco ainda é conhecido, teórica e experimentalmente, sobre os mecanismos e as estruturas resultantes da reação da molécula de H2O sobre Si. Aqui, nós apresentamos nosso estudo da dissociação de uma molécula de água sobre as superfícies Si(100)(2x1) (superfície limpa) e Si(100)(2x1):H superfcie monohidrogenada). Nossos resultados foram obtidos com a Teoria do Funcional da Densidade (DFT), enquanto os caminhos de menor energia para a decomposição da molécula sobre a superfície foram obtidos com a metodologia denominada CI-NEB (Climbing Image - Nudging Elastic Band). Nossos resultados mostraram que a dissociação da molécula de água sobre a superfície limpa é independente do sítio de ataque à superf´cie e esta interação ocorre de maneira correlacionada. O produto HSiSiOH desta reação é estável, e a posterior decomposição ocorre via energia térmica. Neste caso, nós mostramos que a transferência do átomo de oxigênio para o dímero é energética e cineticamente favorável em relação à oxidação de sítios subsuperficiais. A superfície monohidrogenda mostra-se muito resistente ao ataque oxidativo. Constatamos que alguns processos oxidativos tem dependêencia com o sítio de ataque, enquanto outros são indiferentes se a interação ocorre em regiões de vale ou sobre a fileira de dímeros. Nossos resultados evidenciam que a rota de ataque sugerida pelos experimentais nao se mostrou cineticamente viável. Assim, nós propomos duas novas rotas oxidativas, uma relacionada à oxidação do dímero e outra de sítio de subsuperfície. Nós provamos que estas duas novas possibilidades são cinética e energéticamente viáveis. Finalmente, apresentamos uma análise das modificações do perfil de corrente de tunelamento (STM - Scanning Tunneling Microscopy) provocadas por estes defeitos. Deste modo, n´os esperamos que este trabalho possa ser uma motivação para a comprovação de nossos resultados. / Silicon is the basic material for microeletronics industry, and for the recent developments in nano eletronics. In many applications, wet chemistry processing is important that is, with the presence of water molecules on the semiconductor surface. However, the reaction mechanism for the H2O molecule with Si, and the resulting structures, are still object of debate, from both theoretical and experimental points of view. Here, we present a detailed study of the dissociation of one water molecule on the surfaces Si (100) (2x1) (clean surface) and Si (100) (2x1): H ) monohydride, covering from the reaction evolution, to the characterization of the final surface. To do that, we use methodologies based on Density Functional Theory the reaction pathways for decomposition of the water molecule on the surface have been carried out with CI-NEB (climbing image nudging elastic band), and we used the Tersoff-Hamann model for surface characterization. Our results show that the water molecule dissociation on the clean surface is independent of the site of attack. The product of this reaction, H-Si-Si-OH unit, is stable and its subsequent decomposition occurs through thermal energy. We also find that the insertion of the oxygen atom a Si surface dimmer is energetically and kinetically favorable compared to absorption in the back-bond (subsurface) sites. Although hydrogenation cannot prevent oxidation of the surface, we can say that the passivation processes are efficient, since the monohydride surface is more resistant to attack by oxygen. In contrast with the clean surface, for this case, some oxidative process have dependency on the site of attack, while others are indifferent whether the interaction occurs in the valley or over the dimmer rows. Our results indicate that the oxidation route suggested by earlier experimental works is not favored. In this way, we propose two new oxidation routes, once related to chemisorption of the oxygen atom on the Si-Si dimmer bond, and another related to the absorption on the back bond, with simultaneous ejection of one H2 molecule. Analysis of energy barriers showed that these two new possibilities are both kinetically and energetically viable. We finally present analyses of the profiles of tunneling current, predicted by STM (Scanning Tunneling Microscopy) for oxygen incorporation in all studied structures. We hope to have contribuited to the understanding of the oxidation processes, and at the same time to motivate new experimental investigations

Neste trabalho investigamos as duas contribuições mais importantes ao índice de refração não-linear, n2, em sólidos dopados: o efeito de Lente Térmica (LT) e o efeito de Lente de População (LP). Nós estudamos cristais fluoretos dopados com Cr+3 e vidros fluoretos dopados com Nd+3. As medidas de n2 foram feitas com a técnica de Z-scan resolvida no tempo, que é uma técnica simples mas muito sensível. Também realizamos medidas usando a técnica de Lente Térmica de modo descasado onde usou-se dois feixes de laser (um de excitação e outro de prova). Nós mostramos que pode-se separar temporalmente as contribuições a n2 devido a LT e LP, através da variação da freqüência do chopper / In this work we investigated the two more important contributions to the index of no-lineal refraction, n2, in ion doped solid: the effects of Thermal Lens (LT) and Population Lens (LP). We studied Cr+3 doped fluoride crystals and Nd+3 doped fluoride glasses. The n2 measurements were made with the time-resolved Z-scan technique that is a simple but very sensitive technique. We also performed time¬ resolved Mode-mismatched Thermal Lens measurements, where two laser beams were used (one excitation beam and another probe beam). We showed that it is possible to temporally separate the contributions of LT and LP for n2, through the variation of the chopper frequency

Neste trabalho utilizamos as técnicas de espectroscopia de alta resolução em sólidos por Ressonância Magnética Nuclear de 13C, Polarização Cruzada, Desacoplamento Heteronuclear e Rotação da Amostra em tomo do Angulo Mágico para o estudo de sementes e alimentos. Uma técnica de analise multivariada foi introduzida com o intuito de se desenvolver um método de calibração dos espectros a partir dos experimentos com amostras padrão, de maneira que esse método permita a determinação das concentrações dos componentes da amostra através de uma multiplicação matricial. Essa técnica consiste basicamente da Decomposição em Valores Singulares de uma matriz composta pelos espectros, seguida da regressão linear múltipla visando encontrar uma matriz de regressão entre a matriz de espectros e a matriz de concentrações das principais componentes das amostras. Essa matriz de regressão, multiplicada pelo espectro de uma nova amostra permite a previsão das concentrações dos componentes desta. As concentrações de proteína e amido foram avaliadas para cereais e alguns alimentos industrializados. / High Resolution Solid-State 13C-NMR Spectroscopy techniques Cross Polarization, Decoupling and Magic Angle Spinning, were employed in this work for the study of the chemical composition of seeds and food. A Multivariate Analysis procedure was also employed in the development of a calibration and prediction method for the determination of the components content based on a matrix multiplication. Singular Value Decomposition was carried on the 13C-NMRspectra matrix followed by Multiple Linear Regression on the components content matrix with the purpose of producing a model that relates the spectra to the sample components content determined by referee methods. When the resulting model is then applied to a new sample, assuming that the correlation found between the calibrations set matrices also exists in this sample, it gives the components content values. The protein and starch content were analyzed.

Estudos experimentais de sistemas mistos contendo os fluoretos PbF2 e CdF2 vêm revelando o importante potencial tecnológico desses materiais. No entanto, o comportamento tanto estrutural quanto dinâmico desses materiais ainda não é completamente compreendido. A proposta desta tese é a contribuição no entendimento amplo desses sistemas utilizando uma simulação atomística feita por Dinâmica Molecular. Com uso de um potencial efetivo de pares promissor foi possível descrever as propriedades estruturais, dinâmicas e térmicas destes sistemas avaliando-se também a dependência da composição nestas propriedades. As simulações foram realizadas no ensemble NPT (número de partículas, pressão e temperatura constantes) permitindo acompanhar as variações de energia e volume do sistema durante os processos de aquecimento e resfriamento. Foram observadas as descontinuidades nas transições sólido-líquido e líquido-sólido durante estes processos. Esse ensemble aproxima a simulação da realidade experimental uma vez que em geral experimentos são realizados a pressão atmosférica. Na primeira parte dos resultados foram criadas soluções sólidas ideais construídas a partir da rede perfeita do PbF2 onde são escolhidos alguns dos íons de Pb que são substituídos aleatoriamente por íons de Cd. Os resultados da caracterização estrutural destes sistemas foram comparados com medidas de EXAFS mostrando excelente acordo e validando o potencial proposto. Uma vez que o potencial mostrou-se coerente na descrição das interações destes três íons, foram analisados os efeitos da temperatura nestes sistemas. Tanto o PbF2 quanto o CdF2 são sólidos condutores superiônicos onde os íons de flúor apresentam alta mobilidade iônica. O sistema misto composto por estes dois fluoretos, CdxPb1xF2, também é um material superiônico. As propriedades superiônicas do sistema binário foram obtidas pelas simulações mostrando excelente acordo com os dados experimentais. A fusão desses sistemas considerando-se diferentes concentrações dos fluoretos, apresentou um diagrama de fase com menor temperatura de fusão para as composições em torno de 35% de CdF2 , o que está em perfeito acordo com o observado experimentalmente. Sistemas essencialmente diferentes quanto à organização estrutural e homogeneidade, foram obtidos a partir da fusão seguida de diferentes taxas de resfriamento. O resfriamento do líquido feito com taxas rápidas levou a formação de vidros homogênos. Taxas mais lentas de resfriamento Levam a formação de vidros que passam a exibir regiões mais ricas em PbF2 e outras em CdF2 . Taxas de resfriamento ainda mais lentas levam a cristalização dos líquidos, a qual ocorre com tendência de separação de fases e geração de defeitos. Os vidros homogêneos foram aquecidos novamente e apresentaram separação de fase seguida da devitrificação. Essencialmente devido aos defeitos gerados durante os processos de vitrificação, cristalização e devitrificação os vidros e os cristais apresentam maiores mobilidades dos íons fluoretos que os sistemas ideais primeiramente avaliados. Os cristais com separação de fases apresentam também composições que possuem menores valores de temperatura de transição iônica-superiônica. O comportamento de máxima mobilidade em função da temperatura é observado para as composições em torno de 30% de CdF2 em acordo com dados experimentais. A simulação clássica realizada permitiu o acesso microscópico do sistema sugerindo uma descrição para esses sistemas que é de grande valia e nem sempre possível experimentalmente / Experimental studies of binary systems of PbF2 and CdF2 display important technological potential of these materials. Besides that, its structural and dynamical behavior is not well understood. The aim of this theses is to bring a contribution for understand these materials through molecular dynamics simulations. With an adequate interatomic pair potential it was possible to describe the structural, dynamical and thermal properties of the pure systems as well as for solid solutions. All simulations were performed in NPT ensemble (constant number of particle, pressure, and temperature) which allows observing and analyses the energy and volume variation during process of heating and cooling. Solid-liquid and liquid-solid transitions discontinuity were observed during these process. This ensemble resembles experimental reality, once in general experiments are done at atmospheric pressure. Initially, ideal solid-solutions were obtained from perfect PbF2 lattice, where Pb ions were randomly replaced by Cd ions. The molecular dynamics structural characterizations were compared with EXAFS results in excellent agreement, which validates the proposed interatomic potential. Further, thermal effects were also analyzed. Both PbF2 and CdF2 are super ionic solid conductors, where the F ions shows high ionic mobility, The binary system, CdxPb1xF2, is also a super ionic conductor. The super ionic properties for the binary system were simulated displaying excellent agréments with experimental available data. Melting temperature as a function of the CdF2 concentration shows a phase diagram in which the melting temperature has a minimum around 35% of CdF2 , in accord with experimental data. Using different cooling rates, cooling from the melt, result in systems with different structural organization and homogeneity. Cooling from the liquid, with fast cooling rates, results in homogeneous glass. Slow cooling rates produce glass in which there is regions rich in PbF2 and other rich in CdF2 . Slower cooling rates results in the crystallization of the liquid, which large tendency of phase separation and defects. Homogeneous glasses were re-heated resulting in a phase separated system followed by devitrification. Due to the presence of defects during the process of vitrification, crystallization and devitrification, glasses and crystals display greater mobility of F ions than the initial solid solution initially analyzed. The ionic-super ionic temperature occurs for smaller temperatures for some composition of the crystals with phase separation. Maximum mobility as a function of temperature was observed for composition around 30% CdF2 , in agreement with experiments. The classical simulation performed allows detailed microscopic description of the system in which, in general, are not possible experimentally

nÃo hà / O biogÃs gerado nos aterros sanitÃrios apresenta elevado poder calorÃfico, podendo ser aproveitado energeticamente. Para isso, fazem-se necessÃrios estudos sobre as emissÃes desses gases para verificar a viabilidade econÃmica de seu reaproveitamento. Assim, esta pesquisa teve como objetivo avaliar a geraÃÃo dos gases gerados no Aterro SanitÃrio Metropolitano Oeste de Caucaia-CE, em termos de composiÃÃo e vazÃo, bem como as caracterÃsticas do lixiviado gerado, por meio de suas propriedades fÃsico-quÃmicas e microbiolÃgicas, como tambÃm avaliar a massa de lixo presente no aterro, objetivando a viabilidade energÃtica do aproveitamento do biogÃs produzido pelo aterro e a viabilidade ambiental do tratamento do lixiviado. As anÃlises foram feitas nos perÃodos seco e chuvoso. Foram utilizados trÃs LisÃmetros: L1 â preenchido 100 % com os resÃduos sÃlidos na forma como chegam ao aterro; L2 â preenchido com 50% de resÃduos sÃlidos na forma que chegam ao aterro e 50% somente com matÃria orgÃnica; L3 â preenchido 100% somente com matÃria orgÃnica presente nos resÃduos. Os resÃduos foram dispostos desta forma a fim de avaliar as caracterÃsticas de diferentes composiÃÃes. Como resultados, foi observado que os ensaios realizados nos LisÃmetros forneceram dados consistentes. Neste estudo, foi possÃvel observar que os resÃduos se apresentaram com caracterÃsticas altamente degradÃveis no perÃodo seco, porÃm, com pouca geraÃÃo de biogÃs, apresentando o L1 concentraÃÃo mÃdia de 0,3 % de CH4, o CO2 com 0,7 % e O2 com 19,4%. O L2 com concentraÃÃo mÃdia de 0,3 % de CH4, o CO2 com 9,0 % e O2 com 16,0%. E o L3 apresentou concentraÃÃo mÃdia de 1,93 % de CH4, 10,97% de CO2 e O2 com 14,13%. Estes dados foram considerados normais, pois, no perÃodo seco, as mediÃÃes foram realizadas com pouco tempo de decomposiÃÃo da massa de lixo, com apenas 4 meses apÃs a instalaÃÃo do experimento, e, devido a isso, ocorre pouca geraÃÃo de gÃs. No perÃodo chuvoso, determinou-se aumento dessa geraÃÃo de gÃs, com o L1 apresentando concentraÃÃo mÃdia de 0,78 % de CH4, o CO2 com 1,63 % e O2 com 18,6%. O L2 com concentraÃÃo mÃdia de 1,16 % de CH4, o CO2 com 5,6 % e O2 com 15,8%. E o L3 apresentou concentraÃÃo mÃdia de 2,43 % de CH4, 12,98% de CO2 e O2 com 15,25%. Isto à considerado normal, pois, no perÃodo chuvoso, as mediÃÃes foram realizadas com 12 meses apÃs a instalaÃÃo do experimento, e, consequentemente, houve uma maior geraÃÃo de gÃs em relaÃÃo ao perÃodo seco. Em relaÃÃo a vazÃo, o L1 apresentou uma vazÃo de gÃs de 8,64 mÂ/ano, o L2 com vazÃo de 9,72 mÂ/ano e o L3 com vazÃo de 10,92mÂ/ano, possibilitando conversÃo de energia em mÃdia, de 1,9 KW/mÂ. O material que se apresentou com o maior potencial de geraÃÃo de biogÃs nos dois perÃodos foi o L3 (100% somente de matÃria orgÃnica). Este fato se deve ao fato da matÃria orgÃnica, em seu processo de degradaÃÃo, gerar mais gÃs. Os ensaios fÃsico-quÃmicos e microbiolÃgicos realizados no lixiviado e massa de lixo, nos dois perÃodos, confirmaram os resultados da mediÃÃo do gÃs, pois indicaram que o processo de biodegradaÃÃo dos resÃduos se encontrava na fase acidogÃnica no perÃodo seco, fase inicial de degradaÃÃo da massa de lixo e pouca geraÃÃo de gÃs; no perÃodo chuvoso, caracterizou-se como fase metanogÃnica, fase intermediÃria de degradaÃÃo, com uma maior geraÃÃo de gÃs. Em relaÃÃo ao lixiviado gerado, o lisÃmetro que apresentou uma elevada geraÃÃo nos dois perÃodos foi tambÃm o L3. Em relaÃÃo Ãs anÃlise microbiolÃgicas e de metais, os lisÃmetros apresentaram pequenos valores, nÃo indicando patogenicidade e nem toxicidade. Pode-se concluir que à de fundamental importÃncia investir em tÃcnicas de aproveitamento do biogÃs gerado nos aterros sanitÃrios. / The biogas generated in landfills has a high calorific value and can be used as source of energy. Therefore, studies on landfill gas emissions became necessaries in order to verify the economic feasibility of reuse of these gases for energetic proposals. Thus, the present study aimed to evaluate the emissions of gases generated by a landfill at the Metropolitan West Caucaia-EC, Brazil. The study involved the following: gas compositions and flow rates, the characteristics of the leachate released by the physico-chemical and microbiological activities, as well as evaluating the landfill mass of trash. It was studied the feasibility of the use of the landfill produced biogas as source of energy, as well as the environmental feasibility of the treatment of the leachate released. The analyzes were made during the dry and rainy seasons. Three types of lysimeters were used: L1 - 100% filled with waste solids as it arrives in the landfill site; L2 - filled with 50% of solid waste in the form as it arrives in the landfill and 50% as organic matter; L3 - 100% filled only with organic matter present in the waste. The residues were disposed in this way in order to evaluate the characteristics of the different organic compositions. As a result, it was observed that the tests carried out with the lysimeters provided consistent data. In this study, it was observed that the waste in the dry season presented a highly degradable characteristic, but with little production of biogas, with the L1 presenting the following average concentrations: 0.3% CH4, 0.7% CO2 and 19.4% O2 . The L2 average concentration were: of 0.3% CH4, 9,0 CO2 and 16% O2. And L3 showed average concentrations: 1.93% CH4, 10.97% CO2 and 14.13%O2. These data were considered normal, because in the dry period measurements were made with in a small period of decomposition of the waste mass, with only four months after the experiment. Due to this, there was small amount of gas generated. In the rainy season, it was determined an increased gas generation, with the L1 showing an average concentration of 0.78% CH4, 1.63% CO2 and 18.6% O2. The L2 average concentration of 1.16% CH4, CO2, 5.6% and 15.8% O2. And L3 showed average concentration of 2.43% CH4, 12,98% CO2 and 15.25% O2. This data were considered normal, because in the rainy season, the measurements were carried out 12 months after the experiment was concluded, and, therefore, there was a higher gas generation compared with the dry period. Regarding the L1, the flow showed a value of 8.64 m / year; the L2 the flow was of 9.72 m / year and L3 the flow was 10.92 m / year, enabling energy conversion averaged of 1.9 KW / mÂ. The material that presented the greatest potential for biogas generation, in the two periods, was the L3 (with 100% organic matter). This fact is due to the organic matter in the process of degradation which generated more gas. The physicochemical and microbiological leaching assays conducted with the waste mass during the two periods reaffirmed the results of the gas measurement, indicating that the biodegradation process waste was in the acidogenic phase during the dry period, which was the initial stage of mass garbage degradation with little gas generation; in the rainy season, which was characterized as a methanogenic phase, an intermediate phase of degradation, occurred an increased gas generation. With regard to the leachate produced, the material had a high generation in both periods was also the L3. Regarding the microbiological and metals analysis, the lysimeters showed small values, indicating no toxicity nor pathogenicity. It can be concluded that it is of fundamental importance to invest in techniques aiming the use of the biogas generated in the landfills.

O ensino de MatemÃtica, e em especial, o de Geometria, apresenta-se nos dias atuais ainda como um desafio aos educadores na busca da promoÃÃo de melhores Ãndices de aprendizagem e, portanto, do sucesso escolar nesta disciplina. Neste sentido, o presente trabalho versa sobre a aplicaÃÃo da metodologia da SequÃncia Fedathi no ensino de sÃlidos geomÃtricos. Iniciou-se com uma pesquisa bibliogrÃfica que objetivou compreender sobre a Geometria e seu ensino, bem como a fundamentaÃÃo metodolÃgica da SequÃncia Fedathi. Delineou-se ainda como uma pesquisa de campo que analisou o potencial pedagÃgico do referido mÃtodo no ensino e na aprendizagem de sÃlidos geomÃtricos. Teve como sujeitos da pesquisa duas turmas do 2 ano do Ensino MÃdio da EEM Liceu de Iguatu-Ce Dr. Josà Gondim, as quais foram divididas: uma turma controle e a outra onde a pesquisa foi desenvolvida. Nesta Ãltima, o ensino de sÃlidos geomÃtricos foi trabalhado à luz da SequÃncia Fedathi. Nela havia uma populaÃÃo de 45 estudantes, dos quais 43 deles responderam ao questionÃrio prÃ-teste (contendo os requisitos do conteÃdo ministrado), enquanto que 42 responderam ao questionÃrio pÃs-teste e ao questionÃrio socioeconÃmico. Jà na turma controle havia uma populaÃÃo de 40 alunos, sendo que uma amostra de 38 deles respondeu ao questionÃrio prÃ-teste e 35 aos questionÃrios pÃs-teste e socioeconÃmico. Este Ãltimo questionÃrio era fechado e objetivou caracterizar os sujeitos da pesquisa. Jà os questionÃrios prÃ-teste e pÃs-teste, que tambÃm compuseram as tÃcnicas de pesquisa, eram semiestruturados e buscavam avaliar os resultados de aprendizagem dos estudantes. Foram ainda feitos registros dos planejamentos das sessÃes didÃticas, resumo do plano de cada sessÃo e produzidas filmagens de cada sessÃo didÃtica. A pesquisa de campo revelou que alÃm dos conceitos de sÃlidos geomÃtricos ser aplicÃvel à metodologia da SequÃncia Fedathi, o ensino deste conteÃdo pautado nesta SequÃncia favoreceu a melhores resultados de aprendizagem quando comparados aos da turma controle / The teaching of mathematics, and in particular the geometry, presents today still a challenge to educators in the pursuit of promoting better learning rates and therefore school success in this discipline. In this sense, the present work deals with the application of Fedathi Sequence methodology in the teaching of geometric solids. It began with a bibliographical research aimed at understanding on the geometry and its teaching, as well as the methodological foundation of Fedathi Sequence. It also outlined as a field of research that analyzed the pedagogical potential of this method in teaching and learning of geometric solids. Had as research subjects two classes of the 2nd year of high school the EEM Iguatu-Ce High School Josà Gondim, which were divided: one control group and the other where the research was conducted. In the latter, the teaching of geometric solids has worked in the light of Fedathi sequence. It had a population of 45 students, of which 43 of them responded to the pre-test questionnaire (containing the requirements of the given content), while 42 answered the post-test questionnaire and socioeconomic questionnaire. In the control group had a population of 40 students, with a sample of 38 of them responded to the pre-test questionnaire and 35 to the post-test questionnaires and socioeconomic. The latter questionnaire was closed and aimed to characterize the subjects. Already the pre-test and post-test questionnaires, which also composed the research techniques were semi-structured and sought to assess the students' learning outcomes. Were also made records of the educational sessions planning, plan summary of each session and produced recordings of each teaching session. The field research revealed that in addition to geometric solids concepts apply to the methodology of Fedathi Sequence, teaching this content ruled this sequence favored the better learning outcomes when compared to the control group.