Sistemas de spin de baixa dimensionalidade apresentam propriedades eletrônicas e magnéticas intrigantes que não são observadas em sistemas analógicos de dimensões superiores. Nesses sistemas, a competição entre campos externos e interações de troca pode induzir uma rica variedade de transições de fase. Além disso, devido à sua impressionante variedade estrutural, esses materiais demonstraram grande potencial em aplicações como sensores e dispositivos de armazenamento magnético, spintrônica, computação, emaranhamento quântico, além de aplicações em processos de refrigeração. Dentro desse contexto, o efeito magnetocalórico tem sido utilizado como um procedimento prático para atingir temperaturas ultrabaixas em um processo conhecido como desmagnetização adiabática. Tal efeito consiste consiste no aquecimento ou resfriamento de uma substância magnética termicamente isolada pela alteração de um campo externo. Esse processo também é a base da refrigeração magnética, cuja substância de trabalho é uma amostra magnética em vez do gás usado na tecnologia de refrigeração convencional. Devido aos recentes avanços nas técnicas experimentais de engenharia e síntese de novos materiais magnéticos, tem havido um interesse crescente no desenvolvimento de novos compostos com efeito magnetocalórico aprimorado. Em particular, sistemas onde a frustração é induzida por fatores geométricos e impurezas demonstraram um efeito magnetocalórico pronunciado nas proximidades de transições em campos finitos, especialmente transições de primeira ordem. Dentre os sistemas de spin frustrados unidimensionais, uma atenção especial tem sido dada às cadeias de spin com interações entre primeiros e segundos vizinhos com diferentes estruturas. Uma das topologias mais investigadas são cadeias do tipo AB2 ou diamante. No presente trabalho, investigamos a influência da dopagem nas características magnetocalóricas em uma cadeia de spin com topologia diamante com três interações de troca distintas. Consideramos que a dopagem introduz uma fração de ligações decoradas concorrentes. A frustração e a diluição magnéticas podem ser fontes de alterações na entropia residual e, portanto, impactar diretamente as propriedades magnetocalóricas. Utilizando cálculos exatos, mostramos o diagrama do estado fundamental em função da fração de diluição. A dependência da variação de entropia no campo magnético e na temperatura durante o processo de desmagnetização isotérmica também foi analisada, bem como as curvas de isoentropia e, por fim, investigamos ainda a taxa magentocalórica para diferentes parâmetros do modelo. Dessa forma, o presente estudo detalhou o papel significativo desempenhado pela dopagem para atingir altas taxas magnetocalóricas, uma característica consistente com descobertas experimentais recentes. Por outro lado, os resultados analíticos relatados aqui podem ser usados para investigar a precisão desses métodos numéricos no limite de flutuações quânticas reduzidas.

O estudo do transporte quântico em redes complexas fornece uma estrutura fundamental para 
a compreensão de como a topologia e a estrutura espectral governam a propagação de excitações 
quânticas. Neste trabalho, investigamos a dinâmica quântica do modelo tight-binding definido 
sobre a rede de Apolônio, com ênfase na interação entre a topologia hierárquica, as propriedades 
espectrais, os fenômenos de localização e o processo de transferência de estado quântico.
As redes de Apolônio constituem uma classe particularmente rica de estruturas determinísti-
cas livres de escala e de pequeno mundo, caracterizadas por forte hierarquia, autossimilaridade, 
natureza euclidiana e preenchimento de espaço. Essas propriedades dão origem a uma estrutura 
espectral não trivial, incluindo gaps espectrais, estados localizados nas bordas do espectro domi-
nados pelos hubs e uma banda plana macroscopicamente degenerada em energia igual a zero. A 
partir da análise do espectro de autovalores e da estrutura espacial dos autovetores, caracteriza-
mos os regimes de localização por meio de quantidades como o índice de participação inversa e 
medidas de localização dos sítios.
Os efeitos da desordem são investigados no contexto do modelo de Anderson, revelando regi-
mes de localização dependentes da energia e evidenciando os diferentes papéis desempenhados 
pela desordem diagonal e pela desordem nas ligações. Em particular, mostramos que embora a 
desordem intensifique a localização no centro do espectro, a estrutura hierárquica da rede pre-
serva estados fortemente localizados nos hubs da rede nas bordas espectrais.
Com base nessa análise espectral e de localização, estudamos a transferência de estado quân-
tico por meio de um esquema emissor–receptor, no qual dois sítios externos são fracamente aco-
plados a sítios selecionados da rede. Ao ajustar a frequência externa, exploramos regimes resso-
nantes, fora de ressonância e degenerado associado à banda plana. Demonstramos que a trans-
ferência de estado quântico com alta fidelidade é possível em configurações simétricas quando 
os sítios externos estão em ressonância com autovalores não degenerados, bem como em confi-
gurações hub–hub ressonantes com estados localizados nas bordas do espectro. Em contraste, o 
acoplamento à banda plana degenerada conduz a uma dinâmica dominada por interferências, en-
quanto o regime fora de ressonância resulta em forte supressão do transporte, caracterizada por 
escalas de tempo extremamente longas. Configurações assimétricas evidenciam ainda o papel 
fundamental da simetria topológica na viabilização de um transporte quântico coerente e contro-
lável.
Nossos resultados estabelecem uma conexão direta entre hierarquia topológica, localização 
espectral e eficiência do transporte quântico, fornecendo novos insights sobre como a topologia 
de redes complexas pode ser explorada no desenvolvimento de protocolos de comunicação quân-
tica.

Neste trabalho, investigamos bioeventos celulares em eritrócitos humanos expostos ao acetato de fenilmercúrio (PM), um composto organomercurial amplamente utilizado no passado como fungicida, conservante e pesticida, conhecido por apresentar potencial toxicidade biológica. Para isso, foi empregada uma plataforma opto-acustofluídica capaz de realizar o aprisionamento e a manipulação de células por meio de ondas acústicas estacionárias, permitindo a aquisição de espectros Raman de forma não invasiva e sem o uso de substratos para fixação celular. Os espectros Raman foram obtidos utilizando excitação laser de 532 nm em eritrócitos saudáveis e em eritrócitos expostos ao PM. Dois protocolos experimentais distintos foram avaliados: no primeiro, a incubação das células com o composto foi realizada externamente ao dispositivo acustofluídico; no segundo, a exposição ocorreu diretamente no interior da microcavidade do dispositivo. Os resultados indicaram alterações estruturais nos eritrócitos associadas à presença do composto, evidenciadas por modificações nas bandas espectrais relacionadas à hemoglobina e pela redução da capacidade de captação de oxigênio das células. Para a análise dos dados espectroscópicos, foram aplicadas técnicas de análise multivariada, incluindo Análise de Componentes Principais (PCA) e Análise Discriminante Linear (LDA), que permitiram diferenciar de forma eficiente os grupos controle e contaminados. O protocolo de incubação externa apresentou maior separação estatística entre os grupos, indicando maior sensibilidade na detecção das alterações induzidas pelo fenilmercúrio. Os resultados demonstram o potencial da plataforma opto-acustofluídica combinada com espectroscopia Raman como uma ferramenta de biossensoriamento capaz de monitorar alterações bioquímicas em células vivas de maneira rápida, não invasiva e livre de marcadores. Essa abordagem apresenta aplicações promissoras em estudos de toxicologia celular, diagnóstico biomédico e monitoramento de efeitos de contaminantes ambientais em sistemas biológicos.

Nesta dissertação, investigamos as propriedades de transporte em caminhadas quânticas em tempo discreto sob a influência de desordem correlacionada e não linearidade, com o objetivo de compreender como esses mecanismos afetam a dinâmica do caminhante em cenários mais realistas. Inicialmente, analisamos um modelo de desordem binária correlacionada do tipo dímero, no qual operadores de moeda são distribuídos com correlações de curto alcance no espaço e no tempo. Mostramos que, no caso de desordem espacial, a introdução dessas correlações rompe o regime de localização exponencial típico da desordem não correlacionada, dando origem a um regime superdifusivo robusto. Esse comportamento está associado à emergência de estados estendidos induzidos pelas correlações, caracterizando uma dinâmica híbrida na qual coexistem componentes localizadas e propagantes. No caso de desordem temporal, verificamos que a presença de correlações também altera significativamente a dinâmica, promovendo superdifusão em contraste com o regime difusivo observado em ruído não correlacionado, embora com dependência dos parâmetros do sistema.

Na segunda parte do trabalho, investigamos a dinâmica de caminhadas quânticas na presença de não linearidade do tipo Kerr, considerando tanto sistemas homogêneos quanto na presença de inomogeneidades espaciais e temporais. Observamos que a não linearidade introduz novos regimes dinâmicos, como autoaprisionamento, formação de estruturas localizadas e propagação do tipo solitônica, além de uma forte sensibilidade a pequenas variações do parâmetro de não linearidade. A introdução de desordem espacial leva à formação de estados parcialmente localizados, nos quais um núcleo confinado coexiste com componentes dispersivas, enquanto o ruído temporal atua como um mecanismo eficiente de decoerência, suprimindo completamente o autoaprisionamento e conduzindo a regimes predominantemente difusivos.

Os resultados obtidos evidenciam que a estrutura da desordem e a presença de não linearidade desempenham papéis fundamentais e complementares na dinâmica de transporte em caminhadas quânticas. Em particular, mostramos que correlações de curto alcance no ruído podem ser utilizadas para induzir regimes superdifusivos, enquanto a competição entre não linearidade e inomogeneidades permite controlar a transição entre regimes de confinamento e propagação. Dessa forma, este trabalho contribui para a compreensão de sistemas quânticos mais realistas e fornece subsídios para o controle do transporte quântico em plataformas experimentais, com possíveis aplicações em informação e simulação quântica.

Tecnologias quânticas prometem profundas quebras de paradigma no pensamento algorítmico,
segurança de informação e metrologia de alta precisão. Nos anos recentes, fotônica
quântica tem sido explorada extensivamente como uma plataforma confiável e robusta na
direção destas tecnologias emergentes. Fótons torcidos, fótons portadores de momento angular
orbital (MAO), têm sido explorados como uma plataforma de alta-dimensionalidade
para codificar informação quântica, contudo, lidar com seus estados quânticos ainda é
predominantemente dependente em aparatos de óptica de bancada. O presente trabalho
demonstra como assimetrias azimutais podem ser projetadas como uma maneira de manipular
fótons torcidos num chip fotônico. Em nossos resultados, nos ativemos principalmente
à manipulação de estados quânticos a partir de modos laguerre-gaussianos (LG) com carga
topológica m = ±1, onde demonstramos rotações de Pauli sobre a esfera de Poincaré, bem
como algumas portas lógicas quânticas (QLGs) básicas.

A detecção precoce da Proteína C-Reativa (PCR) em faixas de baixo risco cardiovascular (abaixo de 1 mg/L) representa um desafio clínico relevante, uma vez que os testes rápidos convencionais em cartão apresentam limites de detecção insuficientes para monitorar flutuações inflamatórias precoces. Este trabalho propõe e valida experimentalmente um dispositivo microfluídico cilín- drico assistido por campo acústico estacionário para intensificar ensaios de imunoaglutinação com partículas de látex funcionalizadas. O campo acústico, gerado por um transdutor piezoelé- trico acoplado à cavidade (diâmetro 1,6 mm, altura 250 µm), focaliza tridimensionalmente as partículas no eixo nodal central, elevando a concentração local de reagentes e acelerando a taxa de colisões antígeno-anticorpo. A modelagem teórica baseou-se na solução analítica da equação de Helmholtz em coordenadas cilíndricas, determinando os modos ressonantes, o potencial de Gor’kov e as forças de radiação acústica primária e secundária. Os dispositivos operaram nas frequências de 3,20 e 3,40 MHz, em boa concordância com a previsão teórica de aproximadamente 3 MHz. A validação experimental confirmou que o campo acústico, e não o simples confinamento geométrico, é o mecanismo responsável pela aceleração da aglutinação. O limite de detecção do método convencional em cartão (Kit Wama) foi determinado experimentalmente em 10,03 mg/L. Com o dispositivo acústico, obteve-se aglutinação positiva em toda a faixa clínica cardiovascular (1,755 a 14,04 mg/L) em até 10 minutos, e detecção até 0,054843 mg/L com diluição ajustada do reagente — representando uma melhoria de aproximadamente 183 vezes em relação ao LOD convencional. Os resultados demonstram que o dispositivo opera com confiabilidade na faixa de relevância clínica para PCR e constitui uma plataforma promissora para diagnóstico point-of-care de baixo custo.

Materiais luminescentes baseados em ortovanadatos dopados com íons terras raras têm sido amplamente investigados devido às suas excelentes propriedades ópticas e ao seu potencial para aplicações em dispositivos fotônicos e termometria óptica. Entretanto, a maioria dos estudos disponíveis na literatura concentra-se em matrizes hospedeiras individuais, dificultando uma compreensão sistemática da influência exercida pela composição da matriz sobre as propriedades estruturais, luminescentes e termométricas desses materiais. Neste contexto, esta dissertação teve como objetivo investigar, de forma comparativa, a influência da matriz hospedeira nas propriedades estruturais, vibracionais, luminescentes e termométricas de ortovanadatos dopados com Eu³⁺. As amostras LnVO₄:Eu³⁺ (Ln = Y, Gd, La, Lu, Yb, Ce, Nd e Bi) foram sintetizadas pelo método sol-gel modificado e caracterizadas por difração de raios X, espectroscopia Raman, microscopia eletrônica de transmissão, espectroscopia de fotoluminescência, medidas de tempo de vida e termometria óptica baseada na Razão de Intensidade de Fluorescência (RIF). Os resultados de difração de raios X confirmaram a obtenção das fases cristalinas esperadas, enquanto a espectroscopia Raman evidenciou a influência da matriz hospedeira sobre os modos vibracionais dos grupos VO₄³⁻ e sobre a rigidez da rede cristalina. Os espectros de emissão apresentaram as transições características do Eu³⁺, com predominância da emissão ⁵D₀→⁷F₂, e a coexistência da banda larga da matriz confirmou a eficiente transferência de energia entre os grupos vanadato e o íon ativador. As medidas de tempo de vida demonstraram que a dinâmica de emissão depende da estrutura cristalina e do ambiente local do Eu³⁺. Os estudos de termometria óptica revelaram comportamento monotônico da RIF com a temperatura para todas as matrizes investigadas, demonstrando que o desempenho termométrico é fortemente influenciado pela natureza da matriz hospedeira. Entre os materiais estudados, YVO₄:Eu³⁺ e GdVO₄:Eu³⁺ apresentaram o melhor desempenho global, enquanto LuVO₄:Eu³⁺ destacou-se em temperaturas mais elevadas. De maneira geral, os resultados permitiram estabelecer correlações entre estrutura cristalina, propriedades vibracionais, processos de transferência de energia, dinâmica de emissão e resposta termométrica, evidenciando que a escolha da matriz hospedeira constitui um fator determinante na engenharia das propriedades ópticas de ortovanadatos dopados com Eu³⁺. Dessa forma, este trabalho contribui para a compreensão dos mecanismos físicos que governam esses materiais e fornece diretrizes para o desenvolvimento racional de novos sistemas luminescentes destinados a aplicações em sensoriamento óptico de temperatura e dispositivos fotônicos.

Semicondutores magnéticos diluídos (DMS) à base de dióxido de titânio (TiO₂) dopado com metais de transição ou nobres representam uma classe promissora de materiais multifuncionais devido à possibilidade de combinar comportamento semicondutor com propriedades magnéticas ajustáveis. Neste trabalho, investigam-se as propriedades estruturais, eletrônicas, ópticas e magnéticas do TiO₂ dopado, correlacionando a influência da dopagem com as características físico-químicas do material. A teoria do campo cristalino foi aplicada para determinar a localização dos íons dopantes na rede cristalina do TiO₂ e entender suas interações eletrônicas, enquanto teorias magnéticas foram empregadas para descrever os mecanismos de acoplamento magnético. A caracterização experimental incluiu Microscopia Eletrônica de Transmissão (TEM) e de Varredura (MEV) para análise morfológica e estrutural, espectroscopia Raman para avaliação da simetria cristalina e efeitos da dopagem, Difração de Raios X (DRX) com refinamento Rietveld para determinação da cristalinidade, do tamanho médio de cristalito e das distorções de rede (compressão ou distensão). A espectroscopia de absorção óptica permitiu a determinação da energia de band gap e possíveis transições eletrônicas induzidas pelos dopantes. As propriedades magnéticas foram analisadas por medições de magnetização e Ressonância Paramagnética Eletrônica (EPR), visando compreender a origem do magnetismo e a interação entre os centros dopantes. Os resultados demonstram que o tipo de dopante, sua concentração e os tratamentos térmicos aplicados influenciam diretamente a estabilidade estrutural do TiO₂, a formação de fases secundárias, o comportamento magnético e as propriedades ópticas. A introdução de íons metálicos modifica a estrutura eletrônica do semicondutor, promovendo variações no band gap e na resposta magnética, possibilitando a obtenção de materiais com propriedades ajustáveis. A compreensão dos mecanismos envolvidos na dopagem do TiO₂ fornece subsídios para o desenvolvimento de novos materiais funcionais, com aplicações potenciais em dispositivos de spintrônica, memórias magnetoeletrônicas, sensores magnéticos, fotocatálise aprimorada, células solares e dispositivos optoeletrônicos avançados. Este estudo contribui significativamente para o entendimento das interações eletrônicas e magnéticas em DMS, permitindo a engenharia racional de semicondutores magnéticos com propriedades otimizadas para aplicações tecnológicas estratégicas.

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A eletrodinâmica quântica da cavidade representa um candidato promissor para realizar o pro- cessamento de informação quântica. Ele depende da interação da luz e da matéria dentro de uma cavidade óptica. Um modelo paradigmático para descrever essa interação é o modelo Jaynes- Cummings. As redes de banda plana possuem bandas de energia sem dispersão que exibem alta degeneração, largura de banda zero e localização intrínseca, imitando uma cavidade de alta Q. A ausência de dispersão em tais redes se deve à interferência destrutiva das amplitudes de ondas em certos sítios impostas pela geometria da rede. Assim, as bandas planas oferecem uma plataforma promissora para interações aprimoradas de matéria e luz. Os sistemas de banda plana artificial foram realizados experimentalmente em diferentes sistemas, incluindo sistemas fotônicos, eletrô- nicos, etc. Nesta tese, investigamos a interação ressonante entre um emissor de dois níveis e uma banda plana quiral hospedada por uma rede fotônica. No regime de acoplamento fraco, o emissor sofre oscilações de Rabi com um modo fotônico elevado, cuja estrutura espacial reflete a natureza de estados localizados compactos e o início da localização de Anderson. Ilustramos essa abordagem usando redes quirais quasi-1D selecionadas.

Íons terras-raras, em especial o Nd³⁺, oferecem diversas características no que se trata de fenômenos ópticos. Seus abundantes níveis de energia o tornam um íon e dopante poderoso para matrizes cristalinas e vítreas, o capacitando para as mais diversas aplicações que vão desde meios de ganho para lasers convencionais e aleatórios, até fenômenos que envolvem não-linearidades consideráveis como a avalanche de fótons. Processo esse que tem como critério uma excitação não-ressoante a partir do estado fundamental, sendo tal processo muito menos provável do que a absorção do estado excitado (GSA << ESA). No entanto resulta numa “explosão de luz”. Em íons de Nd³⁺ tal processo mencionado se dá com um mecanismo de bombeamento que consiste em um laser em 1064 nm incidindo sobre uma amostra de NdAl₃(BO₃)₄, não havendo excitação ressonante partindo do estado fundamental ⁴I_9/2, o aquecimento da amostra se torna característica inevitável, levando a geração de fônons cujo a aniquilação provoca uma excitação térmica a partir do estado fundamental ⁴I_9/2 ⁴I_11/2, a partir do estado ⁴I_11/2, entra em plena atividade a ESA, onde o íon presente recebe energia do laser de excitação ressonante com a transição ⁴I_11/2  ⁴F_3/2, populando o ultimo nível referido. Embora a GSA seja pouco provável, há um certa parcela de íons que usufruindo da aniquilação de fônons presentes na rede é capaz de completar a energia do fóton de excitação e popular o nível  ⁴F_3/2 diretamente do ⁴I_9/2, sem necessariamente ocupar qualquer nível intermediário entre o estado fundamental e o ⁴F_3/2. Desta maneira um íon presente no ⁴F_3/2, podem usufruir da relaxação cruzada (CR), onde o mesmo cede energia a um íon no estado fundamental e ambos se encontram num nível intermediário ⁴F_3/2, ⁴I_9/2   ⁴I_15/2, ⁴I_15/2. Note que neste caso, os íons participantes e agora presentes no ⁴I_15/2 podem relaxar não-radiativamente devido à proximidade com os níveis inferiores, e entre os níveis inferiores, gerando ainda mais fônons na rede que irão potencializar tanto a GSA como a ESA. Como consequência dessas relaxações (⁴I_15/2  ⁴I_13/2  ⁴I_11/2), abastecemos o nível ⁴I_11/2 que é completamente ressonante com o feixe de excitação de volta ao ⁴F_3/2, fazendo com que apenas um íon inicialmente presente no ⁴F_3/2, após o referido processo até a nova excitação se tornem dois, e depois quatro, e assim por diante, sendo na verdade uma progressão geométrica de íons populando o estado ⁴F_3/2, e incrementando processos que serão discutidos ao longo texto como a transferência de energia, conversão ascendente (ETU) e acoplamentos térmicos para o níveis superiores a partir do ⁴F_3/2. Processos que tornam possível a emissão de luz em comprimentos de onda mais enérgicos do que o do próprio mecanismo de excitação. Mas o que aconteceria se contrariando a improvável excitação ressonante do estado fundamental, incidíssemos um feixe adicional em 808nm e ressonante a partir do estado fundamental (⁴I_9/2  ⁴F_5/2)? Como a dinâmica acima explicada seria alterada? Qual influência seria exercida nos comprimentos de onda prevalecentes na avalanche já conhecida? E quais novas portas os efeitos agora observados podem nos abrir? Exploraremos estes e outros aspectos respondendo a estas perguntas ao longo de um texto que abordará, desde características de lasers aleatórios, lasers convencionais, até a alguns aspectos das redes cristalinas e coeficientes de transição em íons terras raras, para explicar em mais detalhes a ocorrência do fenômeno até suas potenciais aplicações como comutador óptico.

O estudo da dinâmica de populações neuronais acopladas tem-se mostrado fundamen-
tal para entender a comunicação entre diferentes regiões cerebrais. Embora a sincronização
de fase seja um fenômeno bastante estudado em redes neuronais, ainda permanece incerta a
extensão dos efeitos da heterogeneidade neuronal na dinâmica do sistema. Apesar de que, em
princípio, a variabilidade neuronal poderia comprometer a sincronização entre regiões cerebrais,
áreas corticais frequentemente exibem sincronização robusta. Deste modo, compreender como
diferentes perfis de variabilidade neuronal impactam o fluxo de informação entre populações
é essencial para elucidar mecanismos de comunicação entre áreas cerebrais distantes. Neste
trabalho, investigamos como a conectividade sináptica, a corrente externa e a heterogeneidade
neuronal influenciam regimes de sincronização em circuitos neuronais biologicamente plau-
síveis. Utilizamos arquiteturas do tipo Transmissor-Receptor (Sender-Receiver), inicialmente
com pares de neurônios e posteriormente com duas populações neuronais. Analisamos fenôme-
nos como sincronização atrasada (DS), antecipada (AS), sincronização a tempo zero (zero-lag,
ZL) e biestabilidade de fase (BI) . Nossos resultados entre pares neuronais indicam que a au-
tapse inibitória atua como moduladora, mas não como condição necessária para a existência de
AS. Mostramos que este regime também pode emergir com variações de condutância excitatória
e corrente externa. Nos modelos de populações neuronais, mostramos que a heterogeneidade
entre neurônios excitatórios (dos tipos regular spiking (RS), intrinsically bursting (IB) e chat-
tering (CH)) e inibitórios (dos tipos fast spiking (FS) e low-threshold spiking (LTS)), que pode
ser modulada por parâmetros de controle do modelo de Izhikevich, altera significativamente a
dinâmica coletiva das populações. Observamos que, dependendo das proporções dos diferen-
tes tipos de neurônios, o sistema pode exibir transições DS-AS via BI e via ZL. Assim, esses
resultados sugerem que a heterogeneidade neuronal atua como um parâmetro de controle local,
capaz de regular transições de sincronização e gerar múltiplos regimes dinâmicos, ampliando a
robustez e a adaptabilidade da comunicação funcional entre áreas corticais.

RESUMO
Vivemos em uma era de rápidos avanços tecnológicos, onde a incessante busca por ino-
vações nos permite vislumbrar maneiras de aprimorar a capacidade de processar e armazenar
informações. Diante da limitação dos computadores clássicos para resolver problemas comple-
xos, surge a necessidade dos computadores quânticos, mais eficientes e viáveis para cálculos
mais complexos. Este trabalho adota a abordagem de usar redes de spin como canais quânti-
cos, uma proposta relevante na computação quântica. Inicialmente, analisamos redes de spins
cristalinas, observando que, à medida que o tamanho da rede aumenta, a probabilidade e a fide-
lidade diminuem, tornando esse sistema inviável para a transmissão quântica em redes curtas.
Introduzimos um protocolo com hopping g < J nas bordas da rede, analisando os regimes de
g ≪ J e g ≲ J. Para g ≪ J, o sistema se comporta como um sistema de dois níveis devido a
subespaços gerados entre o emissor e o receptor, enquanto para g ≲ J, observamos um compor-
tamento balístico semelhante ao movimento de um projétil, onde a informação enviada percorre
toda a rede até chegar ao receptor. A eficiência desses regimes na "velocidade de transmissão
de informação"também foi avaliada. Analisamos também o comportamento da rede com desor-
dem local correlacionada, observando efeitos interessantes. A QST é de péssima qualidade para
desordem aleatória (α = 0), melhora conforme aumentamos a correlação envolvida no sistema.
Concluímos que a correlação na desordem torna o sistema mais robusto, resultando em melhor
qualidade da QST. Permitir essa indução de desordem pode ser mais interessante e viável do
que projetar cadeias altamente específicas, tornando mais complexa a implementação em com-
putadores quânticos. Este trabalho busca incentivar a procura por protocolos de comunicação
quântica em cadeias de spins desordenadas, promovendo o avanço dessa tecnologia inovadora.

Este trabalho apresenta a síntese e a caracterização de matrizes vítreas SNAB com composição nominal 40SiO2.30Na2CO3. 1Al2O3. 29B2O3 (mol% ) nanoestruturadas com Pontos Quânticos (PQs) de Seleneto de Cádmio (CdSe) e dopadas com íons de terras-raras, especificamente Európio (Eu3+) e Disprósio (Dy3+). Foi realizada investigação, sinterização e caracterização de nanocristais semicondutores (CdSe) e os íons lantanídeos. As propriedades estruturais, vibracionais e ópticas foram investigadas por meio das técnicas de Absorção Óptica (AO), Fotoluminescência (PL), Espalhamento Raman e medidas de tempo de vida de luminescência. Os resultados de Absorção Óptica confirmaram a formação e o crescimento dos PQs de CdSe, evidenciados pelo deslocamento da borda de absorção para o vermelho (redshift) e pela redução da energia do band gap conforme o aumento do tempo de tratamento térmico, corroborando o efeito do confinamento quântico. A Espectroscopia Raman revelou picos característicos do modo longitudinal óptico (LO) do CdSe, reforçando a presença das nanoestruturas. As medidas de Fotoluminescência indicaram que os PQs de CdSe atuam como eficientes antenas absorvedoras de luz, transferindo energia para os níveis excitados dos íons de Eu3+ e Dy3+, os quais apresentaram suas emissões características. A análise do tempo de vida de luminescência demonstrou uma redução nos tempos de decaimento com o crescimento dos nanocristais, confirmando a interação eletrônica e a transferência de energia entre o hospedeiro nanoestruturado e os dopantes. Os resultados apontam para o potencial tecnológico desses novos materiais vítreos em dispositivos fotônicos e optoeletrônicos.

Pontos quânticos de carbono (PQCs) é um termo geral usado para designar nanopartículas
carbônicas zero-dimensionais com uma estrutura núcleo-casca rica em domínios π -
conjugados e grupos funcionais na superfície. Suas notáveis propriedades ópticas as tornam
apropriadas para diversas aplicações, tais como nanossensores, biomarcadores e agentes
antimicrobianos. Nesta pesquisa, utilizamos dois PQCs, CD-MR, derivado do azocorante
Vermelho de Metila, e CD-ANS derivado do ácido 5-amino-2-naftalenossulfônico (CD-
5ANS2). As características ópticas do CD-MR foram exploradas na microbiologia, tornado-os
potenciais agentes antimicrobianos e fotossensibilizadores para a Terapia Fotodinâmica
Antimicrobiana (TFA). O surgimento de microrganismos patogênicos resistentes a
medicamentos tornou-se uma preocupação de saúde pública, com demanda por estratégias
para suprimir a sua proliferação nas unidades de saúde. A possibilidade de utilizar o CD-MR
para gerar espécies reativas de oxigênio (ROS) foi analisada e foi verificada uma alta
eficiência quântica de geração de oxigênio singleto. Além disso, a atividade antimicrobiana
do CD-MR foi analisada contra os microrganismos patogênicos Staphylococcus aureus,
Escherichia coli, Candida albicans e Cryptococcus neoformans. Os testes de Kirby-Bauer
mostram que o CD-MR possui atividade antimicrobiana apenas após fotoexcitação a 532
nm. Os efeitos térmicos e de pH na fotoluminescência do CD-ANS foram investigados, bem
como sua sensibilidade à dopagem com íons metálicos, metanol e o defensor agrícola
Metomil. Os resultados indicam uma contribuição relevante de um mecanismo
termicamente ativado para a fluorescência do CD-5ANS2. A sensibilidade à variação no pH,
aos íon metálicos, ao metanol e ao pesticida foi medida e a variação na fotoluminescência
está provavelmente ligada aos estados da superfície da nanopartícula. O efeito de dopagem
do CD-ANS com nitrogênio e enxofre foi verificado e constatamos que a adição desses
heteroátomos afeta as propriedades ópticas do CD-ANS sem causar grandes modificações
na sua estrutura. Por último, os dois PQCs aqui estudados também demonstraram potencial  no uso como biomarcadores, conseguindo penetrar a parede celular das leveduras Candida albicans e Cryptococcus neoformans, exibindo excelente fotoluminescência no ambiente intracelular.

Nesta tese, conduzimos uma investigação teórica e computacional dos modos vibracionais em cavidades ressonantes acustofluídicas com geometria cilíndrica, paredes rígidas e preenchidas com um fluido viscoso newtoniano. O estudo baseia-se na formulação das equações governantes da dinâmica dos fluidos em regime adiabático e linearizado, envolvendo a conservação da massa, do momentum linear e a equação de estado para pequenas perturbações harmônicas. A equação de Helmholtz para a pressão acústica é derivada a partir da linearização das equações de Navier-Stokes, incorporando os efeitos viscosos por meio da imposição da condição de contorno de não-deslizamento nas superfícies confinantes. Esta abordagem resulta em uma modificação da tradicional condição de Neumann para pressão, refletindo o acoplamento viscoso entre o campo de velocidade e a distribuição de pressão na cavidade. Utilizando a separação de variáveis em coordenadas cilíndricas, determinamos soluções analíticas para os modos próprios de pressão, abrangendo excitações com e sem momento angular orbital (vorticidade acústica). A partir desses modos, são obtidas expressões para grandezas acústicas não-lineares de segunda ordem, como a densidade de energia acústica, a força de radiação e o momento angular de spin acústico. O estudo revela que modos axiais e radiais puramente compressivos (sem vorticidade) podem interagir não-linearmente para gerar componente de spin acústico transversal à direção axial, destacando um mecanismo relevante para manipulação acustofluídica tridimensional. Demonstramos que a intensidade desses efeitos não-lineares escala com o quadrado do número de onda de cisalhamento, proporcional à razão entre o raio da cavidade e a espessura da camada limite viscosa. As soluções analíticas são validadas por meio de simulações numéricas realizadas com o método dos elementos finitos no software COMSOL Multiphysics (COMSOL AB, Suécia), tanto em configurações axissimétricas quanto tridimensionais. Os resultados numéricos apresentam excelente concordância com as previsões teóricas, evidenciando a robustez do modelo proposto. Os resultados desta pesquisa oferecem subsídios fundamentais para o projeto e otimização de dispositivos acustofluídicos com aplicações em micromanipulação, separação celular e controle de partículas em microcavidades ressonantes.

O estudo de fenômenos não lineares em sistemas de baixa dimensionalidade é de fun-
damental para uma melhor compreensão do transporte de informação de maneira geral.

Instabilidade modulacional, sólitons e regimes caóticos são investigados em diversas áreas
da física como em óptica não linear e sistemas eletrônicos. Três trabalhos são apresentados

nessa tese, onde ambos abordam a dinâmica de partículas em sistemas não lineares. Em to-
dos, determinamos as respectivas equações de Schrödinger e usamos o método numérico de

Runge-Kutta de oitava ordem para os cálculos numéricos. Função participação, centroide,
desvio médio quadrático e o módulo quadrado da função de onda foram quantidades físicas
usadas que auxiliaram nas investigações. Para o primeiro e segundo trabalho, a condição
inicial usada foi de partículas totalmente estendidas, mais uma pequena perturbação
adicionada apenas no instante inicial em cada sítio da rede. Para o terceiro trabalho, a
condição inicial foi de um pacote delta, ou seja, uma partícula localizada em um único
sítio da rede 1D. No primeiro trabalho, investigamos a dinâmica de pulsos ópticos ou
partículas em uma rede 1D com não linearidade saturada. Assim, mostramos como o
parâmetro que regula a saturação do parâmetro não linear modifica a dinâmica da partícula
nesse sistema. Mostramos como a solução totalmente estendida progride para regimes de
respirações regulares, irregulares e soluções localizadas. Além disso, mostramos como a
saturação influencia nesses regimes e suas transições. Diagramas de fase são apresentados
e evidenciam a influência da saturação na dinâmica. Uma avaliação analítica também é
apresentada e corrobora nossos resultados. No segundo trabalho, investigamos dinâmica
de duas partículas interagentes em um sistema bidimensional não linear. Mostramos que
a interação promove o surgimento de um regime respiratório quando levamos em conta a
interação onsite na dinâmica. Também apresentamos que o valor do parâmetro não linear
crítico acima do qual ocorre o autoarmadilhamento é alterado, sendo um valor menor

comparado com o caso de partículas não interagentes. Com o surgimento do regime respi-
ratório, calculamos os pontos críticos limiares para os três regimes. Mostramos também

que o parâmetro não linear crítico que promove a mudança entre o regime respirante para
o regime autoarmadilhado, possui um comportamento não monotônico com a interação.
Finalmente, mostramos que para valores de interação suficientemente grande, é promovida
a separação entre as partículas durante a dinâmica da função de onda. Já para o terceiro
trabalho, a desordem foi introduzida através de um potencial aleatório correlacionado do
tipo dímero aleatório, onde as energias εA, que aparecem aos pares, e εB. Mostramos que
a presença de não linearidade promove o comportamento não monotônico do exponente de
espalhamento da função de onda em relação ao parâmetro não linear. Assim, a presença
de não linearidade pode favorecer o transporte da partícula em um sistema desordenado.
Por conta disso, a não linearidade promove a transição para o regime subdifusivo para
o caso localizado. Adicionalmente, a medida que a não linearidade aumenta, medimos o
parâmetro crítico onde a função de onda torna-se autoarmadilhada.

A dinâmica de duas partículas quânticas interagindo em uma cadeia fracamente desordenada é
investigada. A interferência quântica espacial entre elas é caracterizada através da estatística
das amplitudes de transição de duas partículas, relacionadas às correlações de Hanbury Brown-
Twiss na óptica. O perfil de flutuação do sinal pode discernir se as partes interagentes estão se
comportando como bósons idênticos, férmions ou partículas distinguíveis. Um regime de speckle
analógico totalmente desenvolvido, exibindo estatísticas de Rayleigh, é alcançado para bósons
interagentes. Desvios em direção a distribuições de cauda longa ecoam correlações quânticas
semelhantes a partículas idênticas não interagentes. No limite de interação forte, os estados
ligados de duas partículas obedecem a distribuições de Rician compostas.

Esta dissertação aborda a análise de sinais cerebrais e sua aplicação em diferentes contextos experimentais. Introduzimos os fundamentos teóricos sobre sinais e séries temporais, bem como as técnicas de captura e armazenamento desses sinais. Em seguida, discutimos a contribuição dos físicos para o estudo da neurociência, focando na análise estatística de séries temporais discretas obtidas de sinais cerebrais durante a realização de diferentes tarefas cognitivas. Detalhamos a aplicação da entropia de Shannon e da complexidade estatística MPR como quantificadores para caracterizar  sinais cerebrais, utilizando a metodologia simbólica de Bandt & Pompe. Descrevemos ainda a implementação da metodologia simbólica de Bandt & Pompe utilizando a linguagem de programação Python. Finalmente, exploramos dois experimentos distintos: um envolvendo tarefas cognitivas visuais realizadas por humanos e outro relacionado a tarefas motoras realizadas por macacos. Mostramos que essas ferramentas de teoria da informação são úteis para caracterizar e distinguir diferentes processos cognitivos, bem como as escalas de tempos mais relevantes para o processamento das informações relativas às diferentes tarefas. 

Os transdutores de Langevin representam dispositivos de alta eficiência capazes de converter energia elétrica em energia mecânica, especificamente convertendo pulsos elétricos em ondas sonoras de ultrassom de alta intensidade no meio circundante. Sua eficácia comprovada, baixo consumo energético e operação ambientalmente amigável têm impulsionado uma variedade de aplicações em diversas áreas nos últimos anos. Essas aplicações abrangem uma ampla gama de atividades, incluindo estampagem e soldagem de tecidos, processos de corte e perfuração, separação de emulsões água em óleo, limpeza ultrassônica e até mesmo em equipamentos hospitalares. Particularmente, em contextos cirúrgicos, é crucial ressaltar que uma série de equipamentos no mercado busca alcançar a excelência na remoção de tumores e procedimentos relacionados à coluna e crânio. Estes dispositivos são desenvolvidos globalmente por empresas líderes como Misonix, Sonopet, CUSA e ARTIS, que se dedicam à criação de sistemas ultrassônicos altamente eficazes para aplicação comercial. O fenômeno central subjacente a esses dispositivos é a geração, crescimento e implosão controlada de microbolhas de gás imersas em líquidos, comumente referido como cavitação acústica. Além disso, as vibrações resultantes dos transdutores desempenham um papel essencial na realização bem-sucedida de procedimentos cirúrgicos. Apesar da complexidade tecnológica envolvida nesses sistemas, o transdutor permanece como o elemento central responsável pela eficiência desses equipamentos. Neste estudo, conduzimos o design e o desenvolvimento de transdutores e seus componentes por meio de simulações numéricas utilizando o software comercial COMSOL Multiphysics®. Em colaboração com a empresa ARTIS, estamos atualmente engajados na criação de novas ferramentas que otimizam o uso do dispositivo ultrassônico em diversas modalidades de tratamento cirúrgico. Em particular, projetamos duas ponteiras que se integram ao transdutor para aplicação em cirurgias envolvendo a remoção de tumores por meio de corte e ablação de tecidos. A caracterização e validação dos transdutores foram realizadas por meio da comparação experimental da curva de impedância elétrica e do deslocamento mecânico gerado pelo dispositivo. A condução deste estudo é de suma importância para o avanço das tecnologias ultrassônicas destinadas a aplicações na área médica.

O estudo de novas tecnologias para diagnósticos é vital para o avanço da ciência e da medicina, um diagnóstico efetivo de doenças deve oferecer informações clínicas sobre a saúde dos pacientes em tempos curtos, precisas, sem a necessidade de longas baterias de exames, como também auxiliar em decisões no tratamento. Este trabalho tem como objetivo estudar e desenvolver novas tecnologias com capacidades diagnósticas minimamente invasivas baseadas em Espectroscopia Raman (ER) em conjunto com um dispositivo acustofluídico impresso em 3D. O dispositivo acustofluídico é capaz de capturar e levitar eritrócitos (Erys) através da força de radiação acústica produzida por ondas ultrassônicas em uma cavidade microfluídica. Quando combinado com ER, permite a investigação das propriedades bioquímicas de Erys, seja em aglomerados ou como Erys único, em tempo real, sem contato com paredes ou substratos. Em nossa aplicação, o sistema opto-acústofluídico foi utilizado para obter o espectro de Erys saudável e pré-aquecido utilizando um laser de 532 nm. Em seguida, aplicamos análise multivariada aos principais componentes dos espectros Raman para revelar diferenças espectrais associadas ao processo de aquecimento. Esta análise identificou pequenas variações nas proteínas seguidas de alterações significativas nas contribuições lipídicas, permitindo-nos distinguir entre os grupos.

Neste trabalho, foram sintetizados nanocristais de óxido de zinco (ZnO) puros e com
diferentes concentrações de ferro (Fe) utilizando um método de síntese controlada para
investigar a influência da incorporação/saturação dos íons de ferro nas propriedades
estruturais, morfológicas, magnéticas e fotocatalíticas do ZnO. A caracterização estrutural foi
realizada por difração de raios-X (DRX), revelando a formação de uma estrutura cristalina
hexagonal wurtzita em todas as amostras, com alteração nos parâmetros de rede em função do
aumento da concentração de ferro, confirmando a incorporação dos íons de Fe na rede do
cristal de ZnO. Além disso, em concentrações iguais e acima de 1,0%, ocorreu a formação de
nanocristais de óxido de ferro, formando um nanocompósito. A análise morfológica, realizada
por microscopia eletrônica de varredura (MEV), confirmou a incorporação de ions de Ferro
na estrutura do ZnO favorecendo o crescimento no comprimento dos bastões de ZnO. As
propriedades magnéticas foram avaliadas por magnetometria de amostra vibrante (VSM),
onde foi observada a transição de comportamento diamagnético, típico do ZnO puro, para um
comportamento ferromagnético em amostras dopadas com ferro, especialmente em
concentrações mais elevadas. Além disso, as propriedades fotocatalíticas dos nanocristais
foram testadas na degradação de corantes orgânicos sob irradiação de luz ultravioleta (UV).
Os resultados indicaram que nesta metodologia a dopagem com ferro piorou a eficiência
fotocatalítica do ZnO. Este estudo evidencia a importância da investigação do efeito da
concentração de ferro na modificação e aprimoramento das propriedades de nanocristais de
ZnO, mostrando seu potencial para aplicações em dispositivos de spintrônica e magnéticos.
Os resultados apresentados fornecem uma base sólida para futuras pesquisas sobre a
otimização das propriedades funcionais de nanocristais de ZnO com ferro, demonstrando a
faixa em que ocorre apenas dopagem e outra que favorece a formação do nanocompósito
contendo oxido de ferro.

A compreensão dos fenômenos de transporte de ondas de magnetização em meios com impurezas é fundamental para o desenvolvimento da spintrônica, uma tecnologia análoga à eletrônica, que explora o grau de liberdade do spin dos elétrons. Estudamos o espalhamento de mágnons ferro e antiferromagnéticos unidimensionais por um defeito de ligação. Consideramos um defeito com acoplamento de troca $J_1$, anisotropia transversal $\Delta$ e interação Dzyaloshinskii–Moriya $D$. O defeito de ligação conecta duas cadeias de spins laterais com primeiros vizinhos com acoplamento de troca isotrópico de Heisenberg $J$. O defeito de ligação é responsável por um acoplamento de Heisenberg anisotrópico e uma interação antissimétrica do tipo Dzyaloshinskii-Moriya. Dentro de uma abordagem semiclássica, a teoria do espalhamento estacionário é usada para calcular os espectros de transmissão de excitações de mágnons em função dos parâmetros de acoplamento no defeito de ligação. Comparamos as propriedades espectrais de mágnons ferro e antiferromagnéticos. Uma banda plana de transmissão transparente ocorre para uma superposição particular de valores dos acoplamentos de defeitos anisotrópicos e antissimétricos. Além disso, revelamos um modo transparente de mágnons ferromagnéticos em uma região do espaço de parâmetros de acoplamento do defeito que está ausente no caso de mágnons antiferromagnéticos.

Este estudo se dedica à investigação da resposta termo-óptica e não linear de fluidos complexos, tais como cristais líquidos, pontos quânticos de carbono e corantes em diversos solventes. Utilizando a técnica de z-scan resolvida no tempo, exploramos o impacto da adição do ponto quântico de carbono derivado do cloreto de dansila (CD-DsCl) no coeficiente não linear refrativo em amostras planares de cristal líquido. No estudo da adição dos CD-DsCl em cristais líquidos, analisamos a dependência da resposta óptica não linear em relação à temperatura, especialmente nas proximidades das transições de fase esmética-A-nemática e nemática-isotrópica. Também investigamos os efeitos de um campo elétrico externo nessas amostras. Nossos resultados preliminares indicam que as amostras de líquido-cristalinas dopadas com pontos quânticos de carbono podem exibir uma resposta óptica não linear aprimorada, dependendo da intensidade do campo externo aplicado. Este estudo contribui para a compreensão dos fenômenos ópticos não lineares em sistemas de cristais líquidos dopados com pontos quânticos de carbono. Também investigamos o efeito de solventes nas propriedades ópticas não lineares das formas tautoméricas do corante alaranjado de metila por meio de abordagens experimentais. Nossos resultados mostram que na presença de diferentes solventes, o alaranjado de metila apresenta um comportamento óptico não linear negativo, e foi possível observar um deslocamento em sua absorção linear para o vermelho (red shift) à medida que a polaridade do solvente aumenta. Esse trabalho contribui
para o avanço da compreensão da física básica dos compostos orgânicos.

A busca por elementos abundantes na terra e não tóxicos são essenciais para a fabricação de dispositivos ópticos sustentáveis. Neste contexto, nanocristais (NCs) semicondutores magnéticos diluídos (SMD) de SnTe e Sb₂S₃ dopados com concentração xMn embebidos em vidro hospedeiro foram sintetizados, pelo método de fusão. A análise térmica diferencial mostra evidências do pico de cristalização da fase Sb₂S₃ e alterações nas temperaturas de transição vítrea e de cristalização do vidro hospedeiro com a presença de NCs Sb₂S₃ dopados com xMn. Imagens de microscopia eletrônica de transmissão evidenciaram a formação de NCs SnTe e Sb₂S₃ dopados com concentração xMn com tamanho crescente (2,1 à 3,8 nm) para NCs Sb₂S_3, em função da concentração (x = 0,00 à 0,40), bem como, a formação de PQs de SnTe com tamanho médio de 5 nm, respectivamente. O padrão de difração de raios X e a difração de elétrons de área selecionada (SAED) evidenciaram a estrutura cristalina de NCs Sb₂S₃ e de PQs de SnTe, respectivamente. Análises de espectroscopia de energia dispersiva de raios X sugere os elementos precursores S, Sb e Mn dos NCs SMD de Sb₂S₃, bem como, Sn, Mn e Te dos PQs SMD de SnTe. Medidas de microscopia de força atômica e magnética mostraram os padrões de contraste magnético, provenientes da incorporação do íon Mn na estrutura do Sb₂S₃. O Espectro de ressonância paramagnética eletrônica confirma a presença dos íons Mn²⁺ (3d⁵) localizados no campo cristalino dos semicondutores Sb₂S₃ e SnTe, devido as seis transições hiperfinas, além do mais, espectros de RPE indicaram a incorporação de íons de Mn²⁺ no núcleo e na superfície da rede cristalina de PQs de SnTe. O redshift do modo vibracional Raman (¹A_g), com a crescente concentração xMn, dá fortes evidências da presença de íons Mn²⁺ em vacâncias de enxofre (V_S) na célula unitária do Sb₂S_3, bem como, o blueshift nos modos vibracionais A₁ e E_TO dão evidências da presença de íons de Mn²⁺ em sítios da célula unitária cúbica de PQs de SnTe. Medidas de espectroscopia de absorção óptica e fotoluminescência (FL) para NCs Sb₂S₃ dopados com xMn mostram o redshift sutil sintonizável do band gap e a recombinação excitônica na região verde-vermelho, com o aumento da concentração x. A FL confirma que os íons Mn²⁺ dopantes preenchem V_S2 que são dominantes no Sb₂S₃. Portanto, a posição dos estados de energia após crescente concentração de íons dopantes Mn²⁺ dá origem a um melhor discernimento da luminescência para um futuro cenário de pesquisas e aplicações nanotecnológicas que envolvam NCs SMD sustentáveis.

A técnica aditiva de Polimerização via Absorção de dois Fótons (P2F) tornou-se um excelente método de microfabricação 3D dentre os muitos processos existentes, por permitir a construção de microestruturas tridimensionais com elevada resolução espacial da ordem submicrométrica, com alta complexidade geométrica e com utilização mínima do material fotossensível. Esta poderosa ferramenta tem atraído o interesse de diversas áreas da ciência, incluindo a área da engenharia de tecidos com aplicação na fabricação de arcabouços tridimensionais para cultura celular. Estes microambientes são projetados para mimetizar ambientes in vivo e expressar suas características mais importantes possibilitando o estudo do comportamento celular e o tratamento de doenças com teste de fármacos. As resinas fotossensíveis são a matéria prima para construção dos arcabouços e, embora exista uma ampla disponibilidade destes materiais para estudos biológicos, há uma grande preocupação em tornar as fotoresinas compostos biocompatíveis e com reduzida citotoxicidade. Neste trabalho, os resultados obtidos demonstraram que todas as fotoresinas sintetizadas demonstraram biocompatibilidade aceitável. Em destaque, a amostra com TiO₂ manifestou baixa citotoxicidade e alta taxa de proliferação celular que se manteve superior ao controle durante 48 h. As propriedades biomecânicas dos osteoblastos em contato direto dos arcabouços circulares exibiram o módulo de Young significativamente maior quando comparado as células semeadas sobre o arcabouço retangular e superfície planas. Os resultados evidenciados por observações ópticas e espectroscópicas demonstraram que é possível regular as propriedades físico-químicas, incluindo rugosidade moderada, aumento da hidrofilicidade e surgimento de grupos funcionais no substrato polimérico tratado com solução salina tamponada com fosfato (PBS) para melhorar a adesão de células epiteliais pulmonares. Foi demonstrado que o polímero funcionalizado com NPs de própolis vermelha exibiram um efeito antibacteriano significativo contra S. aureus. Os compostos fenólicos encontrados nas amostras poliméricas provocam o efeito antibacteriano, como confirmado pelo FTIR. Os arcabouços microgrooves paralelo e circular fabricados por P2F permitem liberação controlada de NPs de própolis ao longo do processo de cicatrização.

A sincronização de sistemas não lineares tem sido amplamente estudada em
diversos sistemas físicos e biológicos. Em particular, um tipo não usual de sincroniza-
ção, chamada sincronização antecipada (AS, do inglês anticipated synchronization ),
foi descoberta por Voss entre sistemas dinâmicos acoplados unidirecionalmente.
Este regime de AS pode ocorrer quando um sistema dinâmico “transmissor"descrito
por um conjunto de equações diferenciais ordinárias está acoplado unidirecionalmente a um sistema “receptor"descrito pelas mesmas equações mas que está sujeito a uma retroalimentação atrasada e negativa. Nesses casos, AS pode ser caracterizado
por uma diferença de fase negativa entre o transmissor e o receptor. Recentemente
foi reportado que a atividade elétrica de regiões corticais do cérebro de macacos
pode exibir este tipo de sincronização durante a realização de tarefas cognitivas e
motoras. Neste trabalho, estudamos um modelo de populações de neurônios de
Izhikevich que pode apresentar tanto AS como o regime usual de sincronização com
atraso (DS, do inglês delayed synchronization), caracterizado por uma diferença de
fase positiva. Neste modelo cada neurônio recebe um ruído externo, simulando sinapses excitatórias vindas de outras regiões cerebrais, que obedece uma distribuição de Poisson. Também estudamos o efeito do acoplamento bidirecional adicionando sinapses da população receptora para a emissora. Mostramos que, para um conjunto de parâmetros biologicamente plausíveis, este modelo apresenta um regime bi-estável entre DS e AS. Essa bi-estabilidade cortical pode estar relacionada a processos cognitivos de percepção biestavel de estímulos auditivos ou visuais como reportado recentemente em experimentos utlizando magnetoencefalograma. Além disso, nosso modelo pode apresentar sincronização com fase zero e regimes de deriva de fase, quando as populações não estão sincronizadas. A diversidade nas relações de fase entre regiões corticais com atividade oscilatória tem sido verificada em diversos experimentos eletrofisiológicos. Verificamos que no nosso modelo a diversidade de fase depende da relação entre as condutâncias sinápticas da população receptora, dos acoplamentos entre as populações, e do ruído externo.

Neste trabalho, estudamos os efeitos da acustofluídica em ensaios de imunoaglutinação por
meio da reação de aglutinação de partículas de látex revestidas com Gama-Globulina anti-
PCR. Utilizamos um chip de acustofluídica composto por microcanais e uma microcavidade
acústica, na qual as partículas são levitadas e aglomeradas nas regiões centrais devido à
força de radiação. Realizamos teste de aglutinação no chip de acustofluídica utilizando o
kit denominado BIOLÁTEX PCR para caracterização do chip. Inicialmente, investigamos
os padrões de aglutinação formados em uma lâmina por meio de microscopia óptica.
Em seguida, analisamos como esses padrões se comportavam dentro da microcavidade
acústica, investigando as reações entre antígenos e anticorpos e as condições necessárias
para essa reação, além de avaliar o chip de acustofluídica em parâmetros de repetibilidade,
reprodutibilidade, limite de detecção e sensibilidade. Demonstramos que os sistemas
acustofluídicos têm um grande potencial para análises clínicas, especialmente para a reação
entre antígenos e anticorpos, aumentando a interação entre esses componentes. Observou-
se, por meio do teste de aglutinação no chip, uma diminuição significativa no tempo de
reação e uma maior estabilidade dos aglutinados dentro da microcavidade. Apresentou
um limite de detecção correspondente a 187,5 pg/μL, o que é aproximadamente 32 vezes
superior em relação ao teste convencional. Isso possibilita uma maior sensibilidade do
teste. O chip de acustofluídica possui características únicas que permitem sua aplicação
nas ciências da vida, na área de diagnósticos clínicos, oferecendo resultados com grande
potencial.

A necessidade urgente de fontes de energias limpas e sustentáveis tem impulsionado a
pesquisa pelo desenvolvimento de tecnologias que gerem energia a partir de fontes
renováveis, como no caso das células solares (CSs) que convertem a luz solar em energia
elétrica. Contudo, a eficiência destes tipos de dispositivos ainda é relativamente baixa,
como ocorre nas CSs à base de silício, em que a região onde são mais eficientes
(infravermelho-IR) a emissão solar é menor, quando comparada às emissões do Sol que
ocorrem no UV-visível. Assim, o objetivo deste estudo foi investigar combinações de íons,
principalmente terras raras (TRs), capazes de converter fótons de alta energia (UV-Visível)
em fótons de baixa energia (na região do IR, em torno de 980 nm) visando aumentar a
eficiência das células solares de silício. Portanto, o objetivo principal foi investigar as
propriedades luminescentes de nanopartículas (NPs) dopadas com íons TRs e outros e seu
potencial para converter fótons do UV-Visível para o IR. Nesse estudo foram utilizados os
seguintes íons: Yb 3+ (Itérbio), Er 3+ (Érbio), Nd 3+ (Neodímio), Ce 3+ (Cério), Gd 3+ (Gadolínio), Mn 3+
(Manganês) e Tm 3+ (Túlio). As caracterizações ópticas das NPs, que foram sintetizadas,
ocorreram por meio da obtenção de espectros de excitação e emissão. Foram utilizadas NPs
dopadas com dois (codopadas) e três (tridopadas) íons. A ideia foi buscar quais íons podiam
absorver fótons com comprimentos de onda na região UV-visível e transferir sua energia
para o íon Yb 3+ , para assim, gerar emissões no IR (~980 nm). Como resultados, em geral, foi
obtido que as NPs codopadas (X 3+ ,Yb 3+ ) apresentaram transferências de energias (TEs)
eficientes entre os íons X 3+ escolhidos e o Yb 3+ . Contudo, na amostra codopada com Mn 3+ e
Yb 3+ não foi evidenciada TE, embora o Mn 3+ tivesse apresentado uma absorção intensa na

região desejada. Com relação as amostras tridopadas (X 3+ ,Nd 3+ ,Yb 3+ ), a inclusão do íon Nd 3+
como intermediário para a TE entre algum íon X 3+ escolhidos e o Yb 3+ não se mostrou algo
vantajoso, pois, resultou em uma diminuição da emissão do Yb 3+ . No entanto, quando o Nd 3+
foi combinado com o Ce 3+ e o Yb 3+ , o sistema apresentou uma ampla região de absorção
dentro do espectro desejado (300 a 600 nm), mostrando ser um sistema interessante para
estudos futuros. Em suma, os resultados aqui obtidos indicam que as NPs dopadas com íons
TRs têm o potencial de melhorar a eficiência das CSs de silício, contudo, tal possibilidade
ainda deve ser minunciosamente investigada.

 propagação de ondas acústicas em partículas é um fenômeno complexo que envolve a interação Onda-Partícula, resultando em reflexão, transmissão e espalhamento da energia acústica. O estudo do espalhamento acústico envolve a análise das soluções da equação de Helmholtz, considerando condições de contorno e a expansão em ondas parciais. Essa análise nos permite compreender como partículas interagem com ondas acústicas e contribuem para a propagação e espalhamento da energia acústica. A maioria das análises teóricas sobre espalhamento e força de radiação acústica Frad (força estacionária causada pela mudança linear do fluxo de momento durante o espalhamento de uma onda acústica por uma partícula) em fluidos assume que as partículas têm forma esférica, mas, essa simplificação não representa todas as situações da realidade. A forma esférica é considerada uma forma geométrica idealizada, onde a partícula é simétrica em todas as direções, essa suposição simplifica o problema ao permitir que equações matemáticas mais simples sejam aplicadas para descrever o comportamento da partícula em resposta à radiação acústica. Ao considerar partículas com formas não esféricas, as técnicas analíticas exatas podem se tornar impraticáveis. Nesses casos, são necessárias abordagens numéricas mais sofisticadas, como métodos de elementos finitos, métodos de diferenças finitas ou métodos de elementos de contorno, para resolver o problema de espalhamento e obter resultados precisos e realistas. Aqui, uma abordagem semi-analítica é introduzida para lidar com partículas axissimétricas de subcomprimento de onda (limite de espalhamento de Rayleigh) imersas em um fluido ideal isotrópico. Os coeficientes de espalhamento que refletem os modos monopolo e dipolo são determinados por meio da resolução numérica do problema de espalhamento. Nosso método é comparado com o resultado exato para uma esfera rígida de subcomprimento de onda em água, uma esfera fluida e um sólido viscoelástico, além disso estendemos nossa análise para um esferóide, geometria que se aproxima da esfera porém envolve complicações analíticas que tornam as soluções exatas mais complicadas. Esses estudos são fundamentais para diversas aplicações Biomédicas, que usam técnicas como aprisionamento de partículas, levitação e pinças acústicas, entre outras. Técnicas para imobilizar partículas e células em sistemas microfluídicos são muitas vezes necessários no conceito da tecnologia de laboratório dentro de um chip (Lab-On-Chip) onde é comum partículas com dimensões muito menores do que o comprimento de onda acústica, conhecido como regime de espalhamento Rayleigh, encontrado em dispositivos de Acustofluídica.

O presente estudo é dedicado à investigação de materiais orgânicos fotoluminescentes que são sensíveis às condições do meio, visando seu uso em aplicações de sensoriamento e imagem. Quatro sistemas diferentes são investigados: um derivado de ditienilpirrol contendo o fuoreno como substituinte (SNSFCA), um ponto quântico de carbono obtido a partir de cloreto de dansila (CD-DsCl), um ponto quântico carbono sintetizado a partir de um corante azóico (CDMR) e um composto polimérico de álcool polivinílico (PVA) e um ponto quântico de carbono. Usando espectroscopia UV-vis transiente e estacionária, mostramos que o SNSFCA diluído em clorofórmio sofre fotopolimerização sob fotoexcitação, que é caracterizada por mudanças nos parâmetros físicos do mecanismo fotoluminescência. Com relação ao estudo de pontos quânticos de carbono derivados de cloreto de dansila, são analisados como as condições ambientais afetam a fotoluminescência do CD-DsCl, com ênfase nos efeitos de temperatura e pH. Nossos resultados revelam que CD-DsCl exibe uma fluorescência retardada termicamente ativada, que está associada a um cruzamento intersistema reverso devido à pequena lacuna de energia entre os estados excitados singleto e tripleto. A ocorrência de um cruzamento intersistema no CD-DsCl é explorado para analisar a geração de espécies reativas de oxigênio (ROS) de tais nanopartículas. Visando o uso de efluentes de corantes como precursores de carbono, também estudamos a síntese de pontos quânticos de carbono a partir do azocorante vermelho de metila (CDMR). Usando o método de síntese hidrotérmica, obtivemos pontos quânticos de carbono altamente dopados com nitrogênio, que apresentam emissão dependente do excitação e comportamento de supressão térmica da fluorescência. Usando microscopia confocal de fluorescência, analisa-se a possibilidade de usar CDMR na aplicação de bioimagem, considerando as células HeLa como a sonda biológica. Além disso, estudamos os efeitos da adição de CDMR nas propriedades ópticas de filmes de PVA. A partir de medições de Z-scan resolvidas no tempo, investigamos como a concentração de CDMR afeta o coeficiente termo-óptico e a difusividade dos filmes poliméricos. Os efeitos da matriz polimérica nsobre as propriedades de fluorescência do CDMR também são investigados.

O espalhamento de luz é um fenômeno físico muito importante quando o assunto é o estudo da interação radiação-matéria. Tal fenômeno pode ser abordado tanto para descobrir padrões de espalhamento de certos materiais, como a determinação da estrutura cristalina utilizando raios X, quanto para produzir materiais com características específicas de espalhamento que produzam aplicações úteis, como os metamateriais. Do ponto de vista mais formal da teoria, as diversas equações nem sempre oferecem soluções analíticas e são, na maioria dos casos, bem intratáveis. Portanto, é comum recorrer a métodos de aproximação quando buscamos resolver problemas de espalhamento. Dentre eles, destaca-se o método perturbativo, que consiste em assumir que o campo espalhado pode ser escrito como uma série de potências infinita. O problema é então substituído por vários outros menores, presumivelmente mais tratáveis, que permitem encontrar soluções aproximadas para uma série de casos de interesse físico. A série de Born é a mais comumente utilizada para representar o campo espalhado nesses problemas. Para espalhamentos em que a luz interage fracamente com o material (espalhamento fraco), o truncamento dessa série infinita no primeiro termo com potência não nula (primeira aproximação de Born) já representa uma boa aproximação da solução do problema. Todavia, para espalhamentos onde a luz interage fortemente com o material (espalhamento forte), observamos que a primeira aproximação de Born falha em descrever o resultado. Essa fragilidade da aproximação de Born ocorre tanto em materiais hermitianos quanto não-hermitianos, sendo, algumas vezes, mais acentuado nesses últimos. Segue daí a necessidade de buscarmos métodos aproximativos que forneçam bons resultados tanto para espalhamentos fracos quanto para espalhamentos fortes, bem como para qualquer tipo de material. Os aproximantes de Padé surgem como uma ferramenta promissora para esse fim, uma vez que usualmente geram regiões de convergência maiores quando comparadas com a respectiva série de Born. Neste trabalho, aplicamos os aproximantes de Padé para uma série de problemas de interesse físico. Para certas escolhas de parâmetros, a substituição da solução analítica pela série de Born tende a divergir. A partir da análise realizada verificamos que os aproximantes de Padé são uma ferramenta extremamente útil para descrever o espalhamento de luz tanto em regimes fracos quanto em regimes fortes, bem como em materiais não-hermitianos.

Os campos acústicos médios de força torque de radiação acústica, decorrem da interação não linear de uma onda acústica harmônica no tempo com uma partícula. Esses fenômenos são amplamente utilizados em acustofluídica, na manipulação de micropartículas como células e microrganismos. Aqui destacamos as contribuições de modelos numéricos desenvolvidos através do método de elementos finitos utilizados, primeiramente, na validação de um modelo analítico da interação linear com partículas esferoidais de sub comprimento de onda, e posteriormente, na complementação de um modelo semi-analítico que descreve os campos acústicos médios em uma partícula axissimétrica qualquer. No primeiro trabalho, as expressões analíticas para a força e torque de radiação acústica em um esferóide rígido de subcomprimento de onda são obtidas na aproximação de dipolo do espalhamento, onde a força possui uma componente gradiente de uma componente de espalhamento, enquanto o torque é dado tem termos de uma contribuição devido ao momento e outra devido ao spin acústico. Comparamos os resultados numéricos e analíticos, utilizando um campo acústico composto por duas ondas planas crudas. No trabalho seguinte, foi proposto um método semi-analítico de notável eficiência na obtenção dos campos médios de força e torque de radiação acústicos exercidos em qualquer partícula axissimétrica de subcomprimento de onda, em um campo acústico ordinario. Contornando, tanto as limitações dos métodos analíticos, restringidos a problemas com simetria em relação a um dado sistema de coordenadas, quanto às limitações dos métodos puramente numéricos, que demandam muito tempo e poder computacional para simular o comportamento da partícula ao longo do campo acústico. Neste trabalho, Os campos acústicos médios são dados em função de coeficientes de espalhamento referentes aos modos de monopolo e dipolo, os quais são calculados numericamente em uma dada configuração simplista, e depois são utilizados para generalizar os resultados para qualquer campo incidente. Comparamos nosso método com um resultado exato para uma esfera rígida de subcomprimento de onda em água, bem como demonstramos o potencial da nossa metodologia, apresentando um exemplo de aplicação mais realista utilizando um glóbulo vermelho imerso no plasma sanguíneo sob a atuação de uma onda ultrassônica estacionária.

As pesquisas sobre nanotermômetros luminescentes (NTLs) estão em constante
crescimento devido à necessidade de leitura e do controle da temperatura de diversos
processos fisiológicos que ocorrem, dentre outros, em sistema biológicos tais como
tecidos, células e organismos vivos, possibilitando diagnóstico e tratamento de doenças.
Nesse sentido, as nanopartículas (NPs) dopadas com terras raras têm se destacado por
apresentar diversas vantagens como possuir uma ampla faixa espectral do ultravioleta ao
infravermelho. Assim, elas possuem propriedades luminescentes dentro das três janelas
biológicas (JBs), que são regiões onde a autofluorescência, dispersão e absorção de luz
pelos tecidos biológicos são minimizados, permitindo menor influência do ambiente sob
estudo. Nesta tese, exploramos emissões e excitações nas JBs, pois ambas são de extrema
importância. O foco principal do nosso estudo foram as emissões/excitação no
infravermelho de ondas curta (do inglês Short-wave infrared- SWIR), que opera
basicamente de 0,7 a 2,5 μm, principalmente na faixa da JB-II (1,0 – 1,35 μm) e JB-III
(1,5 – 1,9 μm). No entanto, em uma parte inicial de nosso trabalho, que tinha como foco
os efeitos da engenharia de estrutura core-shell, exploramos as emissões na JB-I (0.65 –
0,94 μm) sob excitação no mínimo da JB-I. Nessa parte demonstramos que a engenharia
core-shell, a qual permite a separação espacial dos elementos emissores e, portanto, um
controle dos processos de transferência de energia entre íons e íons para defeitos, tem um
papel importantíssimo para manter a forma espectral das emissões das NPs na presença
de material biológico. Apesar das aplicações promissoras dos NTLs, surgiram
preocupações sobre sua confiabilidade devido às distorções espectrais induzidas por
tecidos que estão presentes mesmo na JB-II que tem sido bastante explorada
recentemente. Nós presentamos uma solução inovadora para este problema,
demonstrando a eficácia de deslocar a faixa de operação destes NTLs para a JB-III.
Através de evidências experimentais usando nanopartículas de CaF2 tri-dopadas com itérbio, érbio e túlio, demonstramos que os espectros de luminescência adquiridos na JB-III são minimamente distorcidos pela presença de tecido, abrindo caminho para uma termometria de luminescência confiável. Além disso, a análise avançada (Regressão Linear Múltipla) dos espectros de emissão permite obter incertezas térmicas de subgrau.

Ciente da forte absorção da água na região espectral entre as JBs II e III (1,4 e 1,5 μm),
exploramos NPs de LaF3 monodopadas com Tm3+ como um potencial sensor de umidade
por meio do uso das emissões em 1230 (na JB-II) e 1470 nm. Os resultados mostraram
uma redução maior que 97% da intensidade de emissão em 1470 nm com a presença de
uma película de água de 2 mm, resultando em uma sensibilidade relativa entre 0,083 –
0,125 %μm-1 para as menores películas de água, demonstrando ser um potencial sensor luminescente de umidade. Experimentos estão em andamento para um estudo comparativo com sensores de umidade comerciais e outros.

O ultrassom é uma modalidade de imagem clínica segura, não invasiva e econômica amplamente utilizada em diagnóstico médico e ensaios não-destrutivos. Porém, apesar de todos os avanços atuais, devido a sua natureza clássica, a resolução lateral de sistemas de imagem por ultrassom é limitada a um comprimento de onda do feixe incidente. Essa limitação é conhecida como limite de difração. Feixes superfocalizados gerados por lentes em forma de esfera têm chamado a atenção devido à sua simplicidade e eficácia na produção de imagens de alta resolução e na tarefa de vencer o limite de difração. Esses feixes são gerados no lado de sombra da lente após o espalhamento de um campo de ultrassom incidente. Devido à dependência desses feixes com os parâmetros mecãnicos das lentes, um estudo detalhado das propriedades da lente é necessário para otimizar os sistemas e aplicações em imageamento de alta resolução. Assim, a presente dissertação visa o estudo paramétrico das propriedades mecânicas de lentes acústicas do tipo core-shell por meio de simulações numéricas. Para a realização de tal estudo, utilizamos o Método de Elementos Finitos (MEF) por meio do software comercial COMSOL Multiphysics. Todas as simulações foram realizadas com a lente submersa em um fluido ideal e irradiada por uma onda plana com frequência de 1MHz e comprimento de onda λ = 1,49 mm, onde variamos as propriedades mecânicas e as dimensões da lente core-shell. Nossas simulações utilizaram os módulos Pressure Acoustics, Frequency Domain e Solid Mechanics, onde em seguida foram calculados os parâmetros característicos dos feixes superfocalizados gerados. Nossos resultados mostraram que os parâmetros de feixes gerados com uma casca de Rexolite e núcleos de fluidos são mais sensíveis em comparação com núcleos metálicos, de forma que os primeiros possuem maior versatilidade em termos de aplicações em sistemas de alta resolução. Variando o raio do núcleo e a espessura da casca, obtivemos variações expressivas dos parâmetros dos feixes. Este estudo pode ser uma ferramenta útil para projetar novos transdutores de elemento único para aplicações em sistemas de imagem de alta resolução.

Neste Trabalho, estudamos a dinâmica de um elétron em um canal unidimensional desordenado. O formalismo empregado baseia-se na solução da equação de Schrödinger através do operador de evolução temporal, onde o hamiltoniano, que é explicitado em forma matricial, considerando-se a base dos orbitais, é diagonalizado computacionalmente. Apesar do alto custo computacional, os métodos numéricos empregados possibilitam realizar uma análise precisa da dinâmica do elétron, uma vez que estamos lhe dando com a solução formal da equação de Schrödinger. O potencial desordenado inserido no hamiltoniano, possui uma correlação de longo alcance. O cálculo empregado, permite-nos entender a natureza dos estados do modelo proposto, a partir do uso das propriedades de localização discutidas ao longo do texto, variando o comprimento de correlação do potencial desordenado, além de verificar se o sistema em questão é um bom candidato a realizar transferência de estados quânticos. Também realizamos cálculos numéricos que envolvem as propriedades de transporte, para o canal de átomos propostos, permitindo-nos encontrar com precisão alguns parâmetros ajustáveis que nos possibilitem encontrar maior fidelidade possível em uma transferência de estados quânticos.

As caminhadas quânticas têm sido investigadas devido a sua
aplicabilidade na modelagem de computadores quânticos. Esses
computadores utilizam qubits como unidades de informa ̧c ̃ao e podem
ser melhores que os computadores atuais para certas tarefas, como por
exemplo a simulação de sistemas físicos. Devido a sua escala e
necessidade de precisão, ́e importante saber como a presença de ruídos
nesses dispositivos interfere na velocidade de transporte da informação.
Assim, investigamos caminhadas quânticas com a presença de desordem.
Essa desordem pode ser invariante no tempo, mas variar no espaço, como
também o contrário: uma desordem invariante no espaço mas que varia
no tempo. No primeiro caso a literatura relata a ocorrência da localização
de Anderson, enquanto que no segundo o regime da caminhada se torna
difusivo. Investigamos numericamente esses dois casos com o acréscimo
de uma correlação do tipo dímero aleatório. Os resultados obtidos
mostram que a presença da correlação leva a caminhada a um regime
superdifusivo em ambos os tipos de desordem.

Introdução: O Zika Vírus (ZIKV) é considerado um grande problema de saúde pública, devido a sua capacidade de atravessar a barreira placentária e infectar o feto, causando uma condição chamada de Síndrome Congênita do Zika Vírus. Embora, atualmente, as epidemias de ZIKV tenham cessado, a infecção ainda merece grande atenção, pois gera uma doença que envolve gastos públicos a curto, médio e longo prazo e que apesar dos esforços científicos realizados nos últimos anos, ainda não possui biomarcadores, tratamento ou profilaxia conhecidos, desse modo é de grande relevância a pesquisa da patogênese viral no período gestacional, os quais podem fornecer informações importantes e alvos que possam ser direcionados terapeuticamente, evitando a passagem do ZIKV pela placenta.

Objetivo: Usar a espectroscopia Raman para investigar os aspectos imunológicos e moleculares associados à fisiopatologia da infecção gestacional pelo ZIKV em diferentes modelos experimentais placentários in vitro.

Métodos: Células HTR-8/SVneo derivadas do primeiro trimestre de gestação, cultura primária de células do citotrofoblastoextraviloso (CTEV) e explantes placentários a termo foram infectados com uma cepa africana (MR766) e uma cepa asiática (PE243) do ZIKV e a resposta imunológica foi analisada, através da análise dos espectros Ramam.

Resultados: Explantes placentários foram infectados apenas com a cepa PE243 e apresentaram aumento da expressão gênica de IFN-α (p < 0,05), bem como da secreção de IL-6 (p < 0,05) e IL-8 (p < 0,05), embora nenhuma alteração na secreção de IFNs tenha sido encontrada. As células HTR-8/SVneo foram infectadas por ambas as cepas (72,2% para MR766 e 80,2% para PE243), mas não apresentaram alterações na expressão gênica nem na secreção de IFNs. Enquanto as células CTEV também foram infectadas com ambas as cepas (63,8% para MR766 e 66,5% para PE243), mas apresentaram secreção aumentada de IFN-α2 (p < 0,0005), IFN-λ1 (p < 0,01) e IL-6 (p < 0,01) após infecção por PE243, e apenas aumento de IFN-λ1 (p < 0,05) após infecção por MR766. A sinalização pelas moléculas analisadas diferiu apenas na infecção por PE243, que aumentou a expressão de p-IRF3 (p < 0,05) e IRF9 (p <0,05), enquanto p-STAT-2 permaneceu inalterada após a infecção com ambas as cepas. Conclusões: A resposta ao ZIKV é distinta em diferentes idades gestacionais e a depender da cepa viral. No fim da gestação, as células CTEV apresentam um panorama diferente de outros modelos celulares, conseguindo produzir alguns IFN e mantendo vias de resposta antiviral ativas, o que pode dificultar a passagem do vírus para o feto.

A termometria luminescente continua sendo uma importante área de pesquisa devido à crescente demanda por sensores de temperatura cada vez menores, como no caso dos nanotermômetros, e que sejam cada vez mais eficientes, por exemplo, que possuam uma maior emissão e sensibilidade térmica relativa. Com base nisto, desenvolvemos neste trabalho a caracterização estrutural e luminescente de matrizes hospedeiras à base de óxido de titânio, mais especificamente, trititanato de sódio (Na₂Ti₃O₇) e hexatitanato de sódio(Na₂Ti₆O₁₃), dopadas com íons de Eu³⁺, para investigar seu potencial uso como termômetros luminescentes. Foram utilizadas quatro concentrações de Eu³⁺: 0,5; 1,0; 5,0 e 10,0 mol%. Além disto, as amostras foram submetidas a quatro diferentes temperaturas de tratamento térmico (TT): 250 °C, 500 °C, 650 °C e 800 °C. O objetivo foi investigar a influência da dopagem com Eu³⁺ e do TT nas propriedades estruturais e luminescentes dessas amostras. Como resultado, de modo geral, obtivemos que nas amostras não dopadas tivemos uma mistura de fases que não foram identificadas. Já nas amostras dopadas com Eu³⁺, foi obtido que a incorporação do Eu³⁺ favoreceu a formação da fase Na₂Ti₆O₁₃. Também foi observado que o aumento da temperatura de TT fez com que elas passassem de uma configuração de fase amorfa, com a mistura das fases Na₂Ti₃O₇ e Na₂Ti₆O₁₃, para uma fase pura cristalina, correspondente a fase Na₂Ti₆O₁₃na temperatura de TT de 800 °C. Em relação as propriedades luminescentes, foi obtido que, de forma geral, as amostras TT à 250 °C, 500 °C e 650 °C que apresentaram a maior luminescência foram aquelas dopadas com 10,0 mol% de Eu³⁺. Contudo, para a temperatura de TT de 800 °C a maior luminescência observada foi na amostra dopada com 5,0 mol% de Eu³⁺, cuja máxima sensibilidade térmica relativa obtida foi de aproximadamente 0,34 %C^-1 em 25 °C, o que é um valor comparável a outros materiais luminescentes presentes na literatura. Assim, estas amostras se mostram como potenciais candidatos para termometria luminescente.

Neste trabalho foi realizado um estudo experimental de luminescência em amostras vítreas dopadas com o terra-rara Túlio (Tm) e o metal de transição Manganês (Mn) com o objetivo de gerar luz na região do azul e vermelho do espectro luminoso, entre 400nm e 480nm e 620nm e 700nm, respectivamente, para aplicação em botânica, mais especificamente em cultivo de plantas. Amostras vítreas de telureto de zinco (ZnTe) foram dopadas e codopadas com Tm e Mn e sintetizadas pelo método de fusão. As amostras foram excitadas por um sistema laser+fibra operando em 1064nm com emissão Stokes e anti-Stokes geradas pela fibra de sílica+fosfato (SiO₂-GeO₂-:P₂O₅). Onze amostras de ZnTe dopadas com Tm e codopadas com diferentes concentrações de Mn foram produzidas e excitadas com 1200nm da geração Stokes. Como resultado da luminescência do material sintetizado, foi visto picos de alta intensidade em torno de 480nm (¹G₄ → ³H₆), 650nm (¹G₄ → ³H₄) e 800nm devido ao Tm, além da emissão de baixa intensidade do Mn em torno de 695nm (²E → ⁴A₂). Foi visto ainda que com o crescimento da concentração de Mn há uma queda nas intensidades nos picos de luz proveniente das transições do Tm e o surgimento e crescimento de uma transição em 695nm devido a presença de Mn⁴⁺. Há transferência de energia entre Tm e Mn, mas deve ser estudado posteriormente através de outras formas de caracterização de materiais que não exploradas na pesquisa desenvolvida. Foi identificado que o material estudado possui grande potencial para aplicação fotônica, tomando como aplicação botânica, as emissões provenientes das amostras estudadas são benéficas para Beta-caroteno, Phytochrome (Pr), Phytochrome (Pfr) e Clorofila A.

A Ciência da Computação revolucionou o processamento, a transmissão e o armazenamento da informação, conduto algumas limitações, surgiram com a minimização do componentes eletrônicos a nível atômico, para solucionar esse problema foi proposto um novo modelo computacional baseado nas leis da Física Quântica, surgi assim a Computação e a Informação Quântica, entretanto construir computadores com essa nova teoria tem se mostrado muito desafiador frente as limitações experimentais. Muitos modelos para transmissão da informação vem sendo propostos e um dos mais estudados é o transporte eletrônico em materiais com desordem. Um dos modelos mais bem exitosos para explicar tal fenômeno é o modelo de Localização de Anderson , assim o estudo das redes cristalinas e desordenadas é uma forte candidata a auxiliar o desenvolvimento de componentes eletrônicos para implementar esses novos computadores. Neste trabalho investigamos um protocolo de transferência de estado quântico com único qubit ao longo de um canal com desordem diluído na diagonal. No regime em que os sítios de origem e destino estão fracamente acoplados ao canal, assim relatamos a possibilidade de transmitir estados quânticos com alta fidelidade, além de estabelecer um emaranhamento de ponta a ponta nesse tipo de configuração. Discutimos ainda como o desempenho do protocolo depende da disponibilidade de estados estendidos no canal desordenado.

O estudo sistemático de propriedades eletrônicas e ópticas lineares e não-lineares de molé culas de corantes orgânicos, tipo merocianinas, que apresentam propriedades solvatocrômicas e altas hiperpolarizabilidades, foi feito usando a Teoria do Funcional da Densidade (DFT). Foi utilizado um modelo teórico com um campo elétrico estático aplicado ao longo do eixo dipolar da molécula para a análise do comportamento estrutural e do efeito de transferência de cargas, em cooperação e também separadamente. A proposta desse modelo é relacionar os resultados teóricos com aqueles obtidos experimentalmente para o efeito da mudança de solvente nos sistemas considerados. Os resultados mostram que a resposta óptica não linear, mais especificamente a resposta de Espalhamento Hiper-Rayleigh (HRS) da merocianina de Brooker (MB), foi racionalizada em termos das mudanças estruturais e efeitos de polarização induzidos por campos elétricos externos aplicados. A mudança estrutural leva a grandes mudanças na resposta HRS, enquanto apenas pequenas variações foram observadas devido aos efeitos de polarização em a forma quinóide fixa. Considerando as contribuições estruturais e de polarização simultaneamente, a resposta HRS é dominado pelo comportamento cooperativo desses efeitos para intensidades de campo elétrico fracas e intermediárias. Ao mesmo tempo, a competição foi um fator crucial na região de fortes campos elétricos. Os resultados obtidos podem levar a um processo mais fácil compreensão para os próximos estudos considerando modelos mais realistas de solventes onde não é simples separar essas contribuições.

A dinâmica de mágnons sob influência de modos vibracionais da rede tem sido ativamente estudada nos últimos anos, tanto no contexto teórico e experimental. Neste contexto, apresentamos aqui alguns estudos que levam em consideração a dinâmica de mágnons não interagentes em um sistema ferromagnético cujo acoplamento mágnon-rede é dado pela componente anisotrópica do termo de \textit{exchange}, que possui uma dependência linear com relação ao espaçamento dos íons referentes ao acoplamento. Antes de apresentar nossos modelos e resultados, apresentamos alguns estudos acerca dos modelos de transporte eletrônico que trazem informações relevantes para a compreensão dos resultados. Nossos resultados são obtidos por meio de algoritmos numéricos para evolução temporal de uma excitação magnética localizada num único íon, um pacote magnônico do tipo delta. Para o primeiro modelo, consideramos o regime em que o sistema é governado por uma equação de Schroedinger não linear efetiva com um parâmetro $\chi$ que descreve a força da não linearidade. Neste sistema, que apresenta formações itinerantes tipo-soliton no regime de fraca não linearidade, nós encontramos o ponto crítico de transição para o regime de \textit{self-trapping}: $\chi_{c}=1.825$. Este ponto crítico pode ser revelado por diferentes quantidades físicas, como função participação, probabilidade de retorno e entropia de Shannon. Em um outro estudo, investigamos a influência de desordem no modelo anterior ao considerarmos flutuações nos termos de \textit{exchange}. Nossos resultados sugerem o acoplamento mágnon-rede ($\chi$) sendo capaz de enfraquecer a localização induzida pela desordem. Por fim, decidimos investigar de forma mais abrangente como a dinâmica do mágnon pode ser influenciada pelos modos vibracionais da rede. Neste último trabalho, nós estendemos nosso modelo de forma a considerar a dinâmica da rede mais rápida que a dinâmica do mágnon, tendo como parâmetro de controle o ($\tau$), que descreve a razão entre os tempos característicos do modo magnônico e das perturbações da rede. Diferente dos modelos anteriores, este último modelo envolve a solução de dois conjuntos de equações (mágnon e rede harmônica) acopladas. Nossos resultados apresentam um cenário de formação de \textit{polarons}. O parâmetro de acoplamento ($\chi$) entre a componente magnética e a vibracional é capaz de induzir uma mudança do regime de \textit{polarons} itinerantes, existente no regime de fraco acoplamento, para o regime de \textit{polaron} estacionário. Ao investigarmos a interdependência entre este ponto crítico ($\chi_c$) e o parâmetro $\tau$, identificamos um valor limite para o $\chi_c$ a medida que a dinâmica da rede se torna muito mais rápida que a dinâmica do mágnon.

Duas populações de neurônios unidirecionalmente conectadas em uma configuração emissor-receptor podem apresentar diversidade em suas relações de fase. Em particular, o sistema pode exibir sincronização antecipada (AS), que é caracterizada por um atraso de fase negativo. Este fenômeno foi relatado em dados eletrofisiológicos de primatas não humanos e EEG em  humanos durante tarefas cognitivas de discriminação visual.
Em dados eletrofisiológicos, o acoplamento unidirecional pode ser acessado pela causalidade de Granger e pode ser acompanhado por diferença de fase positiva, nula ou negativa entre as áreas corticais.
Em modelos neuronais a conectividade unidirecional é garantida durante a construção da rede, e uma transição da sincronização atrasada usual (DS, com diferença de fase positiva) para AS foi mostrada entre populações de neurônios dependendo da quantidade de inibição e ruído externo na população receptora.
Aqui, mostramos que uma propriedade local da população receptora como a heterogeneidade neuronal pode determinar a relação dinâmica entre o emissor e o receptor.
Nós mostramos que a dinâmica interna do receptor depende da proporção dos diferentes tipos de disparos dos neurônios (por exemplo: regular, bursting intrínseco e chattering). Em particular, mostramos que o nosso modelo exibe equilíbrio de excitação-inibição sináptica para os regimes DS e AS.
Além disso, mostramos que o sistema pode exibir uma transição de DS para AS via bi-estabilidade de fase ou via sincronização a tempo zero, mediada pela proporção dos diferentes tipos de neurônios. 

A técnica aditiva de Polimerização via Absorção de dois Fótons (P2F) tornou-se um excelente método de microfabricação dentre os muitos processos existentes, por permitir a construção de microestruturas tridimensionais com elevada resolução espacial da ordem submicrométrica, com alta complexidade geométrica e com utilização mínima do material fotossensível. Esta poderosa ferramenta tem atraído o interesse de diversas áreas da ciência, incluindo a área da engenharia de tecidos com aplicação na confecção de arcabouços tridimensionais para cultura celular. Estes microambientes são projetados para mimetizar ambientes in vivo e expressar suas características mais importantes possibilitando o estudo do comportamento celular e o tratamento de doenças com teste de fármacos. As resinas fotossensíveis são a matéria prima para construção dos arcabouços e, embora exista uma ampla disponibilidade destes materiais para estudos biológicos, há uma grande preocupação em tornar as fotoresinas compostos biocompatíveis e com reduzida citotoxicidade. Neste trabalho, foi demonstrado pelo método de exclusão do azul tripan que as fotoresinas sintetizadas à base de PentaerythritolTriacrylate (PETA) e Irgacure 369 com incorporação de nanopartículas semicondutoras de CdSe/CdS e dióxido de titânio (TiO₂) são biocompatíveis. Em destaque, a amostra com TiO₂ manifestou baixa citotoxicidade e alta taxa de proliferação celular que se manteve superior ao grupo controle durante 48 h. As propriedades biomecânicas dos osteoblastos humanos da linhagem MG-63 em contato direto com a superfície do filme feito de fotoresina e dos arcabouços do tipo groove, em diferentes geometrias, foram analisadas por microscópio de força atômica. Os osteoblastos cultivados sobre os arcabouços do tipo microgroove circular exibiram o módulo de Young significativamente maior em comparação as células semeadas sobre o filme, resultado que foi atribuído à reorganização do citoesqueleto influenciado pela geometria e topografia curva do microambiente celular. É importante ressaltar que, por se tratar de uma linha de pesquisa inovadora e pioneira na Universidade Federal de Alagoas (UFAL), esta é a primeira dissertação desenvolvida sobre microfabricação 3D via polimerização por absorção de dois fótons no Programa de Pós-Graduação em Física (PPGF) na UFAL. Portanto, esta dissertação foi elaborada com vários detalhes relevantes da técnica, de modo que os resultados e estudos aqui abordados colaborem na continuidade e consolidação desta tão desafiadora e incrível linha de pesquisa no PPGF.

Nesta dissertação foi feito um breve estudo sobre os efeitos de espalhamento estocástico de radiação por duas esferas apresentando ganho e perda e verificando a mudança no espectro no domínio da frequência, ou seja, o efeito Wolf em ambas configurações, Hermitiana e não-Hermitiana. Encontramos analiticamente as frequências onde a densidade espectral do campo espalhado desaparece e mostramos que elas dependem do parâmetro ganho e perda. Isto demostra o efeito Wolf não Hermitiana. Além disso, a radiação espalhada tem uma mudança de fase de  e, também, há diferença entre os máximos e mínimos em diferentes configurações: Hermitiana e não Hermitiana

Existem na literatura vários experimentos computacionais de Transferência de Estados
Quânticos (QST). Estes experimentos funcionam como uma espécie de laboratório que
permite fazer um estudo mais detalhado acerca de QST bem como incluir diversas
propriedades físicas presentes em sistemas sólidos. Algumas fenomenologias importantes
dentro do contexto de sistemas sólidos são os efeitos de desordem bem como os termos de
interações de longo alcance. Nesta dissertação, fizemos uma análise da QST em um sistema
unidimensional, constituído por um total de N+2 átomos. O sistema em estudo, possui um
canal com N átomos, o qual está conectado a uma fonte S e um receptor R. A fonte (S) e o
recepto (R) estão ligados ao canal por meio da energia de hopping g. Em nosso modelo, o
canal tem uma distribuição de desordem não correlacionada nos termos diagonais, e um
decaimento exponencial nos termos de energia de hopping T (dentro do canal) da forma
T{n,m}= exp[-nu|1-d{n,m}|]. Onde d{n,m}=|n-m|, com n diferente de m. Os termos da
diagonal (dentro do canal) possuem desordem não correlacionada, distribuída
uniformemente no intervalo [-W/2,W/2], onde W é a largura de desordem. Em posse deste
sistema, utilizamos o método de diagonalização exata do Hamiltoniano de Anderson, para
obter os autovalores e os autovetores, e calcular numericamente algumas medidas
pertinentes para a análise da Transferência de Estados Quânticos (QST). Que foram:
Densidade de Estados (DOS), Número Médio de Participação (P(E)), Participação Média
Máxima (P{max}), Fidelidade Máxima (F{max}) e Máximo Valor de Fidelidade (<F>{max}).
Com base nos resultados destas medidas, concluímos que, para valores em que nu é
pequeno, a (QST) ocorreu com boa fidelidade.

A manipulação com precisão de micropartículas em dispositivos microfluídicos, tem sido alvo de inúmeras pesquisas, devido a sua aplicação em áreas como medicina e biologia. Acustofluídica, área que faz uso do ultrassom como força externa para essa manipulação, tem ganhado força nas últimas décadas por ser uma técnica compacta, sem contato e versátil, além da sua fácil implementação em dispositivos. Esse trabalho tem como objetivo principal o estudo numérico de um dispositivo de acustofluídica formado por uma microcavidade cilíndrica, fabricado em polímero (resina), por impressão 3D, as vantagens desse dispositivo é o seu baixo custo de produção comparado a chips feitos de silício e sua portabilidade. Nosso modelo é composto por uma cavidade cilíndrica preenchida por água, onde é promovida a levitação e o aprisionamento, a estrutura da cavidade modelada em resina, com exceção do topo da cavidade, que é vedado por uma lâmina de vidro, além de uma cerâmica piezoelétrica acoplada abaixo da base de resina a qual fornece excitação acústica do dispositivo. Modelamos o dispositivo utilizando o método de elementos finitos por meio do software comercial COMSOL Multiphysics®, no qual imputamos as condições de contorno para a solução das equações diferenciais da dinâmica de fluidos, sólido viscoelástico e material piezoeléctrico. Exploramos a simetria do problema usando o módulo 2D Axis simétrico do software. Posteriormente aos estudos paramétricos, obtivemos a melhor configuração de dispositivo, para uma cavidade com densidade de energia acústica de 1000 J/m³com plano de levitação na altura de 130 µm em relação a base da cavidade.

Atualmente, há um grande interesse em estudar computação quântica e teoria da informação quântica. Estudos recentes mostram que esses computadores podem realizar cálculos computacionais de maneira muito mais rápida que qualquer computador clássico, além de servirem para entendermos propriedades fundamentais de sistemas quânticos. Dentre esses novos estudos, as caminhadas quânticas servem como um análogo do passeio aleatório clássico, amplamente estudado na área de computação e na descrição de sistemas físicos. Nesse trabalho, estudaremos as propriedades das caminhadas quânticas discretas em meios lineares e não-linear. Sendo mais específico, daremos uma atenção especial a caminhada quântica de três estados, um modelo que possui uma localização intrínseca do caminhante na posição de origem. Mostraremos que, quando consideramos um modelo linear, quantidades físicas relevantes no estudo de caminhadas quânticas satisfazem leis de escalas universais na vizinhança do ponto onde ocorre uma transição entre estados localizados e completamente estendidos. Além disso, obtemos uma expressão analítica para a razão de participação na configuração onde o caminhante está completamente estendido ao longo da rede. Essa expressão também será válida para outras caminhadas que possuam as mesmas características. Quando consideramos uma dinâmica não-linear, veremos que há o surgimento de um novo fenômeno na literatura da caminhada quântica, a irradiação da porção localizada do pacote de onda. Mostraremos que essa irradiação segue uma determinada lei de potência, que independe tanto da configuração inicial quanto para o parâmetro de não-linearidade do sistema. Esperamos que os resultados obtidos ao longo dessa monografia tragam novas ideias a serem implementadas em um futuro próximo no contexto de caminhadas quânticas, de modo sejam úteis para o desenvolvimento de estudos futuros.

No presente trabalho, estudamos como os efeitos de superfície e a presença de campo
externo modificam as propriedades dos filmes esméticos. Inicialmente, investigamos a
transição por redução de camadas num regime do parâmetro α que corresponde à vizinhança
da transição de fase esmética-A-nemática(SmA - N). Utilizando o Modelo de McMillanMirantsev para ordem esmética, onde resolvemos as relações autoconsistentes que definem
os parâmetros de ordem nemático s e esmético σ que minimizaram a energia livre de
Helmolthz. Demonstramos que uma transição por redução de camadas induzida por um
campo externo, pode ocorrer em filmes esméticos com anisotropia negativa mesmo abaixo
da temperatura de transição doBulk. Nós investigamos também, os perfis das flutuações
na ordem esmética.

Neste trabalho estudamos a geração de luz visível, no infravermelho próximo, conversão ascendente de frequências e o processo de transferência de energia em uma matriz vítrea de 80TeO₂:20ZnO dopada com íons de Er³⁺ e Sm³⁺. Sendo analisados os espectros de emissão das amostras quando excitadas por fontes LASERs distintas (532 e 980 nm). Os resultados tanto da luminescência quanto das medidas do tempo de vida mostram a transferência de energia do Er → Sm utilizando ambas as fontes de excitação, onde para 532 nm foi constatado que a rota de TE é ⁴S_3/2 (Er³⁺) → ⁴G_5/2 (Sm³⁺) e utilizando a fonte de excitação correspondente a 980 nm a rota de TE é ⁴I_11/2 (Er³⁺) → ⁶F_9/2 (Sm³⁺). Mediante os resultados obtidos no tratamento dos dados das medidas do tempo de vida, verificou-se que a rota de transferência de energia mais eficiente para todas as concentrações estudadas é a que corresponde a linha de ⁴S_3/2  (850 nm). Nesse cenário, foram propostas duas rotas de TE onde uma delas até então não havia sido relatada na literatura.

A modificação de propriedades ópticas devido a interação da luz com a matéria é objeto de estudo da óptica não linear. A possibilidade da polarização de um meio responder com potências da amplitude do campo aplicado dá surgimento a uma gama de fenômenos físicos de grande interesse científico e tecnológico. Junto a isso, temos que a estruturação da luz, ou seja, seu controle espacial, permite estudá-la em sistemas bastante particulares. Nesta dissertação de Mestrado, investigamos a interação de luz estruturada com um meio não linear no contexto de mistura por duas ondas. Inicialmente apresentamos a mistura não linear de feixes Laguerre-Gauss (LG) de ordens radiais nulas e momento angular orbital inteiro e fracionário. Observa-se que o meio não linear age como um acoplador dos diferentes graus de liberdade deste feixe estruturado, possibilitando a relação entre a carga topológica dos feixes incidentes com ordens radiais do feixe gerado a partir da interação não linear com a matéria. Em seguida, como primeiro resultado dessa dissertação, realizamos uma extensão desse tipo de mistura ao considerarmos feixes Laguerre-Gauss de ordens radiais não nulas e discorremos sobre suas implicações. Posteriormente, apresentamos a mistura de feixes LG contendo carga topológica fracionária e, com isso, observamos o surgimento do vórtice e de ordens radiais no campo gerado a partir dessa mistura. Posteriormente, utilizando uma superposição de modos Hermite-Gauss (HG) como mistura incidente, realizamos o processo inverso. Especificamos o feixe desejado que resulta da mistura e buscamos encontrar a superposição incidente. Dessa forma, pudemos realizar a conversão de modos entre diferentes bases paraxiais. Por fim, realizamos um estudo acerca da mistura não linear por duas ondas de modos Ince-Gauss (IG), determinando sua regra de seleção e analisando a transição da mistura entre modos LG e HG, que se revelam como casos particulares dos modos aqui estudados.

O desenvolvimento e aperfeiçoamento de materiais para uso dosimétrico é de fundamental importância para uso em procedimentos adequados de segurança e proteção radiológica de indivíduos expostos a radiação ionizante. Diante disso, neste trabalho investigamos as propriedades ópticas e dosimétricas de biovidros puros, dopados com íons de európio e co-dopados com prata. As técnicas de caracterização utilizadas foram Absorção Óptica (AO), Fluorescência (FL), Termoluminescência (TL) e Luminescência Opticamente Estimulada (OSL). Nos espectros de AO foram observados bandas de absorção características do biovidro e dos dopantes (európio (Eu3+) e prata (Ag)), indicando que a dopagem com Ag gerou nanopartículas de Ag devido a presença da banda plasmônica. Com base nos espectros de AO verificou que as nanopartículas são esféricas e de tamanhos em torno de 40 nm. Nos espectros de FL observou bandas de emissão tanto das nanopartículas de Ag quanto dos íons de Eu+3, demonstrando que ao utilizar à excitação em 360 nm a amostra co-dopada emite no verde e vermelho, já com 470 nm emite apenas no vermelho. Características termoluminescentes como linearidade, reprodutibilidade e curva de emissão TL foram avaliadas. Além disso, também, foram analisadas a reprodutibilidade e curva de emissão OSL. Nos resultados de TL o biovidro puro apresentou curva de emissão com quatro picos centrados em 130°C, 210°C, 335°C e um pico com maior intensidade em torno de 250°C , o biovidro dopado com Eu3+ apresentou pico de emissão em torno de 125°C, já os biovidros co-dopados com Ag em torno de 125°C, 186°C, 295°C. Os biovidros dopados com Eu3+ e co-dopados com Ag demonstraram grande potencial para aplicabilidade na dosimetria OSL. Portanto, com base nesses resultados temos demonstrado que os biovidros puro, dopado com Eu3+ e co-dopados com Ag são materiais promissores visando aplicações na dosimetria das radiações ionizantes e também na biomedicina.

Compreender a conectividade funcional do cérebro é um dos principais objetivos da neurociência. Em muitas situações, a diferença de fase relativa, juntamente com os padrões de coerência, são empregados para inferir a direção do fluxo de informação entre regiões cerebrais. No entanto, foi mostrado recentemente em dados de potencial de campo local de macacos a existência de um regime de sincronização no qual as áreas acopladas unidirecionalmente podem apresentar diferenças de fase positivas e negativas. Durante este regime contra-intuitivo, chamado sincronização antecipada (AS), a diferença de fase não reflete a causalidade. Aqui investigamos a coerência e a causalidade na banda de frequência alfa (aproximadamente 10 Hz) entre pares de eletrodos de eletroencefalograma (EEG) em humanos durante uma tarefa GO / NO-GO. Mostramos que os sinais de EEG em humanos podem exibir sincronização antecipada, caracterizada por uma influência unidirecional de um eletrodo A para um eletrodo B, mas o eletrodo B lidera o eletrodo A no tempo. Até onde sabemos, essa é a primeira verificação de AS nos sinais de EEG e no cérebro humano. O regime usual de sincronização atrasada (DS) também está presente entre muitos pares. O DS é caracterizado por uma influência unidirecional de um eletrodo A para um eletrodo B e uma diferença de fase positiva entre A e B, o que indica que o eletrodo A lidera o eletrodo B no tempo. Além disso, mostramos que o sinal de EEG exibe diversidade nas relações de fase: os pares de eletrodos podem apresentar sincronização em fase, anti-fase ou fora de fase com uma distribuição semelhante de diferenças de fase positivas e negativas.