Ciências Exatas e Tecnológicas
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Item Análise de complexos DNA-ligantes com aplicações na construção de carreadores de fármacos(Universidade Federal de Viçosa, 2018-02-21) Silva, Eduardo Ferreira da; Rocha, Marcio Santos; http://lattes.cnpq.br/5131239167316677Neste trabalho, fizemos experimentos de estiramentos em moléculas únicas com pinça óptica e apoiamos nossas análises e conclusões nas técnicas de Eletroforese em Gel, Microscopia de Força Atômica e Espalhamento Dinâmico de Luz. Usamos este aparato para estudarmos inte- rações do DNA com alguns ligantes, incluindo proteína, surfactante, fármaco antitumoral (do- xorrubicina) e complexos formados com a união de dois destes ligantes e o DNA. Os ligantes, proteína e surfactante, foram escolhidos devido a suas possíveis funcionalizações como trans- portadores de fármacos ou material genético para o interior celular (carreadores). Estes dois são agentes condensantes do DNA e a condensação é um processo de fundamental importância na formação de carreadores. O fármaco antitumoral foi estudado por ser um material interessante a ser transportado para o interior celular. As propriedades mecânicas dos complexos em função da concentração do ligante foram diretamente determinadas a partir das medidas de estiramento, através do ajuste de curvas de força por extensão, no qual empregamos o modelo da cadeia ver- miforme (WLC) para polímeros semiflexíveis. Além disso, os parâmetros físico-químicos da interação DNA-doxorrubicina foram extraídos a partir de dados do comprimento de contorno, usando o modelo estatístico de ajuste pelo comprimento de contorno, previamente desenvol- vido pelo grupo de Física Biológica da UFV. Este modelo nos permitiu a obtenção da isoterma de ligação e particularmente, detectamos a interação típica de intercalantes para o fármaco do- xorrubicina, desvendando peculiaridades dessa interação a partir da autoagregação da droga em diferentes condições iônicas. Também coletamos dados da interação da proteína C 4 S 10 K 12 com o DNA que ajudam a evidenciar o processo de ação pelo qual a proteína C 4 S 10 K 12 condensa o DNA. Estudamos também a interação do surfactante catiônico DTAB com o DNA, como outro agente condensante do DNA, observando alguns aspectos importantes deste processo de condensação.Item Análise teórica-experimental das propriedades elétricas de sensores de amônia à base de polianilina(Universidade Federal de Viçosa, 2013-10-08) Santos, Mirela de Castro; Bianchi, Rodrigo Fernando; http://lattes.cnpq.br/0671607095176669Nesse trabalho apresentamos o estudo das propriedades elétricas de sensores de amônia à base de polianilina, nomeadamente polianilina/poli(vinil sulfato de sódio) (PANI/PVS) e polianilina/pentóxido de vanádio (PANI/V2O5). São detalhadas as etapas de preparação dos dispositivos, desde a deposição dos filmes via técnica de automontagem layer-by-layer (PANI/PVS) e casting (PANI/V2O5), até a confecção dos eletrodos de tinta prata pela técnica silk-screen, o que gerou o baixo custo associado à fabricação dos sensores. Os sensores foram submetidos a diferentes concentrações de amônia e o comportamento da resposta elétrica foi avaliado por meio da técnica de espectroscopia de impedância (EI). Em nosso estudo, a EI foi utilizada como nova abordagem na caracterização de sensores de gás, que potencialmente pode ser estendida a outros dispositivos orgânicos como biossensores e línguas eletrônicas. A análise da EI permitiu também a identificação das contribuições condutivas e a ausência dos efeitos de eletrodos dos sensores, bem como estabelecer uma faixa ótima de frequência de operação. Foi observada que a estabilidade elétrica dos dispositivos aumentou cerca de 10% na faixa de frequência entre 10 Hz e 100 Hz em relação a medidas em corrente contínua. O tempo de resposta dos sensores submetidos à amônia foi menor quando comparado ao sensor comercial de referência, além de apresentarem boa reprodutibilidade e reversibilidade após algumas horas na ausência do gás. A impedância do sistema PANI/PVS medida em 100 Hz aumentou linearmente cerca de 300% quando a concentração de amônia variou de 0 a 30 ppm, enquanto para o sistema PANI/V2O5 o aumento foi de 120%. O estudo teórico-experimental da impedância complexa, ou do seu análogo em condutividade alternada e/ou admitância complexa, possibilitou a utilização do modelo fenomenológico Cole-Cole e dos modelos microscópicos RFEB e RFEB-G (distribuição discreta e não uniforme de barreiras de energia). Estes dois últimos modelos são baseados na teoria de salto dos portadores de carga e forneceram valores diferentes para o parâmetro de salto para cada um dos sistemas.Item Analysis of quantum electrodynamics models with applications to two-dimensional condensed matter phenomena(Universidade Federal de Viçosa, 2023-11-23) Lima, Lázaro Souza; Del Cima, Oswaldo Monteiro; http://lattes.cnpq.br/1391410082287088In this work, two planar quantum electrodynamics (QED3 ) models with applications to condensed matter phenomena are analyzed. The first one, discussed in Chapter 2, has possible applications to the fractional quantum Hall effect. A fundamental analysis is per- formed in order to verify the physical consistency of the model. It is found that unitarity is jeopardized, and it is checked that the bosons of the model are non-fundamental. A diagonalization procedure of the action is performed, aiming to identify the fundamental ones and it is verified that the action written in terms of them is physically consistent. The other model analyzed is a parity-preserving QED3 , which yields theoretical results that mimic some experimental observations performed in pristine graphene. In chapter 3, it is verified that the BPHZL renormalization procedure preserves parity in this model. In chapter 4, this model is renormalized at 2-loops order, by BPHZL. In chapter 5, the alge- braic renormalization scheme allows to verify that the parity preserving QED3 is free from anomalies and it presents a quantum scale invariance, which is another feature observed in pristine graphene. Keywords: Quantum Electrodynamics; Three Space-Time Dimensions; Algebraic Renor- malization; Condensed Matter.Item Caracterização das interaçoes do DNA com as moléculas Actinomicina D e GelRed(Universidade Federal de Viçosa, 2016-03-21) Crisafuli, Fabiano Augusto de Paula; Rocha, Fabiano Augusto de Paula; http://lattes.cnpq.br/5147512181220153Neste trabalho, utilizando tres técnicas experimentais (pinoa optica, espalhamento di- namico de luz e calorimetria isotérmica de titulaoao), nés investigamos alguns ligantes que, além da intercalagao simples, apresentam outro mecanismo de interaoao com a molécula de DNA. Inicialmente, nos fizemos a caracterizaoao da molécula de DNA com dois ligantes: a Actinomicina D, que é um farmaco largamente utilizado em doen- Qas trofoblasticas gestacionais, tumor de Wilms e rabdomiossarcoma e o GelRed, um marcador de acidos nucléicos utilizado em experimentos de eletroforese. Utilizando dois modelos teoricos (o modelo estatistico de dois sitios e o modelo de exclusao de Vizinhos), foi possivel extrair os parametros fisico-quimicos das interaoo'es utilizando-se apenas os dados obtidos a partir dos experimentos de estiramento. Por liltimo, nos investigamos a interagao do DNA com dois ligantes (Brometo de Etidio e GelRed) em solugo'es contendo Poli(etileno glicol) 8000, a fim de estudarmos o comportamento do DNA em solugo'es contendo outras macromoléculas, simulando, de forma bastante simplificada, o meio no qual 0 DNA se encontra in viva.Item Contribuições ao estudo de sistemas magnéticos frustrados: efeitos termodinâmicos e de defeitos estruturais em gelos de spin artificiais(Universidade Federal de Viçosa, 2014-03-18) Silva, Rodrigo da Costa; Pereira, Afranio Rodrigues; http://lattes.cnpq.br/7120418895468591Nesta tese s ̃o estudados efeitos termodinˆmicos e de defeitos estruturais nos materiais a a conhecidos como gelos de spin artificiais, por meio de simula ̧ ̃es computacionais em co redes quadradas. No caso da termodinˆmica, damos ˆnfase aos efeitos da temperatura a e sobre as excita ̧oes elementares: os monopolos magn ́ticos de Nambu e suas cordas. c ̃ e Usando t ́cnicas de Monte Carlo foram obtidas quˆntidades termodinˆmicas como calor e a a espec ́ ıfico, densidade de cargas e a separa ̧ ̃o m ́dia entre pares de carga como fun ̧ao ca e c ̃ da temperatura. Nossos c ́lculos mostram que o calor espec ́ a ıfico e a separa ̧ ̃o m ́dia ca e entre pares de cargas exibem, respectivamente, um pico acentuado e um m ́ximo global a e c ̃ na mesma temperatura Tc ≈ 7, 2 D/kB , em que D ́ a constante de intera ̧ao dipolar e kB a constante de Boltzmann. Analisando a dependˆncia dessas quantidades com o e tamanho do sistema verificamos um crescimento logar ́ ıtmico das amplitudes m ́ximas a ca e do calor espec ́ ıfico, Cmax , e da separa ̧ ̃o m ́dia entre pares, dmax , com o aumento do tamanho do sistema. Dessa forma, nossos resultados indicam que monopolos comple- tamente isolados seriam encontrados apenas no limite termodinˆmico. Entretanto, os a resultados tamb ́m sugerem que para temperaturas T ≥ Tc , o sistema exibe uma fase e a a com monopolos separados, apesar de dmax n ̃o ser maior que poucos parˆmetros de rede para sistemas reais. Na segunda parte desta tese, n ́s estudamos o caso em que a rede o ́ constru ́ com um defeito estrutural como, por exemplo, uma ilha deformada. Isto e ıda ́ feito considerando um arranjo quadrado de nanoilhas contendo apenas uma unica e ́ ilha diferente das demais. Esta diferen ̧a ́ incorporada no momento magn ́tico (spin) c e e da ilha defeituosa, sendo muitos casos estudados, inclusive o caso especial no qual a ilha est ́ ausente (vacˆncia). N ́s mostramos que sobre os v ́rtices adjacentes da na- a a o e noilha “malformada” existe um par de cargas magn ́ticas opostas. Tamb ́m obtivemos e e o potencial intera ̧ ̃o efetivo entre as excita ̧oes elementares (um par de monopolos de ca c ̃ Nambu e suas cordas) com a ilha defeituosa, sendo um problema envolvendo quatro cargas magn ́ticas (dois pares de polos opostos) e uma corda.Item Dinâmica e nucleação de sólitons magnéticos em geometrias curvas(Universidade Federal de Viçosa, 2021-09-17) Cacilhas, Rafael Venâncio; Santos, Vagson Luiz de Carvalho; http://lattes.cnpq.br/1396315577832154Este trabalho tem como objetivo estudar a nucleação, estabilidade e dinâmica de sólitons magnéticos em materiais ferromagnéticos, com especial interesse no efeito que a curvatura produz sobre as propriedades destes modos coletivos da magnetização. Iniciamos o o tra- balho com um estudo de dois skyrmions em camadas ferromagnéticas separadas, acoplados por interação RKKY. Mostramos que este acoplamento permite estados ligados entre os dois skyrmions, o que pode afetar suas propriedades, como o raio. Em seguida passamos para estudar o efeito da curvatura sobre a magnetização, onde escolhemos estudar a dinâmica de uma parede de domı́nio em um fio magnético cilı́ndrico curvo, descrito como a seção de um toroide. Mostramos que a presença da curvatura reintroduz o limite de Walker e obtivemos uma previsão analı́tica do seu valor para o limite de pequenas curvaturas. Foi estudado também os mecanismos de reversão magnética em superfı́cies toroidais, onde mostramos que um dos modos de reversão é através da nucleação de hópfions. Por fim, buscamos uma maneira de descrever as propriedades magnéticas de uma superfı́cie com curvatura arbitrária. Palavras-chave: Sólitons magnéticos. Magnetismo. Skyrmions. Geometrias curvas.Item Efeito do recozimento na formação de domínios cristalográficos em filmes finos de telureto de cádmio sintetizados por epitaxia de paredes quentes(Universidade Federal de Viçosa, 2020-03-05) Costa, Frederico Vasconcellos; Ferreira, Sukarno Olavo; http://lattes.cnpq.br/3342369863283253O telureto de cádmio é um semicondutor utilizado na fabricação de células solares fotovoltaicas. A eficiência desses dispositivos é influenciada pela microestrutura do filme semicondutor que pode ser controlada por uma etapa de recozimento, um importante processo na fabricação das células solares. Neste trabalho, investigou-se o efeito do tempo de recozimento nas propriedades de filmes de CdTe depositados sobre silício (100) pela técnica de epitaxia de paredes quentes. Os filmes estudados foram crescidos utilizando temperatura da fonte de 520 o C, temperatura do substrato de 250 o C e tempo de crescimento de 4,0 horas. Após o crescimento, as amostras passaram por um processo de recozimento em vácuo, a uma temperatura de 350 o C e o tempo de recozimento variando de 75 minutos a 120 horas. A morfologia e a estrutura cristalina dos filmes foram investigadas utilizando as técnicas de microscopia de força atômica, difração de raios X e difração de elétrons. Sem recozimento a amostra se apresenta como um filme policristalino com rugosidade superficial em torno de 20 nm e forte orientação preferencial na direção (111). O recozimento provoca o crescimento dos grãos e um aumento na rugosidade do filme. O comportamento da rugosidade em função do tempo de recozimento mostra que a dinâmica de crescimento dos grãos sofre uma transição abrupta entre 20 e 40 horas de recozimento. A difração de raios X mostra que apesar de continuar exibindo forte orientação preferencial (111), o recozimento provoca o crescimento de grãos com outras orientações, que passam a aparecer nos espectros de difração. A orientação preferencial na direção (111) na forma de textura de fibra e o aumento da presença de grãos com outras orientações cristalográficas, a partir da superfície do substrato de silício, são evidenciados pelas medidas de difração de elétrons retroespalhados e transmitidos. Os resultados trazem importantes informações sobre a dinâmica do processo de recozimento em filmes finos. Palavras-chave: CdTe. Recozimento. AFM. EBSD. TKD. Microestrutura.Item Efeitos da pressão mecânica nas propriedades elétricas ac em compósitos elastoméricos a base de fibras naturais recobertas com polímero condutor(Universidade Federal de Viçosa, 2019-07-12) Costa, Cleidinéia Cavalcante da; Bianchi, Rodrigo Fernando; http://lattes.cnpq.br/2952103784286139O estudo sistemático das propriedades elétricas de filmes, compósitos e dispositivos poliméricos submetidos a pressão mecânica é, sem dúvida, atual e atraente, tanto do ponto de vista científico, quanto ambiental e economicamente. Isso se deve, sobretudo, à abundância de materiais naturais e sintéticos, e também devido ao baixo custo de produção destes sistemas via técnicas comuns e usuais da eletrônica orgânica. Para compreender os efeitos da pressão mecânica nas características condutivas e dielétricas de sistemas orgânicos, este trabalho teve por objetivo central investigar as propriedades elétricas de compósitos elastoméricos heterogêneos a base de silicone (polidimetilsiloxano — PDMS) reforçado com fibra natural (açaí — FNA), previamente recoberta com polimero condutor (polianilina — PAND. Os compósitos PDMS:xFNA:PANIx foram preparados a partir de proporções em massa de FNA/PANI em PDMS, com 0Item Efeitos das condições iniciais na dinâmica de crescimento de interfaces(Universidade Federal de Viçosa, 2018-04-06) Carrasco, Ismael Segundo da Silva; Oliveira, Tiago José; http://lattes.cnpq.br/0846073194790556A dinâmica de interfaces é um exemplo importante de fenômeno longe do equilíbrio termodinâmico. Essa área tem chamado muita a atenção da comunidade científica recentemente pela verificação de que a classe de universalidade de Kardar-Parisi-Zhang (KPZ) se subdivide de acordo com a geometria da superfície. Nessa subdivisão, as interfaces curvas e planas possuem o mesmo conjunto de expoentes de escala, mas distribuições de altura (HD − Height Distribution) e covariâncias (espaciais e temporais) diferentes. Simulações recentes mostraram que essa mesma subdivisão é observada em sistemas planos com substratos que crescem lateralmente, demonstrando que a curvatura em si não deve ter um papel essencial. O algoritmo utilizado nessas simulações permite estudar diferentes aspectos dessa subdivisão. Nesta tese, nos concentramos em três assuntos principais. Primeiro, generalizamos o algoritmo para investigar o crescimento em domínios que crescem ou diminuem com diferentes leis de potência no tempo, seguindo L(t) = L 0 + ωt γ , onde L é o tamanho do sistema, ω e γ são parâmetros que determinam a taxa de variação do tamanho do substrato. Mostramos que sistemas com tamanhos iniciais grandes (L 0 >> 1), possuem um transiente com estatística da subclasse plana, independentemente do substrato estar expandindo ou contraindo, o que explica observações experimentais recentes com interfaces contraindo no tempo. Nos sistemas com substratos crescentes, mostramos que a competição entre o comprimento de correlação e o tamanho do sistema é essencial. Caso o sistema cresça mais devagar que o comprimento de correlação, a superfície se torna correlacionada, resultando em HD’s Gaussianas e uma rugosidade que escala com o tamanho do sistema. No caso em que o comprimento de correlação e o tamanho do sistema crescem com mesmo expoente (quando γ = 1/z), obtemos uma família de distribuições que interpola a Gaussiana com a distribuição de interfaces curvas a medida que ω varia. Curiosamente, a HD passa pela distribuição do ensemble Gaussiano simplético (GSE) no meio dessa interpolação. Mostramos também que sistemas que crescem com expoentes maiores que o comprimento de correlação possuem a mesma HD que interfaces circulares (γ = 1). Porém, as covariâncias variam com a velocidade, só possuindo a mesma forma que as covariâncias do caso curvo quando γ = 1. Outro assunto que abordamos nesta tese foi o efeito da dinâmica do substrato em outras classes de universalidade além da KPZ. Verificamos que uma subdivisão análoga também é obtida nas classes VLDS, EW e MH, onde as distribuições de alturas e as covariâncias são universais dentro cada subclasse, mas diferentes de uma para a outra. Para finalizar, verificamos se outras grandezas universais da dinâmica de interfaces também variavam de acordo com a subclasse. Estudando a distribuição de rugosidade quadrática e a de extremos locais, verificamos que essas distribuições são as mesmas em ambas as subclasses.Item Epidemic processes and diffusion on networks: analytical and computational aproaches(Universidade Federal de Viçosa, 2015-02-25) Mata, Angélica Sousa da; Ferreira Júnior, Silvio da Costa; http://lattes.cnpq.br/5760506292076803A field of outstanding interest in Statistical Physics is the investigation of dynamical processes on complex networks. This thesis is devoted to explore the behavior of epidemic dynamics running on heterogeneous networks. We improved analytical approaches - quenched and heterogeneous mean-field theories - by means of pair approximations, which explicitly take into account dynam- ical correlations between connected vertices. These approaches yield more accurate predictions of the epidemic thresholds in the susceptible-infected-susceptible (SIS) model and the critical expo- nents associated to the absorbing state phase transition of the contact process (CP) obtained through finite-size scaling. These approaches can be applied to dynamical processes on networks in gen- eral providing a profitable strategy to analytically assess and fine-tune theoretical corrections. We also investigated the SIS dynamics on random networks having a power law degree distribution (P (k) ∼ k −γ ), with exponent γ > 3, since the existence or absence of a finite threshold involving an endemic phase has been target of a recent and intense investigation. We found that this model on a single network can exhibit multiple transitions involving localized epidemics and our numerical analysis indicates that the transition to the endemic state occurs at a finite threshold. Our analy- sis points out that competing mean-field theories are, in fact, complementary since they describe different epidemic thresholds which can concomitantly emerge in a single network. Finally, we also investigated the diffusion processes on temporal networks by means of a random walk. We analyzed this dynamic theoretically by means of a mapping to Bouchaud’s trap model and using numerical simulations. We found evidence of aging behavior in the random walk relaxation.Item Espectroscopia de força em molécula única aplicada a interação de DNA com derivados de Platina(Universidade Federal de Viçosa, 2019-02-26) Oliveira, Leandro de; Rocha, Márcio SantosNeste trabalho, estudamos a interação da molécula de DNA com alguns fármacos de Platina. Nós utilizamos espectroscopia de força de molécula única, que permite manipular pequenas partículas de escala micrométrica. Dessa forma, conseguimos estabelecer um análise sob as alterações ocorridas no experimento de estiramento para as propriedades mecânicas dos complexos DNA-fármacos formados, e descrevê-los como função de alguns parâmetros de interesse, tais como: tempo de difusão do fármaco, concentração de fármaco em solução, dentre outros. A essas alterações é proposto um modelo teórico para avaliar as mudanças em um dos parâmetros mecânicos, o comprimento de persistência, como função da concentração do fármaco utilizado. Com base nesse e em outro parâmetro mecânico, o comprimento de contorno, essa análise se torna uma poderosa ferramenta e permite verificar ainda, as propriedades relacionadas ao modo de ligação, o estado de compactação da molécula, a cinética da reação. Nossa análise envolveu fármacos comumente utilizados em tratamentos quimioterápicos derivados de um mesmo elemento químico, a Platina: Cisplatina, Carboplatina, Oxaliplatina. Todos os experimentos forma realizados sob mesmas condições, envolveram soluções tamponadas de diferentes concentrações iônicas e foram realizados para dois diferentes regime de forças: entrópico e entálpico.Item Estrutura e termodinâmica de formação dos complexos de polímero de β-ciclodextrina com surfactantes iônicos e efeito da associação do polímero com cadeias de DNA(Universidade Federal de Viçosa, 2016-02-19) Rocha, Júlio Cézar Barbosa; Teixeira, Alvaro Vianna Novaes de Carvalho; http://lattes.cnpq.br/9310974823569426Os polímeros de β-ciclodextrinas (pβCD) possuem cavidades que, assim como a β-ciclodextrina, são atrativas para a complexação de moléculas. A pβCD pode ser associada a surfactantes iônicos formando um pseudo polieletrólito de carga controlada, que pode ser usado em diversas aplicações relevantes, como por exemplo, a compactação de moléculas de DNA. Contudo, há poucos trabalhos na literatura que estudaram a interação de pβCD com surfactantes e nenhum deles apresentou uma caracterização estrutural e termodinâmica da formação destes complexos. Desta forma, investigamos neste trabalho a formação de complexos de pβCD em solução aquosa com os surfactantes iônicos: dodecil sulfato de sódio, dodecil benzeno sulfonato de sódio e brometo de dodecil trimetil amônio, avaliando o efeito do aumento da força iônica na estrutura e termodinâmica de complexação. Medidas de concentração micelar crítica (cmc) mostraram que os surfactantes associam-se à pβCD preferencialmente, formando micelas apenas após a saturação do polímero. Uma vez saturado o polímero não afeta a formação das micelas nem interage com elas. Medidas diretas do tamanho do polímero mostraram que há a liberação das βCD não ligadas covalentemente a pβCD com a inserção do surfactante, seguido do aumento do tamanho da cadeia, ambas causadas pela repulsão eletrostática das moléculas dos surfactantes. Verificamos que a complexação dos surfactantes com a pβCD é menos estável do que com a βCD. Sugerimos que a diferença é devido a alterações das cavidades da βCD na forma polimerizada. A interação da pβCD com moléculas de DNA foi estudada usando a técnica de pinça ótica para várias concentrações do polímero. Foi determinado que a βCD na forma polimerizada, assim como a βCD monomérica, não atua como intercalante. Entretanto o comprimento de persistência alterou de forma não monótona com a concentração do polímero, reduzindo de ~ 40 nm (DNA puro) para ~ 22 nm na concentração de ~ 10 M de pβCD e entre 10 – 25 M aumentou levemente, estabilizando depois de 25 M. Usamos o modelo proposto por Rocha para determinar parâmetros físico- químicos a partir da variação do comprimento de persistência. Observamos dois tipos de agregados ao longo da cadeia de DNA. Na faixa de 0 – 10 M são formados agregados de 2-3 moléculas de pβCD por sítio da molécula de DNA e entre 10 – 25 M aparecem agregados de 12 pβCD ao longo da cadeia de DNA. A constante de ligação típica desses dois agregados (~ 105 M-1) é maior do que a observada por Alves e colaboradores para a βCD nativa (~ 102 M-1). Portanto a polimerização das βCD potencializa a interação com a molécula de DNA, criando oportunidades para potenciais aplicações usando esses sistemas.Item Estudo da interação do intercalante doxorrubicina em condensados de DNA via espectroscopia de força(Universidade Federal de Viçosa, 2018-04-05) Lima, Carlos Henrique Moreira; Rocha, Marcio Santos; http://lattes.cnpq.br/1962882039619648Iniciamos este trabalho estudando o pinçamento óptico que foi a técnica experimental fundamental para realização desse projeto. A pinça Optica Trata-se de uma técnica de micromanipulação bastante utilizada para estudar partículas e sistemas biológicos com tamanho na escala de micrômetro. Através da técnica caracterizamos via espec- troscopia de força as interações do DNA e albumina do soro bovino (BSA) mostramos o processo de compactação do DNA por interação de depleção, em seguida estudamos interações DNA-ligantes que constitui um campo interdisciplinar de conhecimento, com importância fundamental tanto no entendimento de vários processos intracelulares ba- sicos (divisão celular, transcrição, tradução) bem como na aplicação em tratamento de doenças humanas (quimioterapias, terapias gênicas). Neste sentido, farmacos intercalantes desempenham papel central devido a sua larga aplicação em diversos tipos de quimioterapias. Os intercalantes modificam a estrutura mecânica da dupla hélice da molécula de DNA ao interagirem com o mesmo, de forma que as características físico- químicas da interação podem ser estudadas via ensaios mecânicos, como por exemplo em experimentos de estiramento de moléculas únicas de DNA realizados por pinças óticas ou magnéticas. Entretanto, quase totalidade dos trabalhos disponíveis na literatura a respeito das interações de intercalantes com o DNA foram realizados com este último disperso em solução, numa conformação muito diferente da encontrada no interior das células, onde o DNA está fortemente compactado formando a cromatina. Na segunda parte do trabalho estudamos a influência da histona linker H1 para dinâmica da cromatina e sua importância para regulação da cromatina ao interagir com fármaco doxorrubicina.Item Estudo das propriedades térmicas e magnéticas de gelos de spin retangulares(Universidade Federal de Viçosa, 2014-03-25) Nascimento, Fábio Santos; Pereira, Afrânio Rodrigues; http://lattes.cnpq.br/4694628404772159Neste trabalho estudamos duas diferentes geometrias para gelos de spin artificiais: a rede retangular e uma rede quadrada modificada. Na rede quadrada usual, o estado fundamental somente duplamente degenerado e, consequentemente, as excitações são monopolos magnéticos ligados por cordas energéticas (monopolos de Nambu). Entretanto, para conseguir e monopolos livres (similar aos monopolos de Dirac) é importante anular a tensão na corda. Isso pode ser obtido por planejar sistemas anisotrópicos com um grande número de estados fundamentais degenerados. Nós mostramos que um tipo especial da rede retangular e da rede quadrada modificada podem suportar estados fundamentais com essas características. Assim, para essas geometrias, observamos transições de estado fundamental, monopolos magnéticos deconfinados e outras propriedades em função do parâmetro de controle de anisotropia.Item Estudo de perfis em profundidade de dopantes magnéticos em óxidos semicondutores usando técnicas espectroscópicas de raio X sob incidência rasante(Universidade Federal de Viçosa, 2016-03-31) Tardillo Suarez, Vanessa Isabel; Pérez, Carlos Alberto; http://lattes.cnpq.br/7354069903410672Um dispositivo spintrônico é aquele onde o spin do elétron (usado no armazenamento da informação) e a carga do elétron (usada no processamento da informação) são mani- pulados ao mesmo tempo, de forma que o ferromagnetismo e as propriedades semicon- dutoras co-existem no mesmo material.Semicondutores Magnéticos Diluídos (DMS) são compostos de um semicondutor dopado com íons de metais de transição. Estes materiais são considerados bons candidatos para seu uso em dispositivos spintrôni- cos, devido a sua temperatura de Curie (Tc) acima da temperatura ambiente. Neste contexto, é imprescindível compreender como as propriedades físicas destes materiais variam com alguns parâmetros, tais como espessura e distribuição dos dopantes. Neste trabalho, filmes finos de SnO2 dopados com cobalto foram crescidos sobre substratos de LaAlO3 (LAO) e SrTiO3 (STO) usando a técnica de sputtering DC/RF pelo mé- todo de co-evaporação e a técnica de Deposição assistida por Laser Pulsado (PLD). Medidas do comportamento magnético dos filmes foram feitas usando um Magnetôme- tro de Amostra Vibrante (VSM). Os filmes foram estudados usando diferentes técnicas experimentais. Com a finalidade de estudar o perfil de concentração do dopante nestes filmes, a técnica de Fluorescência de Raios X em condições de incidência rasante (GI- XRF) foi utilizada bem como foi desenvolvido um programa de cálculo da curva teórica para obtenção de diversos perfis em profundidade dos elementos que compõem o filme. Outras técnicas de espectroscopia de raios X baseadas em luz síncrotron como Espec- troscopia de Absorção de Raios X próximo da borda em condições de incidência rasante (GI-XANES) e Espectroscopia da Estrutura Fina de Absorção de Raios X Estendida (EXAFS), foram utilizadas para estudar a estrutura local entorno do átomo dopante. Além disso, Microscopia de Força Atômica (AFM) e Difração de Raios X (XRD) foram utilizadas para caracterização morfológica da superfície bem como a estrutura de longo alcance dos filmes finos.Item Estudo do modo de interação do fármaco cloroquina com o DNA e seu efeito em células(Universidade Federal de Viçosa, 2023-02-28) Costa, Ethe de Araújo; Rocha, Márcio Santos; http://lattes.cnpq.br/8184451636489306O estudo das interações entre a molécula de DNA e fármacos tem sido de extrema rele- vância para se compreender as peculiaridades intrínsecas dessas interações. Apesar dos diversos avanços cientíĄcos e t ecnológicos, o s m ecanismos d e a ção m olecular d e alguns fármacos permanecem desconhecidos, principalmente no que diz respeito às interações in- trínsecas desses compostos com componentes celulares como proteínas e ácidos nucleicos. A cloroquina (CLQ) é um composto amplamente usado no tratamento contra a malária. No início de 2020, alguns estudos mostraram que esse agente antimalarial poderia ser uma alternativa no enfrentamento da pandemia da COVID-19. Contudo, muitos aspectos da interação entre a molécula de DNA e a cloroquina ainda são desconhecidos. Nesta tese o estudo do fármaco cloroquina foi realizado em dois diferentes níveis: (i) nível de molé- cula única usando a técnica de Pinça Óptica (OT) para analisar os modos de interação do complexo DNA-CLQ. Esse tipo de estudo é reconhecido como estado da arte para caracterizar as interações do DNA com ligantes como fármacos ou proteínas, e permite determinar os modos de ligação e os parâmetros físico-químicos das interações; (ii) nível celular através de ensaios de citotoxicidade da cloroquina em três tipos distintos de linhas celulares normais, HEK-293 (células renais humanas), melan-a (células epiteliais murina) e VERO (células renais de primata), que permite avaliar e comparar os efeitos do fár- maco na viabilidade celular. A citotoxicidade é um dos indicadores mais importantes de avaliação biológica em estudos in vitro, sendo que a viabilidade celular é um dos aspectos mais relevantes para compreender os mecanismos de resposta das células após exposição a agentes tóxicos. Os resultados obtidos são intrigantes. Dos ensaios de pinçamento óptico observamos que a CLQ tem forte aĄnidade com a molécula de DNA, mas os detalhes intrínsecos dos mecanismos de interação dependem da força iônica do meio circundante, que pode alterar o modo de ligação entre as duas moléculas. Dos ensaios de citotoxici- dade observamos que a CLQ possui alta toxicidade nas três linhagens celulares testadas, de maneira que a linhagem HEK-293 possui maior sensibilidade ao fármaco, apresentando dois valores de concentração inibitória média (IC 50 ). Esse comportamento apresentado pela linhagem HEK-293 é conhecido como efeito hormético, que é induzido pelo fármaco. Esses resultados contribuem para o melhor entendimento tanto a nível molecular quanto celular da ação da cloroquina e pode auxiliar estudos posteriores. Palavras-chave: Cloroquina. Pinça óptica. Ligantes. Cultura de células.Item Estudos teórico e experimental de nanocristais semicondutores coloidais: determinação do “bandgap”, da distribuição de tamanhos e da cinética de crescimento(Universidade Federal de Viçosa, 2018-03-19) Ferreira, Diego Lourençoni; Teixeira, Alvaro Vianna Novaes de Carvalho; http://lattes.cnpq.br/3344444947912729Uma nova expressão analítica para o “bandgap” dependente do tamanho de nanocristais semicondutores coloidais é proposta no âmbito do modelo de massa efetiva aplicado a poços de potencial esféricos e finitos a fim de proporcionar uma descrição quantitativa do efeito de confinamento quântico. Isto permite converter dados espectroscópicos ópticos (espectro de fotoluminescência e borda de absorção fundamental) em estimativas precisas de distribuição de tamanhos de sistemas de partículas coloidais mesmo quando se espera que o modelo de massa efetiva tradicional venha a falhar. Tal situação ocorre tipicamente quando se consideram partículas muito pequenas, pertencentes ao chamado limite do regime de confinamento forte. Aplicando as metodologias teóricas aqui desenvolvidas a nanocristais de CdTe sintetizados através de rotas químicas aquosas, distribuições de tamanhos foram determinadas e comparadas diretamente à aquelas obtidas a partir das técnicas de microscopia de força atômica e microscopia eletrônica de transmissão. Finalmente, a possibilidade de recuperar a distribuição de tamanhos a partir de experimentos espectroscópicos pode ser usada para elucidar a cinética de crescimento de nanocristais coloidais, pois a evolução temporal dos espectros ópticos é facilmente monitorada durante um experimento de crescimento típico. Empregando esta metodologia, a cinética de crescimento dos nanocristais de CdTe sintetizados foi completamente descrita no contexto de teorias de cristalização clássicas baseadas na nucleação homogênea de partículas esféricas em solução. As análises reportadas podem ser usadas como uma ferramenta complementar para a caracterização de amostras de nanocristais de muitos outros sistemas como os materiais semicondutores II-VI e III-V.Item Formação de nanoestruturas em substratos modificados: o crescimento sobre nanomembranas e buracos(Universidade Federal de Viçosa, 2016-08-18) Silva, Saimon Filipe Covre da; Deneke, Christoph Friedrich; http://lattes.cnpq.br/4389754693071732O presente trabalho trata do crescimento e caracterização de nanoestruturas semicondutoras crescidas pela técnica de epitaxia por feixe molecular. Os resultados mostram a confecção de novas estruturas, assim como o uso de substratos complacentes em estudos básicos de fenômenos de crescimento. Duas metodologias distintas foram empregadas. A primeira metodologia explora o uso de membranas parcialmente relaxadas como substratos virtuais para deposição de InAs. A amostra usada como substrato exibe diferentes parâmetros de rede para a parte não relaxada, relaxada e as rugas. Uma grande migração do material depositado (InAs) foi observado com acúmulo de material no topo das rugas. Uma análise semi quantitativa do misfit strain mostra que o material migra para as áreas com menor misfit strain, ao qual representa a região com menor potencial químico de superfície. Migração de material também é observado nas regiões auto suportadas de InGaAs presente na amostra. Nossos resultados mostram que a parte relaxada e rugas oferecem um lugar para o crescimento do InAs que fundamentalmente muda o comportamento do crescimento durante a deposição. Na segunda metodologia, a técnica de “Local Droplet Epitaxy” e “Ga assisted deoxidation” foram combinadas para a criação de buracos na superfície do substrato de GaAs. Na estrutura gerada foi conduzido um estudo morfológico do preenchimento com diferentes espessuras de AlGaAs o que gerou uma estrutura formada por buraco + monte. Esta estrutura tem uma profundidade média de 19 nm, comprimento de 780 nm e largura de 200 nm. As estruturas foram preenchidas com diferentes quantidades de GaAs e cobertas por uma camada de AlGaAs/GaAs gerando estruturas mesoscópicas de GaAs com 1,2 μm de comprimento e 150 nm de largura. As características óticas destas estruturas foram estudadas por microfotoluminescência. Foi observado emissões óticas à temperatura ambiente. Medidas à baixa temperatura demonstraram que o espectro ótico é formado por diferentes linhas excitônicas. Assim foi fabricado novas estruturas com características únicas que podem ser aplicadas para estudos básicos ou em dispositivos.Item Investigação de bordas em materiais bidimensionais: propriedades de dobras e furos(Universidade Federal de Viçosa, 2018-03-16) Dias, Rafael Freitas; Batista, Ronaldo Junio Campos; http://lattes.cnpq.br/0136576066610292Desde a síntese do grafeno em 2004, materiais bidimensionais têm atraído a atenção da comunidade científica e têm sido apontados como promessas para aplicações tecnológicas em diversas áreas. Neste trabalho, aplicamos diferentes métodos teóricos para investigar propriedades estruturais de dobras/bordas e furos de materiais bidimensionais. Desenvolvemos modelos elásticos capazes de descrever a resposta de dobras e bordas de materiais bidimensionais à deformação mecânica. O ajuste do modelo aos dados experimentais permite determinar a energia de coesão entre camadas de materiais bidimensionais (que é um desafio do ponto de vista teórico e experimental) e a dependência da rigidez flexural em função do número de camadas do material. Aplicamos métodos de primeiros princípios baseados na teoria do funcional da densidade e investigamos as propriedades estruturais de furos em grafeno, nitreto de boro hexagonal e em estruturas híbridas destes dois materiais. Mais especificamente, fizemos: (i) a comparação da estabilidade energética de furos em grafeno e nitreto de boro (observando que furos em nitreto de boro são mais estáveis que em grafeno); (ii) a investigação da dependência da energia de formação com o tamanho e forma dos furos (observando que a energia de formação tem uma dependência linear com o perímetro dos furos); (iii) a investigação da energia de formação de grafeno dopado com nitreto de boro hexagonal em grafeno furado (explicando a diminuição linear da energia de formação da monocamada dopada em relação a energia de formação a partir do grafeno perfeito usando um modelo de ligação); e (iv) a investigação dos efeitos de passivação/dopagem de bordas de furos em grafeno por N, B, BN e C- H (observando que a tetravacância dopada com N é mais estável que a tetravacância nativa em grafeno, que a estabilidade da tetravacância é aumentada pela adição de N quaternários e que furos terminados em N são mais estáveis que os passivados com H). Desenvolvemos um modelo de ligação capaz de reproduzir com boa concordância a energia total obtida por cálculos de primeiros princípios em furos em grafeno e nitreto de boro. Este modelo requer uma fração extremamente pequena do tempo requerido para a obtenção da energia via cálculos de primeiros princípios, o que possibilita a investigação da estrutura de furos em uma rede hexagonal usando métodos de Monte-Carlo.Item Magnetização e densidade de cargas emergentes em função do campo em gelos de spin artificiais(Universidade Federal de Viçosa, 2019-07-11) Paiva, Teônis Silva de; Araujo, Clodoaldo Irineu Levartoski de; http://lattes.cnpq.br/2293691882810300A frustração geométrica em materiais conhecidos como gelos de spin, materiais que pos- suem seus momentos magnéticos obedecendo a regra do gelo magnética (regra similar à que as moléculas de água obedecem no estado sólido), vêm atraindo grande atenção dos pesquisadores desde a última década devido à emergência de quasi-partı́culas, se- melhantes a monopolos magnéticos. A pesquisa sobre estas quasi-partı́culas vêm sendo direcionada à nanoilhas magnéticas, conhecidas como gelos de spin artificiais (GSA), cuja sua nanofabricação se dá através da litogafia eletrônica, e diferentemente dos gelos de spin naturais permitem observação dos monopolos magnéticos através de técnicas de micros- copia magnética e a manipulação dos mesmos em temperatura ambiente. Neste trabalho apresentamos três estudos sobre GSA, sendo que o primeiro destes estudos investiga as excitações que emergem em redes de GSA com diferentes parâmetros, durante um pro- cesso de reversão da magnetização, através da técnica de microscopia de força magnética. Os resultados mostram que a mudança nas dimensões no parâmetro de rede pode alterar propriedades como coercividade e densidade de monopolos. No segundo estudo foi mos- trado que estas mesmas propriedades podem ser alteradas, sem mudar as dimensões da rede, em vez disso, alterando as densidades de cargas elétricas no substrato através da ab- sorção de luz. Por fim o último estudo mostra que as excitações semelhantes à monopolos magnéticos podem ser investigadas através de medidas de magnetorresistência. Palavras-chave: Gelos de spin. Nanofabricação. Magnetorresistência. Monopolo.