Ciências Exatas e Tecnológicas
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Item Modelos computacionais para o processo de forrageamento e facilitação social em cupins(Universidade Federal de Viçosa, 2007-07-30) Mansur Filho, Júlio César; Ferreira Junior, Silvio da Costa; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4763358H3; Souza, Og Francisco Fonseca de; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4783301A8; Martins, Marcelo Lobato; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4789678A0; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4737798U2; Redinz, José Arnaldo; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4723977U7; Lima, Eraldo Rodrigues de; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4783762J5Há um grande interesse no entendimento dos princípios dinâmicos que dão origem aos padrões espaço-temporais gerados por organismos vivos. Padrões auto-organizados complexos são vistos desde colônias de bactérias, de insetos sociais até a sociedade humana. Entre eles encontram-se os padrões de forrageamento animal associados a estratégias de busca sistemática por fontes de alimento. Nesta dissertação propomos um modelo para o forrageamento de cupins subterrâneos; tal modelo consiste de cupins que constroem túneis em um plano bidimensional infinito sujeito a uma densidade fixa de alimento distribuída aleatoriamente. Cada túnel avança por sucessivos segmentos lineares de comprimento unitário cujas direções desviam-se das dos seus antecessores por um ângulo aleatório distribuído uniformemente entre. -α e α. Cada cupim é caracterizado por um fator de ganho gk e uma atividade A(t) que evolui no tempo de acordo com a expressão: Ak (t+1) = tanh (Ak(t) gk). Se essa atividade atingir um valor mínimo, o cupim volta para o ninho, restaurando sua atividade ao máximo (A=1). Cada túnel é caracterizado por uma quantidade de feromônio de trilha que aumenta quando um cupim encontra comida ou entra nesse túnel. Porém, a quantidade de feromônio no túnel é reduzida em uma dada taxa depois de cada passo de tempo, isto é, após ser feito o avanço de todos os túneis. A cada tl passos de tempo, novos cupins penetram nos túneis; a escolha em qual deles entrar é proporcional à quantidade de feromônio. Finalmente um túnel poderá bifurcar, dando origem a um novo túnel, se a quantidade de cupins neste superar um valor fixado. Além da estrutura dos túneis de forrageamento, modelamos a facilitação social em cupins dentro de um túnel de tamanho L. Nesse modelo um cupim ficará inativo se sua atividade atingir um valor mínimo Amin. Caso dois cupins se encontrem, suas atividades são restauradas ao máximo. A eficiência do forrageamento por meio de túneis é caracterizada em função do ângulo máximo de desvio α , da taxa de decaimento de feromônio e do número de cupins dentro de um túnel necessários para a criação de um novo túnel. Para o processo de facilitação social apresentamos como a densidade de cupins ativos variam no tempo. Os padrões espaço-temporais tanto para a formação de túneis quanto para o processo de facilitação social também são apresentados.Item Formação de padrões em meios granulares(Universidade Federal de Viçosa, 2006-03-29) Pinto, Sandro Farias; Couto, Marcos da Silva; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4781688P4; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4702812T6; Ferreira Junior, Silvio da Costa; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4763358H3; Faria, Allbens Atman Picardi; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4796417D9; Moreira, José Guilherme Martins Alves; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4783221Z8; Neves, álvaro José Magalhães; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4781784D2Em nosso trabalho, estudamos a formação de padrões na interface entre dois tipos de materiais granulares em uma célula de Hele-Shaw. Diferentes tipos de padrões, variando de desde quase-circulares a até padrões com dedos, formaram- se variando a razão entre o tamanho dos grãos e o espaçamento da célula. A transição de padrões com dedos para padrões arredondados parece ser contínua. Foi obtida a transformada de Fourier para os padrões com e sem dedos, sendo que padrões com dedos apresentam seleção de modos, ao contrário do que ocorre para os padrões sem dedos. A dependência do raio de giração e do número de partículas na borda do padrão foi estudada em função do número de partículas dentro do padrão. Observamos que tanto o raio de giração quanto o número de partículas na borda do padrão obedecem a leis de potência. A análise da rugosidade da borda dos padrões mostrou que o expoente de Hurst decresce à medida que os padrões se tornam mais arredondados. A rugosidade não obedece a uma lei de potência com o tempo. Para padrões com dedos a rugosidade aumenta com o tempo e à medida que os padrões se tornam mais regulares ela parece tender a um valor de saturação. A formação dos dedos é explicada em termos da transmissão de forças através dos grãos.Item Estudo experimental do modelo aleatório de fusíveis(Universidade Federal de Viçosa, 2007-07-20) Freitas, Kenedy Antônio de; Menezes Sobrinho, Ismael Lima; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4790268E3; Ferreira Junior, Silvio da Costa; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4763358H3; Couto, Marcos da Silva; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4781688P4; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4716625D9; Plascak, João Antônio; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4783807D5; Teixeira, álvaro Vianna Novaes de Carvalho; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4761363J4; Ferreira, Sukarno Olavo; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4786429E5; Franco, Daniel Heber Theodoro; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4791975Z4O objetivo deste trabalho é verificar, através de um estudo experimental do Modelo Aleatório de Fusíveis, como a orientação e a desordem da rede de fusíveis influenciam o processo de fratura da rede. Para a efetivação dos experimentos foi criado um circuito de tamanho L x L, com as ligações entre os fusíveis orientadas à 45° da direção de aplicação da diferença de potencial. Foram utilizados dois tipos de fios como fusíveis: fios de cobre e fios de palha de aço. Os experimentos consistiram em aplicar uma diferença de potencial V na rede e medir a corrente I. Os resultados obtidos foram analisados com o objetivo de se determinar suas leis de escala quando a desordem ou o tamanho da rede eram variados. Concluiu-se com os resultados que mesmo para as redes totalmente desordenada não foram observadas leis de escalas. Verificou-se ainda que para uma corrente fixa acima de certa corrente crítica, a resistência elétrica da rede aumenta como uma lei de potência do tempo e também que o tempo de ruptura da rede decai como uma lei logarítmica da corrente para valores de corrente pouco acima da corrente crítica, ao passo que para valores de corrente muito acima da corrente crítica o tempo de ruptura decai como uma lei de potência.Item Monopolos tipo-Dirac em uma eletrodinâmica com violação das simetrias de Lorentz e CPT(Universidade Federal de Viçosa, 2007-07-11) Barraz Junior, Ney Marçal; Pereira, Afrânio Rodrigues; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4782407Z5; Martins, Marcelo Lobato; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4789678A0; Melo, Winder Alexander de Moura; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4791186Z9; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4587079A7; Piguet, Olivier; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4769080A4; Helayel-neto, José Abdalla; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4787683J3; Franco, Daniel Heber Theodoro; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4791975Z4Nesta dissertação estudamos monopolos magnéticos numa estrutura de uma Eletrodinâmica que violam as simetrias de Lorentz e CPT, em (3+1)D. Este é o modelo de Maxwell estendido por um termo do tipo Chern-Simons, bμ.FμνAv, que respeita a transformação de calibre mas viola as simetrias de Lorentz e CPT (como conseqüência, a dualidade é perdida). O interesse principal concentra na análise do modelo na presença de monopolos magnéticos tipo-Dirac, de modo que a identidade de Bianchi seja quebrada, que nos resulta na aparente não-conservação da carga elétrica. A inconsistência pode ser contornada considerando que na presença de monopolos "carregam" com eles uma corrente extra. Uma redução dimensional do modelo para (2+1)D é considerado na presença de ambas as fontes, magnéticas e elétricas, e com o termo de violação da simetria de Lorentz e CPT, onde uma condição da quantização que envolve o remanescente escalar de bμ é obtido. Também, é indicado que a quebra da dualidade pode ser associado com uma assimetria entre fontes elétricas e magnéticas neste cenário, de modo que a força eletromagnética experimentada por um pólo magnético seja suplementada pelo termo extra, proporcional a bμ, quando comparada com uma carga elétrica.Item Um sistema presa-predador com evasão mediada por feromônio de alarme(Universidade Federal de Viçosa, 2006-03-20) Baptestini, Elizabeth Machado; Martins, Marcelo Lobato; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4789678A0; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4779485P8; Cordeiro, Ricardo Reis; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4787505T8; Takahashi, Lucy Tiemi; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4791507J2; Vilela, Evaldo Ferreira; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4783121J5; Ferreira Junior, Silvio da Costa; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4763358H3Padrões, estruturas, propriedades coletivas emergentes são ubíquas em sistemas com muitas unidades (vivas ou inanimadas) acopladas por meio de interações não-lineares. Dentro desse contexto, o estudo de fenômenos cooperativos em dinâmica de populações de interesse ecológico tem atraído a atenção de físicos e matemáticos desde os anos de 1920 com Lotka e Volterra. Portanto, além de equações diferenciais, a teoria ecológica tem continuamente incorporado poderosas e bem-estabelecidas técnicas dos processos de contatos, modelos de autômatos celulares e outros, desenvolvidos no campo de física da matéria condensada, física estatística e física computacional. No presente trabalho, um modelo presa-predador com perseguição e fuga mediada por um feromônio de alarme é proposto e estudado através de métodos analíticos e simulações computacionais. Tais modelos podem exibir comportamentos oscilatórios da densidade de população, transições de fases que pertencem a classes de universalidade distintas e um diagrama de fases rico. Duas abordagens distintas de descrição foram usadas. Numa primeira abordagem, propomos um modelo de Autômato Celular (AC) onde predadores e presas se movimentam, segundo regras específicas para cada espécie, num ambiente homogêneo e com condições de contorno periódicas. A outra parte do nosso estudo é baseado na análise de EDP s que também descrevem a dinâmica de um sistema presa-predador com as mesmas características citadas acima. É feito um estudo considerando as equações sem termos espaciais, isto é, tipo campo médio e depois considerando esses termos. Esses modelos podem representar ferramentas relevantes para o estudo das melhores estratégias para o controle biológico de pragas por predadores. Em casos bem sucedidos, as pestes e seus predadores devem persistir em interações estáveis e com uma baixa densidade da população de pragas.Item Modelagem de tumores avasculares: de autômatos celulares a modelos de multiescala(Universidade Federal de Viçosa, 2007-03-21) Paiva, Leticia Ribeiro de; Martins, Marcelo Lobato; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4789678A0; Ferreira Junior, Silvio da Costa; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4763358H3; http://lattes.cnpq.br/9428416479663144; Moreira, José Guilherme Martins Alves; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4783221Z8; Silva, Jafferson Kamphorst Leal da; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4787533Y6; Lopes, Miriam Teresa Paz; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4788898H6A maior parte das terapias anti-câncer clinicamente usadas tem se desenvolvido empiricamente [1] mas a resposta do tumor e do organismo a essas terapias é não-linear. Portanto, modelos matemáticos podem ser ferramentas complementares (e talvez necessárias) para a compreensão da dinâmica da resposta à droga ou terapia no organismo. Nesta dissertação de mestrado alguns desses modelos são estudados. Em particular, propomos uma estratégia para crescer agregados isotrópicos do modelo de Eden na rede, um modelo estocástico básico para o crescimento de tumores avasculares, Os padrões gerados são caracterizados pela largura da interface, que é calculada considerando o centro da rede ou o centro de massa do agregado como referência, e pela diferença entre as probabilidades de crescimento axial e diagonal. Também foi estudado um modelo de multiescala para viroterapia em tumores avasculares em que as concentrações de nutrientes e vírus são descritas por equações de reação-difusão macroscópicas e as ações de células tumorais são governadas por regras estocásticas microscópicas. O objetivo central dessa parte do trabalho é a determinação do diagrama de estados no espaço de parâmetros. A faixa de parâmetros envolvidos foi estimada a partir de dados experimentais e a resposta das células tumorais à injeção viral apresenta quatro comportamentos diferentes, todos observados experimentalmente. Os valores dos parâmetros que geram predominantemente cada um desses comportamentos são determinados.Item Caracterização estrutural de pontos quânticos e filmes ultrafinos de CdTe/Si(111)(Universidade Federal de Viçosa, 2007-03-09) Suela, Jefferson; Carvalho, Alexandre Tadeu Gomes; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4787153D2; Ferreira, Sukarno Olavo; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4786429E5; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4599582T1; Munford, Maximiliano Luis; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4791596H8; Paniago, Rogério Magalhães; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4782962H2; Anjos, Virgilio de Carvalho dos; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4782111Y6Neste trabalho, foi feita a caracterização estrutural e morfológica de pontos quânticos e filmes ultrafinos de CdTe crescidos sobre substrato de Si(111) passivado com hidrogênio. As amostras foram crescidas por epitaxia de paredes quentes e caracterizadas por microscopia de força atômica e difração de raios- especular e incidência rasante.As analises das imagens de microscopia de força atômica mostram a existência de ilhas isoladas de formato piramidal, mostrando que o crescimento segue o modo Volmer-Weber. As medidas de difração de raios-X, mostram que apesar do considerável descasamento do parâmetro de rede (19%) as ilhas crescem epitaxialmente, seguindo a direção cristalográfica [111] do substrato de silício. A analise cuidadosa das medidas de difração com incidência rasante permite determinar as dimensões lateral e vertical dos pontos quânticos e a observar existência de uma pequena quantidade de pontos quânticos girados de 30º no plano de crescimento.Item O acoplamento indutivo com bobinas On-Chip(Universidade Federal de Viçosa, 2007-02-26) Soares, Jaqueline dos Santos; Moreira, Helder Soares; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4784865J8; Neves, álvaro José Magalhães; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4781784D2; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4772708Y6; Martins, Marcelo Lobato; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4789678A0; Krambrock, Klaus Wilhelm Heinrich; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4760338D2; Matinaga, Franklin Massami; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4786917J1O efeito Hall quântico (EHQ) permanece como foco de um imenso esforço de pesquisa vinte e seis anos após sua descoberta. De fato este fenômeno tem levantado uma série de questões fundamentais. Entre os problemas em aberto nesse campo está a distribuição espacial de corrente elétrica durante o efeito Hall quântico. Esta questão tem sido continuamente debatida desde a sua descoberta. Alguns experimentos e modelos teóricos indicam que a corrente se distribui uniformemente pela largura da ponte Hall. Contraditoriamente, outros resultados sugerem que a corrente flui predominantemente nas bordas do dispositivo. Trabalhos importantes de Yahel et al. [PRL 76, 2149 (1996) e PRL 81, 5201 (1998)] trouxeram novas pistas sobre o assunto usando a técnica experimental que ficou conhecida como "acoplamento indutivo . O método é baseado na medida da tensão induzida (da ordem de dezenas de nanovolts) por uma corrente Hall alternada em uma bobina compacta, cuidadosamente posicionada acima de uma das bordas da ponte Hall. Ele é talvez o método menos invasivo disponível para estudar a distribuição de corrente no EHQ. Entretanto, trata-se de uma técnica experimentalmente desafiadora no que se refere ao posicionamento e a fabricação da bobina e a medida tênue da tensão induzida. Mostramos com cálculos que é possível simplificar grandemente a técnica mencionada e fazê-la mais sensível e útil fabricando a bobina no mesmo chip da ponte Hall. O conceito foi testado experimentalmente substituindo a ponte Hall semicondutora por uma tira metálica cuja distribuição de corrente é conhecida a priori da eletrodinâmica. Medimos a tensão induzida pela corrente na tira metálica na bobina vizinha. O resultado ajusta-se perfeitamente, em magnitude e fase, aos valores calculados. Como nossa contribuição mais importante, descobrimos que a presença de uma gás bidimensional de elétrons (2DEG), localizado a 200 nm abaixo da bobina, aumenta o sinal induzido por um fator de trinta. A magnitude e a fase do sinal indicam que ele tem origem na corrente induzida no 2DEG pela corrente Hall alternada. O efeito de amplificação fornece um sinal mais forte em uma amostra contendo uma ponte Hall com dimensão milimétrica e com uma bobina com dez voltas, convenientemente fabricada por litografia óptica, do que o sinal medido por Yahel, usando uma ponte Hall dez vezes maior e uma bobina manufaturada com 3000 voltas. Especulamos que o efeito do 2DEG poderá permitir que a nossa técnica seja usada para mapear a distribuição de corrente no EHQ e também no estudo de sistemas magnéticos com dimensões nanométricas.Item Influência de vacâncias de spin na dinâmica de vórtices em sistemas magnéticos bidimensionais(Universidade Federal de Viçosa, 2006-03-21) Paula, Fagner Muruci de; Pereira, Afrânio Rodrigues; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4782407Z5; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4779786T6; Melo, Winder Alexander de Moura; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4791186Z9; Alves, Sidiney Geraldo; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4799354A6; Menezes Sobrinho, Ismael Lima; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4790268E3; Caldas, Heron Carlos de Godoy; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4784663E6Neste trabalho estudamos a dinâmica de spins no modelo XY 2D clássico, incluindo impurezas não-magnéticas. Os resultados analíticos, testados por simulações, indicam duas formas de "aprisionar" um vórtice por meio de duas vacâncias de spin. Além disso, revelam uma interação efetiva do tipo atrativa entre estes defeitos. Analisamos também a função espalhamento de nêutrons Sxx(->q, w) para um sistema contendo uma porcentagem de sítios não-magnéticos. O pico central e o de ondas de spin obtidos em nossas simulações são completamente diferentes do caso puro e, em adição, um pequeno pico inelástico surge. Propomos uma teoria fenomenológica baseada na interação vórtice-vacância para explicar as modificações observadas.Item Modelo de Heisenberg em um espaço com curvatura negativa: excitações topológicas de spin na pseudo-esfera(Universidade Federal de Viçosa, 2007-03-01) Belo, Leandro Ribeiro Andrade; Pereira, Afrânio Rodrigues; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4782407Z5; Melo, Winder Alexander de Moura; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4791186Z9; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4715539T6; Pinto, Clifford Neves; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4784966Y4; Lorenci, Vitorio Alberto de; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4791182J3; Oliveira Neto, Nemésio Matos de; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4766935P8Spins de Heisenberg que se encontram na pseudo-esfera (um espaço infinito 2- dimensional com curvatura constante e negativa) não podem gerar soluções solitônicas estáveis. Apenas soluções fracionárias podem ser estabilizadas nessa superfície desde que um furo seja feito. Dirigimo-nos também à introdução de vórtices no plano no regime XY. Interessantemente, a energia de um único vórtice não diverge quando o sistema tende ao infinito. Isso leva a um potencial não-confinante entre um vórtice e um anti-vórtice a grandes distâncias, de modo que o par possa dissociar-se a uma baixa e arbitraria temperatura.