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Dissertações |
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RANULFO DA SILVA DIAS
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Avanços no tratamento do Glioblastoma Multiforme via Tumor Treating Fields: desenvolvimento de um banco de dados otimizado de simulações usando o SimNIBS
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Orientador : ALAN BENDASOLI PAVAN
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MEMBROS DA BANCA :
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ADHIMAR FLAVIO OLIVEIRA
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ALAN BENDASOLI PAVAN
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MÁRIO VICENTE CAMPOS GUIMARÃES
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RENATA FERRANTI LEONI
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Data: 08/02/2024
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O Glioblastoma Multiforme (GBM) é um câncer cerebral agressivo com baixa taxa de sobrevida. A estimulação cerebral não invasiva é uma abordagem promissora para o tratamento do GBM, mas ainda há muito a ser aprendido sobre sua eficácia e segurança.
Baseada em pesquisas do início dos anos 2000 sobre a aplicação de campos eletromagnéticos no tratamento do GBM essa dissertação propõe o desenvolvimento de um banco de dados otimizado de simulações usando o SimNIBS. O SimNIBS foi projetado para simular a estimulação elétrica no cérebro e pode gerar simulações utilizando código na linguagem Python.
A pesquisa explorou a eficácia da Estimulação Transcraniana Elétrica de Corrente Contínua (ETCC) e Corrente Alternada (ETCA), esta última focada para o tratamento do GBM. Os resultados destacam a influência da configuração dos eletrodos na distribuição da estimulação elétrica e a penetração do campo elétrico no tecido cerebral. Os dados obtidos indicam a necessidade de ajustes na corrente aplicada na ETCA e recomenda configurações específicas de eletrodos para otimizar o tratamento do GBM.
Por fim, essa análise irá contribuir para uma melhor compreensão da neuromodulação no contexto do GBM. Os resultados sugerem que a ETCA pode ser uma opção eficaz para o tratamento do GBM, mas pesquisas adicionais são necessárias para validar os resultados e determinar a segurança a longo prazo da terapia.
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The Glioblastoma Multiforme (GBM) is an aggressive brain cancer with a low survival rate. Non-invasive brain stimulation is a promising approach for treating GBM, but there is still much to be learned about its effectiveness and safety.
Based on research from the early 2000s on the application of electromagnetic fields in the treatment of GBM, this dissertation proposes the development of an optimized database of simulations using SimNIBS. SimNIBS was designed to simulate electrical stimulation in the brain and can generate simulations using code in the Python language.
The research explored the effectiveness of Transcranial Electrical Direct Current Stimulation (tDCS) and Alternating Current Stimulation (tACS), the latter focused on the treatment of GBM. The results highlight the influence of electrode configuration on the distribution of electrical stimulation and the penetration of the electric field into brain tissue. The data obtained indicates the need for adjustments in the current applied in tDCS and recommends specific electrode configurations to optimize GBM treatment.
Ultimately, this analysis is expected to contribute to a better understanding of neuromodulation in the context of GBM. The results suggest that tACS may be an effective option for treating GBM, but additional research is needed to validate the results and determine the long-term safety of the therapy.
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RICARDO ALEXANDRE FERNANDES FILHO
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Teorias Moddificadas da Gravitação: Os Modelos Horndeski
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Orientador : EDUARDO HENRIQUE SILVA BITTENCOURT
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MEMBROS DA BANCA :
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EDUARDO HENRIQUE SILVA BITTENCOURT
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FRANCESCO BAJARDI
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SALVATORE CAPOZZIELLO
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VITORIO ALBERTO DE LORENCI
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Data: 16/02/2024
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Neste manuscrito, é proposto uma análise qualitativa sobre como as teorias relacionadas a gravidade mudaram com o passar do tempo até chegar as conhecidas teorias modificadas da gravitação, mostrando o poderio que as mesmas guardam, com o intuito de servir como uma porta de entrada ao assunto e sendo base para trabalhos mais complexos no futuro. Começando com o que se entendia por gravidade até chegar a grande revolução de Albert Einstein e a teoria da Relatividade Geral, a qual explicou alguns pontos não alcançados pela teoria newtoniana, mas ainda assim mantinha inexplicado observações feitas em larga escalas. Após Einstein os esforços não se baseavam mais em encontrar uma nova teoria, mas sim fazer extensões da mesma, dando espaço então para as conhecidas teorias modificadas da gravitação. Estas teorias surgem de várias formas na literatura, porém aqui a atenção será voltada a aquelas que são construídas a partir da adição de um campo escalar à teoria, tomando o nome de teorias escalares-tensoriais. Dentre as teorias modificadas da gravitação escalares-tensoriais será restringida a discussão sobre aquelas que conservam as equações de movimento em segunda ordem, sendo a mais geral possível conhecida como a teoria de Horndeski, que será a teoria principal aqui tratada. Após destrinchar a teoria de Horndeski, analisando suas equações de movimento e casos particulares, será também aproveitado o aspecto geral desta teoria para se derivar teorias já conhecidas a partir dela, como Brans-Dicke, Cubic Galileon e 𝑓 (𝑅). Por fim, serão dedicados esforços para adentrar à cosmologia quantica usando a teoria de Horndeski.
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In this thesis, a qualitative analysis is proposed on how theories related to gravity have changed over time until reaching the well-known modified theories of gravitation, demon- strating the power they hold. The aim is to serve as an entry point to the subject and provide a basis for more complex works in the future. Starting with the understanding of gravity and progressing to Albert Einstein’s groundbreaking theory of General Relativity, which explained some aspects not addressed by Newtonian theory but still left unexplained observations on large scales. After Einstein, efforts have been mostly focused on construct- ing extensions of General Relativity, paving the way for the well-known modified theories of gravitation. These theories manifest in various forms in the literature, but here the focus will be on those constructed by the inclusion of a scalar field into the theory, giving rise to the so called scalar-tensor theories. Among the modified scalar-tensor theories, the discussion will be restricted to those that preserve second-order equations of motion, with the most general known as the Horndeski theory, which will be the main theory addressed here. After dissecting the Horndeski theory, we analyze its equations of motion and apply the latter to certain cases of interest. The general aspect of the Horndeski theory will also be exploited to derive, from it, already known theories, such as Brans-Dicke, Cubic Galileon, and 𝑓 (𝑅) models. The final part of the work will be dedicated to delving into quantum cosmology using the Horndeski theory.
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João Paulo Almeida de Paula
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Radiação de Corpo Negro do Campo Escalar no Universo de Einstein
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Orientador : EDISOM DE SOUZA MOREIRA JUNIOR
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MEMBROS DA BANCA :
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JOÃO CARLOS ALVES BARATA
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EDISOM DE SOUZA MOREIRA JUNIOR
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EDUARDO HENRIQUE SILVA BITTENCOURT
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Data: 28/02/2024
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Neste trabalho, calcularemos o propagador de Feynman de um campo escalar com massa M a uma temperatura finita T no universo de Einstein, que é um espaço-tempo estático. O campo será acoplado arbitrariamente à curvatura (ou seja, o parâmetro de acoplamento do campo escalar com a curvatura terá um valor arbitrário). A partir do propagador renormalizado, determinaremos o tensor de pressão-energia-momento do campo escalar e, como consequência, a termodinâmica correspondente. Este estudo é de interesse porque o universo não estacionário (ou seja, dinâmico) parece ser uma "sucessão de universos de Einstein", começando com o universo primordial. Nossos resultados serão comparados com a literatura existente.
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In this work, we will calculate the Feynman propagator of a scalar field with mass M at finite temperature T in the Einstein universe, which is a static space-time. The field will be arbitrarily coupled to the curvature (i.e., the coupling parameter of the scalar field with curvature will have an arbitrary value). From the renormalized propagator, we will determine the stress-energy-momentum tensor of the scalar field and, as a consequence, the corresponding thermodynamics. This study is of interest because the non-stationary (i.e., dynamic) universe appears to be a "succession of Einstein universes", starting with the primordial universe. Our results will be compared to the existing literature.
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Maria Eduarda Antunes dos Santos
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Um estudo sobre modelos inflacionários gerados por um campo escalar com potencial polinomial
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Orientador : EDUARDO HENRIQUE SILVA BITTENCOURT
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MEMBROS DA BANCA :
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Leila Lobato Graef
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EDUARDO HENRIQUE SILVA BITTENCOURT
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LEANDRO GUSTAVO GOMES
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MICOL BENETTI
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Data: 29/02/2024
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Nesse trabalho, foi analisado o comportamento de um modelo inflacionário gerado por um campo escalar com um potencial polinomial. Para isso, foi realizada a análise de um potencial do tipo monomial, para em seguida haver uma investigação dos efeitos devido à introdução de um segundo termo no potencial, focando na sensibilidade paramétrica dos modelos inflacionários, o que nos fornece uma indicação sobre quão estável é um modelo inflacionário quando lhe fazemos perturbações paramétricas. Parâmetros observacionais relacionados à inflação, como o índice espectral ns das perturbações escalares e a razão tensor-escalar r, os parâmetros de slow roll ϵ e δ, entre outros, foram levados em consideração nesse estudo. Sendo assim, a proposta é estudar o comportamento paramétrico do modelo.
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This work analyzed the behavior of an inflationary model driven by a scalar field with a polynomial potential. For that, it was analyzed a monomial potential type and then an investigation of effects due to an introduction of a second potential term, focusing on the parametric sensitivity of the inflationary models, which gives us an indication of how stable is an inflationary model when we do parametric perturbation. Observational parameters related to inflation, such as the spectral index ns of the scalar perturbations and the tensor-scalar ratio r, the slow roll parameters ϵ and δ, among others, were taken into account in this study. Therefore, the proposal is to study the parametric behavior of the model.
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VICTOR MANUEL NEYRA SALVADOR
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O Fell-Heisenberg Warp Drive e o problema do horizonte
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Orientador : EDUARDO HENRIQUE SILVA BITTENCOURT
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MEMBROS DA BANCA :
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ELIAS LEITE MENDONÇA
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ALAN BENDASOLI PAVAN
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EDUARDO HENRIQUE SILVA BITTENCOURT
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Data: 29/02/2024
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O princípio da localidade é respeitado pela teoria de relatividade especial e geral. Em consequência, a velocidade da luz é a máxima velocidade que a informação pode viajar. No entanto, pela lei de Hubble-Lemaitre nos sabemos que dois observadores comoveis podem se separar com velocidades maiores que a velocidade da luz. Além disso, a teoria da inflação cosmica tambem implica o movimento superluminal de observadores comoveis no primeiros instantes do nosso Universo. Com esta motivação física, Alcubierre construiu uma solução da relatividade geral que permite viagens superluminais sem violar a causalidade. Sua solução inspirou a definição matemática geral de warp drives dada por Natario e o comportamento solitônico de Fell-Heisenberg. Nesta tese, focaremos em duas questões: primeiro, com base na definição de Natario, estudamos o “problema do observador” em warp drives, e segundo, estabelecemos restrições para vetores de deslocamento do tipo gradiente para representar warp drives físicos na métrica de Fell-Heisenberg.
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The locality principle is respected by the special and general theory of relativity. Consequently, the speed of light is the maximum speed at which information can travel. However, by the Hubble-Lemaitre law, we know that two moving observers can separate at speeds greater than the speed of light. Furthermore, the theory of cosmic inflation also implies the superluminal movement of comoving observers in the first moments of our Universe. With this physical motivation, Alcubierre constructed a solution of general relativity that allows superluminal travels without violating causality. His solution inspired the general mathematical definition of warp drives given by Natario and the solitonic behavior of Fell-Heisenberg. In this thesis, we will focus on two questions: first, based on Natario’s definition, we study the “observer problem” in warp drives, and second, we establish constraints for gradient shift vectors to represent physical warp drives in the Fell-Heisenberg metric.
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Thales Willian Cruz
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Modelos análogos para a propagação da luz em teorias não lineares do eletromagnetismo
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Orientador : VITORIO ALBERTO DE LORENCI
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MEMBROS DA BANCA :
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ANNIBAL DIAS DE FIGUEIREDO NETO
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CAIO CESAR HOLANDA RIBEIRO
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EDUARDO HENRIQUE SILVA BITTENCOURT
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VITORIO ALBERTO DE LORENCI
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Data: 08/03/2024
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Este trabalho visa um estudo de modelos análogos para a propagação da luz em teorias não lineares do eletromagnetismo. Para isto, primeiro calculamos as equações de movimento e o tensor momento-energia de uma teoria arbitrária dependente dos dois invariantes do eletromagnetismo, F e G, no formalismo tensorial e vetorial. Após, demonstramos, via dois métodos diferentes, como obter a relação de dispersão das ondas eletromagnéticas dessas teorias. Calculamos também a velocidade de fase, velocidade grupo e índice de refração para tais teorias. Aplicamos os resultados para as teorias de Born-Infeld e de Euler-Heisenberg. Encontramos também a velocidade de fase de uma onda em um meio material que apresenta os efeitos Pockels e Kerr. Propomos então uma analogia formal entre a métrica efetiva da teoria não linear e a métrica efetiva do meio material. Mostramos ainda que podemos obter o mesmo resultado análogo relacionando a mudança do valor do índice de refração pela presença dos campos eletromagnéticos em ambas as teorias não lineares com a mudança do índice de refração no meio material devido à presença dos campos eletromagnéticos. Finalizamos aplicando os resultados obtidos na confecção em modelos análogos baseados no Germânio e no Silício.
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This work aims at studying analogous models for the propagation of light in nonlinear theories of electromagnetism. To do this, we first calculate the equations of motion and the momentum-energy tensor of an arbitrary theory dependent on the two electromagnetism invariants, F and G, in both tensorial and vector formalisms. Then, we demonstrate, through two different methods, how to obtain the dispersion relation of electromagnetic waves for these theories. We also calculate the phase velocity, group velocity and refractive index for such theories. We apply the results to the Born-Infeld and Euler-Heisenberg theories. Additionally, we find the phase velocity of a wave in a material medium exhibiting Pockels and Kerr effects. We then propose a formal analogy between the effective metric of the nonlinear theory and the effective metric of the material medium. Furthermore, we show that we can obtain the same analogous result by relating the change in the value of the refractive index due to the presence of electromagnetic fields in both nonlinear theories with the change in the refractive index in the material medium due to the presence of electromagnetic fields. Finally, we apply the obtained results in the construction of analogous models based on Germanium and Silicon.
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Andre Felipe de Siqueira Cardoso
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Análise do gradiente radial interno de abundâncias químicas em galáxias espirais do CALIFA
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Orientador : OSCAR CAVICHIA DE MORAES
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MEMBROS DA BANCA :
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HEKTOR STHENOS ALVES MONTEIRO
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NATALIA VALE ASARI
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OSCAR CAVICHIA DE MORAES
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Data: 19/04/2024
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O estudo da evolução química é de grande importância para a compreensão da evolução do universo. Modelos e observações indicam um cenário inside-out para a formação dos discos de galáxias espirais. Os gradientes de abundâncias químicas, em alguns casos, desviam de uma simples reta com inclinação negativa, apresentando uma quebra interna e/ou um achatamento externo, principalmente em galáxias de maior massa. Neste trabalho, analisamos os gradientes de abundância de oxigênio de galáxias espirais com observações do Calar Alto Legacy Integral Field Area (CALIFA) survey. Em particular, nosso foco foi a análise dos perfis dos gradientes de abundância de oxigênio em regiões H II que apresentam uma quebra interna, com ênfase especial no gradiente radial interno, aplicando um procedimento automático de ajustes. Tentamos estabelecer relações entre as propriedades fı́sicas das galáxias e dos bojos quando há a presença de uma quebra interna, a fim de obter possíveis explicações para a ocorrência dessas quebras nos gradientes. Verificamos que os critérios de seleção de regiões H II disponíveis na literatura interferem nos resultados, podendo alterar consideravelmente os perfis dos gradientes de abundância, além de apresentar diferentes galáxias com a presença de quebra interna. Além disso, realizamos uma análise dos gradientes de abundância, examinando o impacto da descontaminação do gás difuso ionizado (DIG) nos gradientes de abundância de oxigênio que apresentam uma quebra interna. Constatamos que o DIG, concentrado principalmente nas regiões mais centrais das galáxias, pode alterar os perfis dos gradientes de abundância de oxigênio, caso nenhuma descontaminação seja realizada.
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The study of chemical evolution is of great importance for comprehending the evolution of the Universe. Models and observations indicate an inside-out scenario for the formation of spiral galaxy disks. Chemical abundance gradients, in some cases, deviate from a simple straight line with a negative slope, showing an inner drop and/or an outer flattening, especially in galaxies of higher masses. In this work, we analyzed the oxygen abundance gradients of spiral galaxies using observations from the Calar Alto Legacy Integral Field Area (CALIFA) survey. Specifically, our focus was on the analysis of oxygen abundance gradient profiles in H II regions displaying an inner drop, with a particular emphasis on the inner radial gradient, employing an automatic fitting procedure. We attempted to establish relationships between the physical properties of galaxies and bulges when an inner drop is present, aiming to provide possible explanations for the occurrence of these breaks in gradients. We observed that the selection criteria for H II regions available in the literature affect the results, potentially significantly altering abundance gradient profiles and identifying different galaxies with an inner drop. Moreover, we conducted an analysis of abundance gradients, investigating the influence of diffuse ionized gas (DIG)decontamination on oxygen abundance gradients characterized by an inner drop. Our findings indicate that DIG, predominantly concentrated in the central regions of galaxies,has the potential to modify the profiles of oxygen abundance gradients in the absence of decontamination procedures.
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BÁRBARA ALVES LUNARTI VALADÃO
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Galáxias peculiares aneladas no S-PLUS
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Orientador : HEKTOR STHENOS ALVES MONTEIRO
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MEMBROS DA BANCA :
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HEKTOR STHENOS ALVES MONTEIRO
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OSCAR CAVICHIA DE MORAES
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MARIANGELA DE OLIVEIRA ABANS
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Data: 24/07/2024
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As galáxias peculiares aneladas (ring galaxies - RGs), fazem parte do grupo de galáxias irregulares e têm a aparência de um anel, resultado de uma fusão ou interação galáctica. O estudo desses objetos traz informações dos processos interativos que algumas galáxias passam, a taxa de formação de estrelas predominante nos anéis, dinâmica, trilhas evolutivas e populações estelares. Desta forma, a qualidade fotométrica está associada à redução de erros e tratamento dos dados, que podem distorcer as análises e levar a interpretações incorretas. Nesta pesquisa, estudamos a fotometria de três aberturas elípticas (auto, iso e petro) do Southern Photometric Local Universe Survey (S-PLUS), que possui um sistema de combinação de 12 filtros (bandas largas e estreitas), para nossa amostra de 116 RGs. Após a análise individual das aberturas para as galáxias de nossa amostra, concluímos que não são confiáveis e aplicáveis para todos os objetos, devido à sua estrutura perturbada e anelada. Desta forma, é necessária uma inspeção individual, separando os objetos que possuem fotometria “confiável” dos que não possuem. Para os objetos de qualidade fotométrica, podemos avaliar e comparar as medições de magnitudes e erros entre as aberturas, observando dispersões e confiabilidade de valores. Para as galáxias que as aberturas não abrangem toda sua extensão, temos apenas as informações de suas partes, não dela como um todo.
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The peculiar ring galaxies (RGs) are part of the group of irregular galaxies and have the appearance of a ring, resulting from a galactic merger or interaction. The study of these objects provides information on the interactive processes that some galaxies undergo, the predominant star formation rate in the rings, dynamics, evolutionary paths, and stellar populations. Thus, photometric quality is associated with reducing errors and handling data, which can distort analyses and lead to incorrect interpretations. In this research, we studied the photometry of three elliptical apertures (auto, iso, and petro) from the Southern Photometric Local Universe Survey (S-PLUS), which has a combination system of 12 filters (broad and narrow bands), for our sample of 116 RGs. After the individual analysis of the apertures for the galaxies in our sample, we concluded that they are not reliable and applicable for all objects, due to their disturbed and ringed structure. Therefore, individual inspection is necessary, separating objects with "reliable" photometry from those that do not have it. For objects with photometric quality, we can evaluate and compare magnitude and error measurements between apertures, observing dispersions and reliability of values. For galaxies where the apertures do not cover their entire extent, we only have information about their parts, not about them as a whole.
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RITA DE CÁSSIA BARBOSA
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Alcançando fosforescência em condição ambiente para moléculas puramente orgânicas
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Orientador : ROBERTO SHIGUERU NOBUYASU JUNIOR
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MEMBROS DA BANCA :
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SILÉSIA DE FÁTIMA CURCINO DA SILVA
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FREDERICO BARROS DE SOUSA
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ROBERTO SHIGUERU NOBUYASU JUNIOR
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Data: 28/08/2024
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Neste estudo, foram investigadas as propriedades fotofísicas de duas moléculas orgâ- nicas, denominadas KSH 03-13 e KSH 05-09. Essas moléculas são constituídas por dois anéis aromáticos heterocíclicos fundidos. Um dos anéis é uma piridina (um anel aromático contendo um átomo de nitrogênio), e o outro é um carbazol (um composto aromático bicíclico contendo um átomo de nitrogênio no anel central). As estruturas das moléculas são completamente conjugadas e elas são isômeras entre si. As amostras foram preparadas em soluções de Tetraidrfurano (THF), Diclorometano (DCM), tolueno e clorofórmio e em flmes de Polimetilmetacrilico (PMMA), Poli(ácido acrílico) (PAA), zeonex, Fluoreto de polivinilideno (PVDF) e Poli(ácido metacrílico) (PMAA). A caracterização óptica foi conduzida por meio de técnicas convencionais, como absor- ção óptica, fotoluminescência e efciência quântica de emissão. Adicionalmente, utilizamos uma técnica mais avançada com resolução temporal, como fluorescência resolvida no tempo, empregando um sistema baseado no método de contagem de fótons únicos correlacionados temporalmente e uma câmera intensifcada de dispositivos acoplados por carga (iCCD) para detecção de emissão fosforescente. As medições ópticas foram realizadas em diferentes temperaturas e com variação das potências do laser de excitação. Com base nos resultados experimentais demonstramos a emissão fosforescente em temperatura ambiente nas duas moléculas orgânicas incorporadas em matrizes de PAA e PMMA. Verifcamos que a Fosforescência à Temperatura Ambiente (RTP) está baseada no ambiente rígido formado entre a matriz polimérica e a molécula orgânica. Esse ambiente é construído por meio de ligações de hidrogênio que suprimi a perda de energia não radiativa e também protege parcialmente o oxigênio da extinção do estado tripleto excitado. Além da caracterização fotofísica, apresentamos imagens capturadas a olho nu dos dois materiais demonstrando fosforescência em temperatura ambiente.
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In this study, the photophysical properties of two organic molecules, named KSH 03- 13 and KSH 05-09, were investigated. These molecules consist of two fused heterocyclic aromatic rings. One of the rings is pyridine (an aromatic ring containing a nitrogen atom), and the other is carbazole (a bicyclic aromatic compound containing a nitrogen atom in the central ring). The structures of the molecules are fully conjugated, and they are isomers of each other. The samples were prepared in solutions of Tetrahydrofuran (THF), Dichloromethane (DCM), toluene, and chloroform, and in flms of Polymethylmethacrylate (PMMA), Poly(acrylic acid) (PAA), zeonex, Polyvinylidene Fluoride (PVDF), and Poly(methacrylic acid) (PMAA). Optical characterization was conducted using conventional techniques such as optical absorption, photoluminescence, and quantum emission efciency. Additionally, we employed a more advanced time-resolved technique, such as time-resolved fluorescence, using a system based on time-correlated single-photon counting and an intensifed charge-coupled device (iCCD) camera to detect phosphorescent emission. Optical measurements were carried out at different temperatures and with varying excitation laser powers. Based on the experimental results, we demonstrated room-temperature phosphorescence in both organic molecules incorporated into PAA and PMMA matrices. We found that room-temperature phosphorescence (RTP) is based on the rigid environment formed between the polymer matrix and the organic molecule. This environment is constructed through hydrogen bonds that suppress non-radiative energy loss and also partially protect against oxygen quenching of the excited triplet state. In addition to the photophysical characterization, we present naked-eye images of both materials showing room-temperature phosphorescence.
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CARLOS AUGUSTO DA SILVA LEÃO
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Fluorescência Atrasada Ativada Termicamente: Caracterização Fotofísica e Aplicação de Molécula Orgânica Assimétrica
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Orientador : ROBERTO SHIGUERU NOBUYASU JUNIOR
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MEMBROS DA BANCA :
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ALEXANDRE MARLETTA
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FREDERICO BARROS DE SOUSA
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ROBERTO SHIGUERU NOBUYASU JUNIOR
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SILÉSIA DE FÁTIMA CURCINO DA SILVA
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Data: 25/09/2024
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A dissertação explora e caracteriza as propriedades fotofísicas de um emissor assimétrico de Fluorescência Atrasada Ativada Termicamente (TADF), incluindo a caracterização elétrica para produção de um Diodos Orgânicos Emissores de Luz (OLED), cuja molécula estudada é composta por fenoxazina, como doadora, e dibenzotiofeno − S, S −dióxido (DBZ), como aceitadora. O estudo fotofísico possibilitou o desenvolvimento de um OLED, destacando-se o efeito TADF, fundamental para maximizar a eficiência dos OLEDs, extrapolando o limite estatístico de spin. Este mecanismo envolve o cruzamento intersistemas, que permite a conversão de elétrons dos estados tripletos excitados, não radiantes para estados singletos radiantes, sendo necessário minimizar a diferença de energia, ∆EST, entre esses estados. Com isso, o mecanismo TADF capta os estados tripletos, possibilitando que os OLEDs baseados neste efeito alcancem uma eficiência quântica interna (IQE) próxima de 100%. A notável eficiência do TADF é atribuída ao arranjo quase perpendicular entre as unidades doadora (D) e aceitadora (A), assim como ao alinhamento quase isoenergético, na ordem de energia de (KBT), entre o conjunto de estados: de transferência de carga (CT) com os estados tripletos locais. As investigações experimentais compreendem medidas fotofísicas em estado estacionário e com resolução temporal, incluindo a aquisição de espectros resolvidos no tempo realizadas tanto em soluções quanto no estado sólido. Experimentos conduzidos em função da temperatura permitiram observar os efeitos térmicos sobre a fluorescência atrasada e a dinâmica dos estados tripletos e singletos. Esta abordagem empírica levou à identificação de princípios- chave de design e arquiteturas moleculares que facilitam a colheita eficiente dos estados tripletos e dos processos de cruzamento intersistemas reversos.
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The dissertation explores and characterizes the photophysical properties of an asymmetric emitter of Thermally Activated Delayed Fluorescence (TADF), including electrical characterization for the production of Organic Light Emitting Diodes (OLEDs). The studied molecule is composed of phenoxazine as the donor and dibenzothiophene-S,S-dioxide (DBZ) as the acceptor. The photophysical study enabled the OLED development, emphasizing the TADF effect, which is crucial for maximizing the efficiency of OLEDs by surpassing the statistical spin limit. This mechanism involves the intersystem crossing rates, which enables the excited electrons conversion from non-radiative triplet excited states to radiative singlet states, which requires the energy difference minimization, ∆EST, between these states. Consequently, the TADF mechanism captures triplet states, allowing OLEDs based on this effect to achieve an internal quantum efficiency (IQE) close to 100%. The remarkable efficiency of TADF is attributed to the near perpendicular arrangement between the donor (D) and acceptor (A) units, as well as the near isoenergetic alignment, on the order of energy of (KBT), between the charge transfer (CT) states and the local triplet states. The experimental investigations comprise steady-state and time resolved photophysical measurements, including time-resolved spectra acquisition conducted both in solutions and in the solid state. Temperature-dependent experiments allowed the observation of thermal effects on delayed fluorescence and the dynamics of triplet and singlet states. This empirical approach led to the identification of key design principles and molecular architectures that facilitate efficient triplet state harvesting and reverse intersystem crossing processes.
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João Henrique Barbosa Pinton
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Desenvolvimento de um Aparelho Automatizado para Revestimento por Spray e a Influência da Temperatura de Calcinação na Atividade Fotocatalítica do Dióxido de Titânio
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Orientador : ADHIMAR FLAVIO OLIVEIRA
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MEMBROS DA BANCA :
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ADHIMAR FLAVIO OLIVEIRA
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DANILO ROQUE HUANCA
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NELCY DELLA SANTINA MOHALLEM
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SUELEN DE CASTRO
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Data: 08/11/2024
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Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um dispositivo de baixo custo para deposição automatizada de solução sol-gel, utilizando a técnica de revestimento por spray para a síntese de filmes finos de TiO₂. Os filmes obtidos foram submetidos a diferentes tratamentos térmicos com o objetivo de investigar os respectivos impactos na eficiência fotocatalítica. Os filmes foram caracterizados por meio de Difração de Raios X (DRX), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Microscopia de Força Atômica (AFM), Espectroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) e Espectroscopia UV-Vis. Posteriormente, confirmou-se que a fase anatase predomina na faixa de temperatura considerada nesta pesquisa. Com o aumento da temperatura, foram obtidos melhor cristalização e maior tamanho de cristalito, resultando em uma maior rugosidade de superfície, o que teve um impacto positivo nas atividades fotocatalíticas e na eficiência de degradação. Notavelmente, os filmes calcinados a 600 °C apresentaram a maior eficiência, alcançando degradação quase completa do azul de metileno em 4 horas sob luz UV. Este trabalho destaca a eficácia do dispositivo de revestimento por spray desenvolvido na fabricação de filmes de TiO₂ de alta qualidade e demonstra a importância da temperatura de tratamento térmico na melhoria da degradação fotocatalítica, contribuindo para aplicações práticas em tratamento de água sustentável.
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This work presents the development of a low-cost device for automated sol-gel solution deposition, using spray coating technique for the synthesis of TiO2 thin films. The as-obtained films were submitted to different thermal treatment with the purpose of investigating the respective impacts on photocatalytic efficiency. The films were characterized through the use of X-Ray Diffraction (XRD), Scanning electron microscope (SEM), Atomic Force Microscopy (AFM), Fourier-Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), and UV-Vis spectroscopy. Later, it was indeed confirmed that the anatase phase predominates in the temperature range considered in this research. Better crystallization and larger crystallite size were obtained with the increase of the temperature, leading to a larger surface roughness, consequently exhibiting a good impact on photocatalytic activities and degradation efficiency. Notably, the films calcined at 600 ∘C exhibited the highest efficiency, achieving near-complete degradation of methylene blue within 4 hours under UV light. This work emphasizes the effectiveness of the developed spray coating device in fabricating high-quality TiO2 films and demonstrates the importance of thermal treatment temperature in improving photocatalytic degradation, contributing to practical applications for sustainable water treatment.
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