PROTOCOLOS DE DISSEMINAÇÃO DE DADOS PARA REDES VEICULARES
Thiago da Silva Gomides, graduando em Ciência da Computação
Daniel Ludovico Guidoni, Departamento de Ciência da Computação
A incorporação de diferentes tecnologias nos veículos automotores vem ganhando força nos
últimos anos, principalmente quando falamos de redes veiculares. Essas redes visam
proporcionar conforto e segurança para os usuários e principalmente uma iteração mais amigável
entre condutor e veículo. Nessa direção, este trabalho propõe a avaliação do desempenho da
comunicação entre os veículos visando a resolução de intervenções ocasionadas nas vias por
assaltos ou arrastões. Dessa forma, procuramos direcionar um veículo do Sistema Público de
Segurança mais próximo à ocorrência na via para que a mesma seja solucionada. Os resultados
são obtidos por meio de simulações em cenários urbanos. Analisamos o tempo em que uma
intervenção leva para ser resolvida além do número de veículos necessários na rede para que a
mensagem de alerta seja encaminhada até um carro de segurança.
Palavras-chave: Redes Veiculares. Mobilidade. Segurança.
Agência financiadora: FAPEMIG
LABORATÓRIOS VIRTUAIS:
ESTABELECENDO INTEROPERABILIDADE DE DADOS E SOFTWARE
Hamilton de Resende Ferreira, graduando em Ciências Da Computação
Prof. Dr. Dárlinton Barbosa Feres Carvalho, Departamento de Computação
Este projeto tem como objetivo fornecer conceitos básicos e arquiteturas para o estabelecimento
de interoperabilidade de dados e software entre os modelos de simulação dentro de um ambiente
de laboratório virtual, especificamente para um laboratório para experimentação multiescala de
materiais cimentícios. Em contexto de pesquisas, a realização de experimentos em laboratórios
físicos é dependente de infraestruturas complexas e caras em laboratório e necessitam
investimentos significativos de recursos dos institutos de ensino e pesquisa. Com os laboratórios
virtuais criou-se uma gama enorme de possibilidades, dentre elas o fato de que qualquer
pesquisador ou profissional, independentemente de sua localização geográfica, possa executar
testes e realizar suas pesquisas e trabalhos. Outra vantagem é o compartilhamento de banco de
dados com dados experimentais, modelos computacionais e ferramentas de suporte de
informática, tudo em um ambiente de laboratório virtual. Aproveitando-se de modelagem
ontológica para a solução do problema de interoperabilidade de dados dentro do ambiente de
laboratório virtual, o desenvolvimento deste trabalho também utilizou várias tecnologias para o
desenvolvimento de laboratórios virtuais, como o framework Bootstrap, além de HTML5,
JavaScript e CSS.
Palavras-chave: Laboratório Virtual para Experimentação Multiescala, Plataforma Centrada na
Web. Ontologias.
CONTROLK: UM APLICATIVO ANDROID PARA AUXILIAR
NO REGISTRO QUOTIDIANO DA ALIMENTAÇÃO DOS USUÁRIOS
Iago de Castro Alvarenga, graduando em Ciência da Computação
Prof. Dr. Darlinton Carvalho, Departamento de Ciência da Computação
O ControlK é um aplicativo para dispositivos móveis Android, desenvolvido com o objetivo de dar
suporte ao registro de alimentação dos usuários. Este aplicativo visa promover uma mudança nos
hábitos alimentares, auxiliando em tratamentos de combate à obesidade e programas de
redução/ganho de peso. Este trabalho consistiu em pesquisa e desenvolvimento do aplicativo,
incluindo um estudo sobre os fundamentos que pautaram sua criação, composto por diagramas
de classes do domínio e telas desenvolvidas. Atualmente o aplicativo é utilizado como ferramenta
de trabalho no Projeto Na Medida, realizado por equipes NASF (Núcleo de Apoio à Saúde da
Família) em algumas regiões da cidade de Barbacena/MG, um projeto bem-sucedido e já
premiado que tem como objetivo promover a conscientização e o planejamento da alimentação,
bem como a orientação e acompanhamento na prática esportiva. Esta iniciativa faz parte de uma
série de pesquisas sobre o desenvolvimento de novas Tecnologias de Informação e Comunicação
(TICs) aplicadas em saúde, considerando de forma específica neste trabalho a questão da
obesidade, considerada pela Organização Mundial da Saúde como o maior desafio em saúde das
próximas décadas.
Palavras-chave: ControlK. Projeto na Medida. Aplicativo Móvel.
VERIFICAÇÃO DE MODELOS NO DESENVOLVIMENTO DE LINHAS DE PRODUÇÃO DE
SOFTWARE
Vinicius Tadeu Martins de Carvalho, graduando em Ciência da Computação (DCOMP/UFSJ)
Elder Cirilo, Departamento de Ciência da Computação (DCOMP/UFSJ)
Projeto na área de engenharia de linha de produtos de software que explora o reuso sistemático
de artefatos a partir dos pontos comuns e variáveis existentes entre softwares. O objetivo principal
do trabalho é consolidar e aprimorar o desenvolvimento de linhas de produtos de software
desenvolvidos tendo como base plataformas e frameworks. Considera-se durante a pesquisa a
necessidade de abordagens flexíveis e que tragam segurança ao desenvolvedor durante a
extração de linhas de produtos de software a partir de código já existente. A motivação do projeto
é o desenvolvimento de software com maior produtividade e menor custo. Na metodologia, temos
as seguintes etapas: (i) Análise dinâmica do código instanciando conceitos; (ii) extensão da
ferramenta de refactoring para também manter os modelos atualizados e sincronizados de acordo
com modificações feitas em instâncias de conceitos dos frameworks.
Palavras-chave: Programação orientada a features. Linhas de produto de Software. GenArch.
Agência financiadora: FAPEMIG
UTILIZANDO MÚLTIPLAS VISÕES DE DADOS EM SISTEMAS DE RECOMENDAÇÃO
Ramon Vieira Gomes, graduando em Ciência da Computação (DCOMP/UFSJ)
Leonardo Chaves Dutra da Rocha, Departamento de Ciência da Computação (DCOMP/UFSJ)
Sistemas de Recomendação (SRs) assumiram uma posição de crescente importância em
variadas aplicações dado o grande volume de informações existente. Muitos dos atuais SRs não
levam em consideração aspectos temporais de consumo para gerar novas recomendações, pois
tradicionalmente, SRs baseiam-se na premissa que o comportamento passado dos usuários se
repete no futuro. Entretanto, tal premissa nem sempre é válida, visto que interesses mudam ao
longo do tempo. Dessa forma, uma tarefa de grande relevância consiste em mensurar e entender
a variabilidade associada com o comportamento dos usuários e com o domínio de recomendação
(e.g., domínios de vídeos, notícias, produtos, etc.) ao longo do tempo. Nesse trabalho, propomos
a criação de uma ferramenta, a eChronos, que possibilita a realização de monitoramento temporal
em domínios de recomendação baseada em uma metodologia consolidada que visa a
caracterização evolutiva e monitoramento de usuários e aplicações, a fim de prover um maior
entendimento sobre a dinâmica temporal em SRs. Essa metodologia visa englobar tanto aspectos
relacionados ao domínio ao qual as recomendações estarão inseridas, quanto aspectos
relacionados à interação do usuário com o sistema, comportamento do usuário em relação ao
consumo de itens no sistema e, complementarmente ao anterior, caracterizar semanticamente
quais itens o usuário consome. Avaliações sobre dados reais permitiram-nos validar a utilidade
prática da eChronos, auxiliando-nos inclusive na escolha de estratégias de recomendação mais
adequadas.
Palavras-chave: Sistemas de Recomendação. Evolução Temporal. Comércio Eletrônico.
Agência financiadora: PIBIC / FAPEMIG
RESUMO DO PROJETO DE IMPLEMENTAÇÃO DE UM ALGORITMO PARA RANKING E
CLUSTER SIMULTÂNEO EM REDES COMPLEXAS
Iago dos Santos Neves, graduando em Ciência da Computação
Vinícius da Fonseca Vieira, Departamento de Ciência da Computação
A popularização da web 2.0 proporcionou aos usuários uma grande variedade de serviços
de redes sociais. Em pouco tempo esses serviços passaram de meros sites de relacionamento à
um conjunto de aplicativos com diversos objetivos. A proposta deste trabalho é criar uma
metodologia a ser aplicada sobre o conteúdo postado por usuários de microblogs separá-los por
grupos e descobrir sua influência dentro do grupo que se encontra. Neste trabalho temos o
objetivo de buscar um algoritmo eficaz e eficiente para calcular a relevância de elementos
respeitando suas diferenças em relação aos elementos de outros grupos, fazendo
simultaneamente a clusterização dos elementos e aplicando algoritmos de ranking, como:
Centralidade de Grau; Centralidade por Proximidade; Centralidade por PageRank. Foi
implementado um coletor web em python para extrair dados de cada usuário do StackOverFlow
para análise, como: Troféus em suas respostas e perguntas: Bronze, Prata e Ouro; ID da Conta;
linguagem de programação, entre outros. Pretendíamos calcular o ranking de usuários do
de utilizar. O número de usuários é grande, portanto o algoritmo precisa de ser escalável para
aplicação em grandes quantidades de dados. Foram estudados diversos algoritmos de detecção
de comunidades em redes complexas de larga escala: como métodos de Newman e CNM. Com
os estudos realizados concluímos que não é necessário a criação de um novo algoritmo, pois as
tentativas encontradas na literatura possuem um custo computacional muito alto e a aplicação
consecutiva dos métodos se mostram promissoras. O coletor de dados implementado
proporcionará uma rede rica de informações que poderá ser usada em testes promissores de
influência ranking em trabalhos futuros.
Palavras-chave: Python. Redes Complexas. Redes Sociais.
Agência financiadora: UFSJ
INVESTIGAÇÃO E DESENVOLVIMENTO DE MÉTODOS PARA DETECÇÃO DE
COMUNIDADES EM GRANDES REDES
Lucas Jitsuo Dias Ogura, graduando em Ciência da Computação
Vinícius da Fonseca Vieira, Departamento de Ciência da Computação
O estudo de redes reais e suas características é realizado já há algum tempo. Nas últimas duas
décadas, entretanto, com a popularização da internet, diversas bases de dados de redes reais
foram criadas, modelando, por exemplo, as relações entre pessoas, entre artigos científicos e
entre domínios na internet. Muitas destas redes são interesse científico e podem ser estudadas
tanto em nível microscópico (seus nós e suas relações), quanto em nível macroscópico (sua
topologia e propriedades gerais). Entre estes dois níveis podemos definir as comunidades, ou
seja, as redes podem ter seus nós divididos em comunidades, fornecendo informações que
nenhum dos dois níveis tradicionais de estudos podem fornecer, e servindo para propósitos que
vão desde o estudo de propagação de uma informação na rede, até propósitos mercadológicos,
como sistemas de recomendação. Este trabalho relata o funcionamento do método da bisseção
desenvolvido por Newman, com destaque para o cálculo da modularidade e sua capacidade em
qualificar uma determinada divisão de uma rede em comunidades, e realiza a avaliação deste
método em termos do tempo de execução do algoritmo em duas situações: quando executado em
uma arquitetura sequencial (somente CPU) e quando aplicado em uma arquitetura paralela
(GPU). Na primeira situação todos os cálculos são realizados de modo sequencial e exaustivo,
demandando um tempo maior, já na segunda situação o processador gráfico (GPU) realiza os
cálculos algébricos de modo paralelo, obtendo grande vantagem sobre o método tradicional. Os
resultados obtidos são animadores, entretanto com implementações mais específicas para o
ambiente GPU as melhorias podem ser ainda mais significantes.
Palavras-chave: Computação. Redes complexas. Comunidades. Otimização.
Agência financiadora: FAPEMIG
ALICAÇÃO DE PRÉ-CONDICIONADORES NA SIMULAÇÃO DA ELETROFISIOLOGIA
CARDÍACA
Taís Bedendo do Valle, graduando em Ciência da Computação
Rafael Sachetto Oliveira, Departamento de Ciência da Computação
Modelos computacionais se tornaram ferramentas importantes para o estudo do comportamento
elétrico do coração. Porém, a alta complexidade dos processos biofísicos envolvidos se traduz em
modelos computacionalmente custosos. Neste trabalho, implementamos o pré-condicionador de
Jacobi no simulador da eletrofisiologia cardíaca. Essa abordagem se mostra bastante atrativa,
pois a espessura da frente da onda que viaja pelo coração reflete em uma variação rápida no
potencial transmembrânico, fazendo com que a resolução numérica das equações diferenciais
parciais que modelam o fenômeno requeiram discretizações espaciais suficientemente finas para
acompanhar a frente de onda. Para isso é necessário utilizar uma malha adaptativa, pois ela
mantém a resolução extremamente fina apenas nas proximidades da frente da onda reduzindo o
número de graus de liberdade. O uso do pré-condicionador com a adaptatividade se mostrou
extremamente eficiente, deixando o simulador 1,5 vezes mais rápido e fazendo com que o método
do gradiente conjugado realizasse muito menos iterações.
Palavras-chave: Eletrofisiologia cardíaca. Malhas adaptativas. Pré-condicionadores. Simulação.
Agência financiadora: FAPEMIG
UM MODELO MATEMÁTICO EM GENÉTICA: PROGRAMA DE CRAÇÃO ALTERNADO
Luiz Guilherme Costa Guzo, Aluno do Ensino Médio, EEDGL
Mário Wilian Dávila Dávila, DEZOO/UFSJ
O nosso trabalho analisa a propagação de características herdadas em sucessivas gerações de
animais e/ou plantas por hereditariedade autossômica seguindo os exemplos e modelo
matemático desenvolvido por Anton-Rorres e Andrade-Dávila para um programa de criação não
alternado. Na hereditariedade autossômica, as características da população podem ser
governadas por dois genótipos, A e a, que formam três possíveis pares que são: AA,Aa e aa,
chamados de genótipo. O objetivo é resolver o seguinte problema: Suponha que um agricultor
tem uma grande população de plantas consistindo de alguma distribuição de todos os três
possíveis genótipos: AA,Aa e aa, e implementa um certo programa de criação. Deduzir uma
expressão ou expressões para a distribuição dos três genótipos na população depois de um
número qualquer de gerações após a implementação do programa e a partir daí, estabeleça
Este
trabalho resolve esse problema para um programa de criação alternado, por meio dos dois
exemplos a seguir:
Exemplo
segunda
Exemplo
segunda
1 - As plantas da primeira geração são fertilizadas pelo genótipo AA, e as plantas da
geração são fertilizadas pelo genótipo Aa, e essa alternância é mantida.
2 - As plantas da primeira geração são fertilizadas pelo genótipo AA, e as plantas da
geração são fertilizadas pelo genótipo aa, e essa alternância é mantida.
Palavras-chave: Hereditariedade autossômica, Programa de criação alternado, Progressão
Geométrica, Modelo matemático em genética.
Agência financiadora: FAPEMIG
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BILHARES
Sabrina Dionísio, graduanda em Matemática (Licenciatura)
Noturno
Ivana de Vasconcellos Latosinski, Departamento de Matemática
O objetivo deste trabalho é apresentar as características principais dos sistemas dinâmicos
e observar estas características no estudo dos bilhares. Primeiramente, mostramos a definição e
em seguida damos um exemplo, a Ferradura de Smale. Mostramos apenas a sua construção.
Logo depois focamos nossos estudos nos bilhares e algumas de suas propriedades.
Palavras-chave: Sistemas Dinâmicos. Bilhares. Ferradura de Smale.
Agência financiadora: FAPEMIG
HEREDITARIEDADE LIGADA AO SEXO: UM MODELO BASEADO EM GENÉTICA
Vitória de Lima Assunção, aluna do Ensino Médio EEDGL
Mario Wilian Dávila Dávila, DEZOO/UFSJ
Fizemos o acompanhamento de um programa de procriação consanguínea relacionada com
hereditariedade ligada ao sexo, onde o macho possui um único gene (A ou a) e a fêmea possui
cromossomo X. A hereditariedade desses genes é como segue: um descendente macho recebe
um dos dois genes de sua mãe com igual probabilidade e uma descendente fêmea recebe o único
Encontramos, no
limite, quais são os possíveis genótipos dos descendentes. Começamos fazendo um sistema de
equações. Para cada par de genótipos era atribuído uma letra (u, v, w, x, y, z) e montamos o
sistema de seis equações e seis incógnitas. Tentamos resolve-lo encontrando certo padrão que
pudesse nos mostrar qual seria a probabilidade numa geração n de descendentes, mas sem
sucesso. Partimos então para a resolução matricial do problema. Fizemos, para dois exemplos,
várias operações com as matrizes envolvidas, principalmente o cálculo das potências por meio
dos seus valores e vetores próprios, e assim, determinamos a evolução dos descendentes após
um número muito grande de gerações.
Palavras-chave: Hereditariedade Ligada ao Sexo. Distribuição Genotípica. Valores e Vetores
Próprios de uma Matriz.
Agência financiadora: FAPEMIG
DESVENDANDO A ESTATÍSTICA ATRAVÉS DO SOFTWARE TABWIN
Talisson Samuel Silva, discente do 3° ano do Ensino Médio, EECOL
Marcos Santos de Oliveira, Departamento de Matemática e Estatística
Nesta pesquisa foi desenvolvido um estudo aprofundado dos métodos estatísticos, tendo em nota
que a Estatística é pouco vista no Ensino Médio. Nesse contexto, todo o trabalho foi desenvolvido
baseado no aprendizado e utilização das técnicas básicas da Estatística, tais como: técnicas de
amostragem e estudo e aplicação das principais medidas de posição e dispersão. Paralelamente,
esses conceitos foram desenvolvidos no software TabWin que é disponibilizado gratuitamente
pelo Ministério da Saúde. A utilização do software propiciou a análise e construção de gráficos e
mapas. A parte aplicada da pesquisa foi desenvolvida a partir de dados e informações oficiais do
Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística, acerca das taxas do Índice de Gini, do Índice de
Desenvolvimento Humano, do número da população residente e da renda per capita dos Estados
do Brasil e também, para os municípios do Estado de Minas Gerais. O período utilizado para as
análises foi de 1992 a 2010. Através dos mapas construídos com o índice de Gini, foi possível
identificar as grandes discrepâncias na distribuição da riqueza em escala Nacional, sobretudo,
entre os municípios do Estado de Minas Gerais.
Palavras-chave: Estatística. Índice de Gini. Software TabWin.
Agência financiadora: FAPEMIG
ANÁLISE DE DEVIANCE PARA ADEQUAÇÃO DE MODELOS LINEARES GENERALIZADOS
Bruna Cardoso Braga, graduando em Zootecnia
Carla Regina Guimarães Brighenti, Departamento DEZOO
A Análise Sensorial é um método utilizado para interpretação dos dados, geralmente de
características dos alimentos que podem ser percebidas pelos sentidos. O presente trabalho
objetivou avaliar a aceitação de mel composto (xarope), por meio de análise sensorial, utilizandose de 30 provadores, que avaliaram cinco amostras de mel composto com própolis em diferentes
proporções. Para cada 100 mL de mel foram adicionados 0, 5, 10, 15 ou 20 mL de extrato de
própolis, constituindo desta forma os tratamentos. O procedimento do teste consistiu em oferecer
uma amostra de cada produto para o provador qualificar quanto a aparência, aroma e sabor. Os
dados obtidos foram avaliados no GLM do software R, utilizando analise descritiva nos dados
originais e o Modelo Logístico para os dados categorizados. Observou-se que o produto com
maior aceitação foi o mel com 10 mL de extrato de própolis, enquanto o mel com adição de 20 mL
de extrato de própolis foi o menos preferido. Pelo ajuste ao Modelo Logístico concluiu-se que o
único atributo que teve diferença estatística significativa entre os tratamentos foi o sabor.
Palavras-chave: Análise Sensorial. Méis compostos. Modelo Logístico.
Agência financiadora: UFSJ
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Rafaela Maia Moreira, Graduanda em Zootecnia
Carla Regina Guimarães Brighent, Departamento de Zootecnia (DEZOO)
A curva de lactação de vacas leiteiras é a representação gráfica da produção de leite ao longo de
um ciclo produtivo que permite estimar a parâmetros ligados à eficiência produtiva e desempenho
de um animal ou rebanho. O objetivo deste trabalho foi estimar parâmetros da lactação das raças
Gir e Holandesa a partir do método Bayesiano para ajuste dos modelos polinomial de grau dois
e de Wood
que é uma função gama incompleta. Nos modelos Y é
a produção de leite no instante t. No modelo de Wood a é a constante associada com a produção
no início da lactação; b é a taxa de ascensão da produção após atingir a produção máxima; c é a
taxa de declínio da produção após atingir o pico. Todas as 36 vacas utilizadas eram primíparas
sendo 17 da raça Gir com ¼ de holandês em seu genoma, monitoradas pela Embrapa/CNPGL, e
19 Holandesas puras de origem de propriedade e monitoradas na Fazenda Campo Alegre. Foram
usados dados de uma lactação completa, sendo esta corrigida para 305 dias. Para estimação
Bayesiana dos parâmetros foi utilizado o pacote BRugs do software R com prioris Gama e
Uniforme para os parâmetros, calculando-se os parâmetros das distribuições a posteriori, a
produção acumulada e persistência de lactação. Com o modelo de Wood, que é o mais usado
para estimar curvas de lactação, para a raça Gir o animal com maior produção acumulada
estimada alcançou 4512,1 Kg/lactação de leite e pico de lactação de 21,71 Kg de leite, já para a
raça Holandesa o animal com maior produção acumulada obteve 8937,3 Kg/lactação de leite e
pico de 38,96 Kg de leite. Foi possível obter um perfil quantitativo da produção leiteira de cada
animal e dos rebanhos e qualificá-los, assim o método bayesiano foi claro e satisfatório por
ampliar as possibilidades de resposta.
Palavras-chave: Gama. Pico de Lactação. Produção Acumulada.
Agência financiadora:CNPq
REGULARIZAÇÃ
O IMPLÍCITA APLICADA AO ESTUDO DA SEÇÃ
O DE CHOQUE NO
ESPALHAMENTO MÖ
LLER DA ELETRODINÂ
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Eliane Aparecida Morais, graduando em Física Bacharelado
Edson Wander Dias, Departamento de Ciências Naturais
A Teoria Quântica de Campos (TQC) é o arcabouço teórico ideal para o
estudo de processos e interações na Física de Partículas Elementares e
de Altas Energias, onde é imprescindível levar em conta tanto a natureza
quântica da matéria como elementos da Relatividade Especial. Um dos
grandes trunfos da TQC é a Eletrodinâmica Quântica (QED), teoria que
descreve as interações entre a radiação eletromagnética e a matéria, uma
vez que seus resultados possuem excelente concordância com os
resultados experimentais. Entre tais resultados, podemos destacar o
cálculo do momento magnético anômalo do elétron e a explicação para o
desdobramento hiperfino nas linhas espectrais do átomo de hidrogênio (o
chamado Lamb Shift). Apesar de tamanho sucesso, as ferramentas
matemáticas
usadas
na
TQC
frequentemente
nos
conduzem
a
inconsistências matemáticas, como a ocorrência de divergências nas
amplitudes de probabilidade para processos físicos, calculadas a partir da
Teoria de Perturbação. Por conta disso, surge a necessidade do emprego
dos chamados métodos de regularização e renormalização. O primeiro
consiste, em linhas gerais, em uma estratégia adotada para efetuar a
separação do conteúdo divergente de uma determinada amplitude de sua
parte finita, que é a parte que realmente nos interessa no cálculo de
parâmetros de processos como seções de choque ou taxas de
decaimento. Já a renormalização consiste em uma redefinição dos
parâmetros da teoria, como massas e constantes de acoplamento, de
forma que possamos reconstruir uma nova teoria livre de divergências.
Dentre os métodos de regularização mais conhecidos, podemos citar a
Regularização Dimensional, a Regularização via cut-off, a Regularização
Algébrica, e a Regularização do tipo Pauli-Villars. Qualquer procedimento
de regularização pode apresentar vantagens e desvantagens e sua
escolha acaba sendo um tanto arbitrária, havendo, entretanto, alguns
critérios que devam ser satisfeitos para o sucesso do método, como a
preservação de simetrias que a teoria original possui. No final dos cálculos,
espera-se que os resultados físicos que possam ser obtidos sejam
independentes
da
regularização
empregada.
Neste
trabalho,
apresentamos o cálculo da seção de choque do Espalhamento Möller na
Eletrodinâmica Quântica
que é o espalhamento entre dois elétrons
mediado pela troca de um fóton, calculado em nível árvore e na primeira
ordem da aproximação em loops, onde divergências irão se manifestar.
Para isolar as divergências das amplitudes a um loop que caracterizam o
processo, empregaremos a técnica denominada Regularização Implícita,
um procedimento recentemente desenvolvido e empregado com sucesso
em diversos modelos de Teoria de Campos, cujas principais características
são a adoção de um esquema de regularização implícito que nos permita
manusear as amplitudes de probabilidade, o emprego de um conjunto de
identidades algébricas que nos permite isolar as divergências, e um critério
bem definido para isolar termos que podem quebrar simetrias da QED,
como a simetria de calibre. Com a obtenção da parte finita das amplitudes
para cada diagrama de Feynman que contribui para o Espalhamento
Möller, e juntamente com o resultado em nível árvore, obtemos a seção de
choque para tal espalhamento e comparamos com dados experimentais.
Palavras-chave: Eletrodinâmica Quântica, Espalhamento Möller, Amplitudes de Probabilidade,
Regularização Implícita, Diagramas de Feynman.
REGULARIZAÇAO IMPLICIA APLICADA AO ESTUDO DA SEÇAO DE CHOQUE DO
ESPALHAMENTO BHABHA E DO BREMSSTHRALUNG DA ELETRODINAMICA QUANTICA
Vitor Fernandes Barra, graduando em Física
Edson Wander Dias, Departamento de Ciências Naturais
A Teoria Quântica de Campos(TQC) é o arcabouço teórico ideal para o estudo de processos e
interações na Física de Partículas Elementares e de Altas Energias, onde é imprescindível levar
em conta tanto a natureza quântica da matéria como elementos da Relatividade Especial. Um dos
grandes trunfos da TQC é a Eletrodinâmica Quântica (QED), teoria que descreve as interações
entre a radiação eletromagnética e a matéria, uma vez que seus resultados possuem excelente
concordância com os resultados experimentais. Entre tais resultados, podemos destacar o cálculo
do momento magnético anômalo do elétron e a explicação para o desdobramento hiperfino nas
linhas espectrais do átomo de hidrogênio (o chamado Lamb Shift). Apesar de tamanho sucesso,
as ferramentas matemáticas usadas na TQC frequentemente nos conduzem a inconsistências
matemáticas, como a ocorrência de divergências nas amplitudes de probabilidade para processos
físicos, calculadas a partir da Teoria de Perturbação. Por conta disso, surge a necessidade do
emprego dos chamados métodos de regularização e renormalização. O primeiro consiste, em
linhas gerais, em uma estratégia adotada para efetuar a separação do conteúdo divergente de
uma determinada amplitude de sua parte finita, que é a parte que realmente nos interessa no
cálculo de parâmetros de processos como seções de choque ou taxas de decaimento. Já a
renormalização consiste em uma redefinição dos parâmetros da teoria, como massas e
constantes de acoplamento, de forma que possamos reconstruir uma nova teoria livre de
divergências. Dentre os métodos de regularização mais conhecidos, podemos citar a
Regularização Dimensional, a Regularização via cut-off, a Regularização Algébrica, e a
Regularização do tipo Pauli-Villars. Qualquer procedimento de regularização pode apresentar
vantagens e desvantagens e sua escolha acaba sendo um tanto arbitrária, havendo, entretanto,
alguns critérios que devam ser satisfeitos para o sucesso do método, como a preservação de
simetrias que a teoria original possui. No final dos cálculos, espera-se que os resultados físicos
que possam ser obtidos sejam independentes da regularização empregada. Neste trabalho,
apresentamos o cálculo da seção de choque do Espalhamento Bhabha na Eletrodinâmica
Quântica que é o espalhamento entre um elétron e um pósitron mediado pela troca de um fóton,
calculado em nível árvore e na primeira ordem da aproximação em loops, onde divergências irão
se manifestar. Para isolar as divergências das amplitudes a um loop que caracterizam o processo,
empregaremos a técnica denominada Regularização Implícita, um procedimento recentemente
desenvolvido e empregado com sucesso em diversos modelos de Teoria de Campos, cujas
principais características são a adoção de um esquema de regularização implícito que nos permita
manusear as amplitudes de probabilidade, o emprego de um conjunto de identidades algébricas
que nos permite isolar as divergências, e um critério bem definido para isolar termos que podem
quebrar simetrias da QED, como a simetria de calibre. Com a obtenção da parte finita das
amplitudes para cada diagrama de Feynman que contribui para o Espalhamento Bhabha, e
juntamente com o resultado em nível árvore, obtemos a seção de choque para tal espalhamento e
comparamos com dados experimentais.
Palavras-Chave: Eletrodinâmica Quântica, Espalhamento Bhabha, Amplitudes de Probabilidade,
Regularização Implícita.
MODOS VIBRACIONAIS NAS SUPER-REDES PbTe/SnTe PELO MÉTODO
DAS CONSTANTES DE FORÇA INTERPLANARES
Amanda Regina Alves Viana, graduanda em Engenharia Elétrica
Horacio Wagner Leite Alves, Departamento de Ciências Naturais
Materiais termoelétricos tem despertado interesse para a comunidade acadêmica, pois possuem
interessantes características estruturais e eletrônicas. Tanto o PbTe, como o SnTe apresentam
um band gap pequeno, possuem alta constante dielétrica estática, ou seja, possui elevada
capacidade de separação de suas cargas e mobilidade de portar qualquer tipo de material
conhecido. Também apresentam uma interação anarmônica entre os seus os modos longitudinal
acústico (LA) e o transversal ótico (TO), que faz com que sua figura de mérito aumente,
melhorando sua performance como meio ativo de dispositivos termoelétricos. Neste trabalho,
usando resultados obtidos com a Teoria do Funcional Densidade (DFT) para os modos
vibracionais destes materiais, calculamos os modos vibracionais do bulk e das super-redes de
PbTe/SnTe crescidas na direção [100], através do método das constantes de força interplanares.
Os resultados obtidos mostram que, apesar de simples, o método falha na descrição das
frequencias destes modos se não considerarmos interações até sextos vizinhos e o
desacoplamento entre os átomos diferentes do mesmo plano considerado. Todavia, verificamos
nos resultados obtidos com a DFT que, nas super-redes, também há outras interações
anarmônicas envolvendo modos óticos, além daquela verificada no bulk entre o LA e o TO.
Contudo, a interação anarmônica entre o LA e o TO é mais eficiente para diminuir a condutividade
térmica da rede que no bulk, fazendo com que esta nanoestrutura seja mais indicada para ser o
meio ativo de dispositivos termoelétricos. Os cálculos para a figura de mérito deste sistema estão
sendo feitos para confirmar as nossas observações.
Palavras-Chaves: Materiais termoelétricos, PbTe, SnTe, super-redes, modos vibracionais.
Agência financiadora: CNPq
1
ESTRUTURA ELETRÔNICA DAS VACÂNCIAS DE Pb e Te em PbTe
Edna Ferreira Amaral, graduanda em Química - Bacharelado
Horacio Wagner Leite Alves, Departamento de Ciências Naturais
O estudo sobre novos materiais termoelétricos tem despertado interesse para a comunidade
acadêmica. Estes materiais possuem propriedades químicas e físicas que incluem interessantes
características estruturais e eletrônicas. O PbTe apresenta um band gap pequeno, sendo possível
notar que, quando comparado com outros semicondutores, há um aumento no gap com a
temperatura. Possui alta constante dielétrica estática, ou seja, possui elevada capacidade de
separação de suas cargas e mobilidade de portar qualquer tipo de material conhecido. Dessa
forma, baseado nas características intrínsecas deste material semicondutor, foi possível, simular a
estrutura eletrônica das vacâncias de chumbo e telúrio em telureto de chumbo. A partir dos
Teoremas de Kohn-Sham e Hohenberg-Kohn, fundamentados em um funcional de energia E[ (r)],
dependentes da densidade eletrônica (r), conhecidos na Teoria do Funcional Densidade (DFT),
foi possível o cálculo das energias de formação, em conjunto com o pacote de simulação Vienna
Ab-initio Simulation Package, VASP e Orca. Os resultados demonstraram que o estado de carga
com menor energia de formação para o chumbo e telúrio foi 2+ e estado de spin S=1 . Ambos são
paramagnéticos, porém esperavam-se dados de ressonância paramagnética para o centro. Já o
gráfico das energias de formação das vacâncias de chumbo e telúrio mostraram que a vacância
de telúrio é mais estável que a de chumbo, mesmo quando o ambiente é mais favorável para o
aparecimento das vacâncias de chumbo.
Palavras-Chaves: Materiais
Propriedades de spin.
termoelétricos,
PbTe,
Energia
de
Formação,
vacâncias,
Agência financiadora: FAPEMIG
1
MODOS VIBRACIONAIS DAS LIGAS DE AlxGa1-xN E InxGa1-xN OBTIDAS PELA
APROXIMAÇÃO QUASE-HARMÔNICA
Laryssa Luiza Rodrigues, graduanda em Física - Bacharelado
Horacio Wagner Leite Alves, Departamento de Ciências Naturais
Neste trabalho, propusemos verificar se a introdução de modelos estatísticos, como o da
percolação entre dois materiais, possam auxiliar na determinação de propriedades estruturais,
energéticas e vibracionais das ligas de InxGa1-xN e AlxGa1-xN em sua estrutura cristalina
hexagonal, que são materiais-base presentes nos novos dispositivos optoeletrônicos (LEDs e
lasers) que operam na região do visível de espectro eletromagnético. Usamos, para obter estas
propriedades, modelos semi-empíricos baseados na aproximação quase-harmônica, que
descrevem tanto os modos vibracionais das ligas semicondutoras, como as energias de Gibbs
envolvidas. Os parâmetros semiempíricos deste modelo foram obtidos através de cálculos da
energia de coesão, usando a Teoria do Funcional Densidade, de moléculas que descrevam as
ligações quimicas presentes nestes materiais. Os nossos resultados para o bulk (AlN, GaN e InN)
e para as ligas, ainda na sua fase preliminar de cálculos, estão em boa concordância com os
dados teóricos disponíveis na literatura, principalmente para a liga de In0.5Ga0.5N em supercélulas
pequenas. Baseados nos resultados obtidos, estamos simulando as ligas em supercélulas
maiores, variando a concentração x (incluindo mais valores) e usando o modelo estatístico da
percolação nas várias configurações estruturais para obter as suas energias, seus parâmetros
estruturais e os seus modos normais de vibração.
Palavras-Chaves: Ligas Semicondutoras, Nitretos, Energia de Gibbs, Propriedades Estruturais.
Agência financiadora: FAPEMIG
1
ABSORÇÃO ÓTICA NO UV-VISÍVEL DA GLICINA: EXPERIMENTO E TEORIA
Leonardo José Honório, graduando em Química - Licenciatura
Horacio Wagner Leite Alves, Departamento de Ciências Naturais
A Glicina é um dos aminoácidos mais interessantes uma vez que é essencial para a biossíntese
dos ácidos nucléicos. Ela não possui isômeros espaciais, porém, existem treze conformações (ou
rotâmeros) que foram previstos por estudos teóricos em que somente três deles já foram
confirmados experimentalmente. Apesar do fato de que as propriedades estruturais e eletrônicas
destas confirmações já terem sido estudadas tanto pelo método de Hartree-Fock, como usando a
Teoria do Funcional Densidade (DFT), o conhecimento sobre os seus estados excitados, bem
como o seu espectro de absorção ótica, ainda são desconhecidos pela comunidade acadêmica. A
fim de completar esta lacuna de informações sob os espectros de absorção para a glicina,
obtivemos os seus espectros de absorção no UV-Visivel experimentais usando água e etanol
como solventes, e comparamos os nossos resultados com os dados teóricos obtidos no nosso
projeto de pesquisa anterior. Neste caso, observamos que os nossos resultados experimentais se
correlacionam muito bem com os dados teóricos. Entretanto, quando comparamos os nossos
resultados experimentais com os dados experimentais dispostos no sítio do NIST (National
Institute of Standards and Technology), observamos que o nosso espectro está 20 nm deslocado
para o UV. Este fato, juntamente com o que notamos sobre a ausencia de informações precisas
de como o espectro divulgado no NIST foi obtido, nos leva a suspeitar da veracidade do espectro
de UV-Visivel divulgado neste sítio.
Palavras-Chaves: Glicina, absorção ótica, UV-Visível, solventes, Teoria do Funcional Densidade.
Agência financiadora: ----
1
ESTUDO DO MAGNETISMO EM SISTEMAS ANTIFERROMAGNÉTICOS SIMPLES A BASE DE
GADOLÍNIO
Luís André Gil, graduado em Engenharia Elétrica.
Juan Carlos Paredes Campoy, Departamento de Ciências Naturais.
Os compostos antiferromagnéticos tem despertado um grande interesse científico devido a grande
variedade de fenômenos magnéticos encontrados nestes sistemas, como a reorientação de spin,
a reorientação orbital, a magneto-estricção, o reordenamento de carga etc. Em particular,
compostos a base de Gadolínio apresentam, frequentemente, importantes contribuições magnetoelásticas que podem provocar uma quebra de simetria nas intensidades das sub-redes
magnéticas. Esses fenômenos encontram-se sobrepostos às interações antiferromagnéticas. O
presente
trabalho
se
centra
no
estudo
dos
compostos
intermetálicos
com
ordem
antiferromagnética simples. Para o propósito de estudo admite-se o cálculo auto-consistente de
um hamiltoniano formado pela interação do íon com o campo magnético aplicado (termo Zeeman),
além da interação de troca dos spins atômicos. Foi simulada computacionalmente a dependência
da magnetização em função da temperatura e do campo magnético aplicado, assim como a
entropia magnética e a variação da entropia magnética para um campo aplicado ao longo da
direção de fácil magnetização. Os compostos antiferromagnéticos estudados foram: GdSi,
GdNiGe3, EuNiGe3 e EuMg2. Os resultados obtidos permitiram ainda a determinação da
magnetização em policristais, assim como o cálculo do calor específico, onde as simulações se
mostraram em bom acordo com os resultados experimentais presentes na literatura.
Palavras-chave: Antiferromagnetismo. Simulação Computacional. Entropia magnética.
Agência financiadora: Fapemig
FENOMENOLOGIA DE LANDAU E EXPONENTES CRÍTICOS NO ESTUDO DO MAGNETISMO
EM SISTEMAS FERROMAGNÉTICOS
Rogério Hisashi Honda, graduando em Física
Juan Carlos Paredes Campoy, Departamento de Ciências Naturais
A fenomenologia de Landau propõe, para transições contínuas, que essas podem ser
caracterizadas através de alguns expoentes críticos ao redor de um ponto crítico. Neste trabalho
usamos este modelo definindo um potencial em função da T
emperatura, Pressão e
magnético,
Campo
, derivável ao redor do ponto crítico. Por definição a magnetização é a
primeira derivada parcial em relação à temperatura deste potencial,
segunda derivada parcial em relação à temperatura deste potencial,
, e a susceptibilidade a
. Para a abordagem
usando o modelo de Landau as derivadas são analisadas ao redor da temperatura critica
Através de curvas experimentais de Magnetização em função da T
emperatura para o
campos magnéticos baixos, foram obtidos os expoentes críticos associados a
método K
ouvel -Fisher. Das curvas experimentais de
entropia magnética,
,
e
para
utilizando o
avaliamos, também, a variação da
e conseguimos encontrar, para este material, a relação,
,
. No presente trabalho verifica-se o comportamento universal das grandezas
onde,
estudadas,
e
.
,
e
, nas redondezas de
. Foram determinados os expoentes críticos para
verificando-se a universalidade das transições de segunda ordem ao redor do ponto
crítico para campos magnéticos baixos.
Palavras-chave: Magnetismo. Landau. Ndal2.
Agência financiadora: CNPq
COMPETIÇÃO DOS ACOPLAMENTOS SPIN-ÓRBITA E DA SUPERCONDUTIVIDADE
NA REDE FAVO DE MEL
André Oscar de Carvalho Baêta, graduando em Física
Lizardo Henrique Cerqueira Moreira Nunes, Departamento de Ciências Naturais
No presente trabalho, investigamos a competição entre os efeitos do acoplamento spin-órbita e da
supercondutividade na rede favo de mel. Em sistemas da Física da Matéria Condensada, um
alótropo de carbono bidimensional com a grossura de apenas um átomo. Grafeno tem atraído muita
atenção da comunidade científica devido às suas interessantes propriedades físicas, a resistência
elétrica em grafeno não depende do número de impurezas. Isso significa que elétrons podem viajar
por muitos mícrons sem colidir com nenhuma impureza, fazendo do grafeno um material promissor
para aplicações tecnológicas. Do ponto de vista teórico, a topologia da rede favo de mel no grafeno
faz com que as excitações eletrônicas elementares obedeçam a uma relação de dispersão
relativística em dois pontos inequivalentes da primeira zona de Brillouin. Os estados eletrônicos de
baixa energia são descritos por dois conjuntos de spinores quirais bidimensionais que seguem a
equação de Dirac-Weyl sem massa. Uma das principais interações que afetam o spin no grafeno é
o acoplamento spin-órbita, que possui uma parte intrínseca, cujo Hamiltoniano efetivo em torno dos
pontos de Dirac pode ser deduzido a partir das propriedades de simetria da rede favo de mel, que
é análoga à interação spin-órbita de Dresselhauss em heteroestruturas semicondutoras. Além
disso, se um campo elétrico é aplicado perpendicularmente à amostra, uma interação de Rashba
também estará presente no grafeno e a forma da interação de Rashba pode ser deduzida. Neste
trabalho levamos em conta o aparecimento dos parâmetros de ordem associados às interações
spin-órbita intrínseca e de Rashba na obtenção do diagrama de fase. Outra propriedade que
analisamos foi a supercondutividade em redes favo de mel. A supercondutividade é uma
propriedade da matéria observada em diversos compostos quando a resistividade é nula abaixo de
uma temperatura crítica. Existem diversas aplicações potenciais para este fenômeno. A
possibilidade de existir supercondutividade em grafeno foi previamente investigada e, devido à sua
estrutura cristalina, existe a possibilidade de emparelhamento tipo s e um emparelhamento exótico
do tipo p + i p. Neste trabalho, investigamos o diagrama de fase supercondutor considerando ambas
as contribuições supercondutoras e o acoplamento spin-órbita em sistemas fermiônicos na rede
favo de mel. Nossa análise levou em conta o valor das interações como parâmetros do modelo e a
variação do potencial químico.
Palavras-chave: Spin-órbita. Supercondutividade.
Agência financiadora: UFSJ
ESTUDO DA DINÂMICA DO CRESCIMENTO DE NANOFIOS DE Ó
XIDO DE ESTANH
O
Felipe Augusto de Carvalho, graduando em Física Bacharelado
Thalita Chiaramonte, Departamento de Ciências Naturais
Neste trabalho pretende-se estudar os fenômenos físicos e interações químicas envolvidas na
dinâmica do crescimento de nanofios (NFs), em particular NFs de óxido de estanho (SnOx). Para
isso, os NFs serão sintetizados através do sistema de deposição química na fase vapor (do inglês:
chemical vapor deposition - CVD), baseado no método Vapor-Líquido-Sólido (do inglês: Vapor
Liquid-Solid -VLS). Esse projeto utilizará o conhecimento, já obtido com outra pesquisa, sobre a
síntese de nanopartículas (NPs) metálicas, as quais funcionarão como catalisadoras do
crescimento dos NFs. Estudos baseados em referências científicas conceituadas sobre o assunto
serão os primeiros passos do método científico adotado nesse trabalho. Procedimentos
experimentais, tais como crescimento dos NFs e caracterizações estruturais, serão consequências
desses estudos.
Palavras-chave: Nanofios. Óxido de Estanho. Caracterização estruturais.
Agência financiadora: CNPq
ESTUDO DE APLICAÇÕ
ES E CRESCIMENTO DE NANOFIOS DE Ó
XIDO DE ZINCO
Luiz Paulo da Silva Barbosa, Graduando em Física Bacharelado
Thalita Chiaramonte, Departamento de Ciência Naturais
O projeto teve como objetivo o estudo do crescimento de óxido de zinco (ZnO) e as suas
possíveis aplicações. A liga de ZnO é um semicondutor que possui promissoras características
que geram uma ampla possibilidade de aplicações em áreas da nanotecnologia como sensores e
dispositivos optoeletrônicos. Particularmente nossos estudos se restringiram nos nanofios (NFs)
de ZnO e no método de síntese vapor-líquido-sólido (VLS).Foram realizados crescimentos com
variações no tempo para análise de diferenciação em sua composição e morfologia. Utilizando as
técnicas de microscopia eletrônica de varredura (MEV) e Espectroscopia de Energia Dispersiva
(EDS), pode-se observar uma proporcionalidade em relação ao tempo de crescimento e o
diâmetro do NF, fazendo com que sua morfologia varie de agulhas para cones.Com EDS
verificou-se uma queda na porcentagem de zinco presente nas amostras com maior tempo de
síntese. Esse fator pode ser explicado pelo uso do substrato de arseneto de gálio (GaAs). O GaAs
ficando em maior tempo em exposição a altas temperaturas faz com que o Ga seja desprendido
do substrato e o Zn ocupe essa vacância gerada. Assim não podemos garantir que os NFs
sintetizados sejam compostos somente por Zn+O, resultando numa modificação de suas
características, inclusive morfológicas.
Palavras-chave: Resumo. Óxido, zinco, nanotecnologia
Agência financiadora: Fapemig
PREPARAÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DE UM SENSOR ETANOL BASEADO EM
XEROGÉ
IS DE CARBONO
Cássio Longati Nunes, graduando em Ciências Naturais.
Wagner Souza Machado, Departamento de Ciências Naturais.
Nos últimos anos, desde a descoberta dos nanotubos de carbono, a construção de
dispositivos baseados em compósitos de nanoestruturas de carbono tem sido utilizada a
fim de investigar as propriedades e possíveis aplicações destas nanoestruturas. Neste
trabalho, foram preparados dispositivos eletrônicos capazes de detectar a presença de
vapores de gases de etanol e metanol. Para isso, foram preparados compósitos de
xerogel de carbono dopado com nitrogênio disperso numa matriz polimérica de
Polietilenoglicol (PEG) e Álcool Polivinílico (PVA). Foi usada a técnica de espectroscopia
de impedância para caracterizar estes compósitos. Os resultados foram obtidos para dois
tamanhos médios de partículas diferentes, o XM400F (70nm) e o XM100F (170nm) e para
diferentes razões Xerogel/(PVA ou PEG). Os compósitos de xerogéis possuem um limiar
de percolação da corrente elétrica, a partir do qual o comportamento do compósito muda
de isolante para condutor. O compósito contendo XM100F apresentou menor resistência
elétrica que aquele contendo XM400F, devido a uma menor quantidade de contornos de
grão. Os sensores baseados em Xerogel/PEG apresentaram uma boa resposta ao
metanol, onde a variação da concentração dos gases implicou na variação da intensidade
da resposta. A resposta dos sensores preparados com o xerogel XM400F apresentou-se
mais estável em comparação com os sensores utilizando o XM100F. Isto deve estar
relacionado à diferença de tamanho de partículas dos dois materiais.
Palavras-chave: Xerogel. Sensor. Álcool Polivinílico. Polietilenoglicol.
Agência financiadora: CNPq, UFSJ e a FAPEMIG.
DESENVOLVIMENTO DE UM BIOSSENSOR A BASE DE NANOTUBO DE CARBANO E
PEROXIDADE IMOBILIZADA SOBRE MATRIZ INORGÂNICA PARA A DETERMINAÇÃO DE
EPINEFRINA
Camila Carvalho Alves, graduanda em química bacharelado
Arnaldo César Pereira, Departamento de Ciências Naturais
Introdução: A epinefrina (adrenalina) é uma das catecolaminas encontradas em maior quantidade
no sistema nervoso central de mamíferos e um hormônio que possui diversas funções fisiológicas
e farmacológicas, que pode ser determinada com a utilização de eletrodos quimicamente
modificados. Visando a maior seletividade e sensibilidade obtida com o uso de enzimas, o objetivo
deste estudo foi o desenvolvimento de um biossensor à base de peroxidase (HRP) imobilizada em
sílica sol-gel modificada com óxidos metálicos e nanotubos de carbono paredes múltiplas
(NTCPM) para determinação da epinefrina. Metodologia: Para a imobilização da HRP na
superfície da sílica modificada, foram adicionados 100 µL de solução de HRP (2,0 g mL-1) em
25 mg de sílica e 10 µL de glutaraldeído 5% (v/v) mantendo em agitação por 15 minutos. A sílica
modificada foi mantida em dessecador por 4 dias à temperatura ambiente. A pasta de trabalho foi
preparada homogeneizando por aproximadamente 5 minutos 10 mg do material previamente
preparado 10 mg de NTCPM e 25 µL de óleo mineral, e depositada na cavidade do eletrodo de
trabalho. Resultados: Foi avaliada a influência da composição da matriz inorgânica na
sensibilidade do biossensor para epinefrina. Assim foram preparadas diferentes pastas com as
sílicas sol-gel SiO2/Al2O3/TiO2, SiO2/Al2O3/Nb2O5 e SiO2/Al2O3/ Sb2O5, e observado a sensibilidade
destas na presença de 10 µmol L-1 de peróxido de hidrogênio (H2O2) e de epinefrina (1,0 a
5,0 µmol L-1) em 0,1 mol L-1 de tampão fosfato pH 7,0; em que a SiO 2/Al2O3/TiO2 apresentou
melhor sensibilidade (1,033 A L mol-1) quando comparada com as demais.
A seguir foi avaliada a proporção entre NTCPM e sílica modificada com HRP na composição da
pasta de trabalho, sendo a proporção de 1:1 a com maior sensibilidade (0,9488 A L mol-1) e
melhor perfil voltamétrico. Foram ainda estudadas a influência das concentrações de HRP, usada
na imobilização, de H2O2 no meio para a determinação e o pH, força iônica e o tipo de tampão
utilizado. As maiores sensibilidades foram obtidas para 2 mg mL-1 de HRP, 20 µmol L-1 de H2O2,
pH 7,0 e 0,1 mol L-1 de tampão fosfato. Após a otimização de todos os parâmetros, pode-se
construir a curva analítica para determinação de epinefrina utilizando a técnica de voltametria
cíclica, obtendo uma faixa linear de resposta de 1,0 a 10,0 µmol L-1 com sensibilidade de
1,4095 µmol L-1 e limites de detecção (LOD) e quantificação (LOQ) de 0,27 e 0,91 µmol L-1 ,
respectivamente. Conclusões: Esses estudos demonstraram que a imobilização da HRP em
SiO2/Al2O3/TiO2 e seu uso em pasta de trabalho com NTCPM é uma alternativa viável e eficaz
para a determinação de epinefrina. Além disso, a otimização dos parâmetros proporcionaram a
melhor atividade enzimática e, consequentemente, valores consideráveis de sensibilidade, LOD e
LOQ.
Palavras-chave: Biossensor. Sílica sol-gel. Nanotubos de carbono. Epinefrina.
Agência financiadora: CNPq
DESENVOLVIMENTO DE UM BIOSSENSOR ÀBASE DE PEROX
IDASE IMOBILIZADA
SOBRE MATRIZ INORG
ÂNICA EMPREG
ANDO NANOTUBOS DE CARBONO COMO
MATRIZ CONDUTORA VISANDO A DETERMINAÇÃO DE H
IDROQUINONA
Pedro Barroso Gomes, graduando em Química Bacharelado
Arnaldo César Pereira, Departamento de Ciências Naturais
In
:trd
o
ã
ç
u
Os eletrodos quimicamente
biossensores quando a esses são incorporados materiais biologicamente ativos em sua
construção. Esses dispositivos se apresentam como uma alternativa promissora para
determinação quantitativa de substâncias de interesse medicinal, farmacêutica, entre outras. Entre
e destacam uma boa resposta de análise em função da alta
seletividade e sensibilidade, além de baixos limites de detecção e quantificação se comparado a
outros instrumentos de medidas. Biossensores amperométricos que utilizam enzima peroxidase
são comumente empregados para detecção de compostos fenólicos, que são de substâncias que
podem apresentar propriedades nocivas à saúde e por isso sua identificação é de grande
interesse. Alguns cremes cosméticos têm como componente principal o composto fenólico
hidroquinona, que atua como agente despigmentador, sendo que a aplicação inadequada pode
provocar irritação, entre outras complicações. Assim, entre os objetivos deste trabalho se destaca
a preparação e caracterização eletroquímica de um biossensor a base de carbono e enzima
peroxidase
imobilizada
hidroquinona. Me
:td
ia
g
lo
sobre
uma
matriz
inorgânica,
visando
à
determinação
de
Foram avaliadas as condições de trabalho, como; tipo de matriz
inorgânica, proporção entre a pasta de carbono e a sílica modificada, concentração da enzima
para imobilização, concentração de peróxido de hidrogênio, pH, sistema tampão e força iônica.
Esses estudos foram realizados por Voltametria Cíclica (VC) em um intervalo de potencial de -0.1
V a 0.8 V. Posteriormente foram avaliadas outras técnicas voltamétricas, a voltametria de pulso
diferencial e voltametria de onda quadrada. Re
lta
u
:s
o
d
As condições de trabalho otimizadas para
quantificação
de
de
hidroquinona
foram
proporção
pasta
1,1:0,8,
matriz
inorgânica
[SiO2(60%)/Al2O3(20%)/Sb2O3(20%)], concentração da enzima para imobilização 2,0 mg/mL,
concentração de peróxido de hidrogênio 3,75x10 -6 M, pH 7,0, tampão fosfato e força iônica 0,2 M.
Em comparação entre as técnicas voltamétricas, a que apresentou melhor resultado foi a
voltametria de onda quadrada, e utilizando os parâmetros experimentais otimizados foi possível a
construção de uma curva analítica que apresentou valores de sensibilidade 1,702 µA/µmolL-1,
coeficiente de correlação r=0,9971 com (n=10), intervalor de resposta linear entre 10 e 100 µmolL 1
, limites de detecção 0,02 µmol/L e limite de quantificação 0,25 µmol/L.Co
:n
s
e
õ
lu
c
Foi possível
a construção do biossensor proposto, sendo comprovada a eficácia da imobilização da enzima na
matriz inorgânica, evidenciada pela resposta do ciclo redox obtida pelos voltamogramas. Os
parâmetros analíticos avaliados demonstram uma boa resposta para o sensor desenvolvido
quando comparados a outros sensores utilizados para determinação de hidroquinona.
Palavras-chave: Biossensor. Matriz inorgânica. Voltametria. Hidroquinona.
Agência financiadora: FAPEMIG
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PREPARAÇÃO DE NANOCOMPÓSITOS ENVOLVENDO TIO2 SENSIBILIZADOS COM
PONTOS QUÂNTICOS DE CARBONO PARA APLICAÇÕES EM FOTOCATÁLISE
Mariana Matos, graduanda em Química Bacharelado
Prof. Dr. Marco Antônio Schiavon, Departamento de Ciências Naturais
TiO2 é um semicondutor que tem sido amplamente estudado uma vez que este material prova ser
um excelente fotocatalisador na degradação de corantes sintéticos. Apesar do uso altamente
eficaz da atividade fotocatalítica de TiO2, a sua eficiência pode tornar-se impedida devido à
absorção de apenas 5% na região do visível. A sensibilização com pontos de carbono (PCs) tem
demonstrado em um meio eficiente para alcançar atividades fotocatalíticas nesta região. Neste
trabalho foi sintetizado o TiO2 pelo processo Sol-gel, e calcinado a temperaturas de 300-900 °C a
fim de estudar suas diferentes fases cristalinas. O TiO2 na fase anatase obtida a 500°C foi
utilizado para a obtenção dos nanocompósitos. Foram sintetizados também PCs via pirólise com
dopagens de nitrogênio e co-dopagens de enxofre. Os nanocompósitos NPCs/TiO2 e NSPCs/TiO2
foram obtidos por dois diferentes métodos, método hidrotérmico e processo Sol-gel seguido de
tratamento térmico. Estes nanomateriais foram caracterizados por Difração de Raios X, Análise
Termogravimétrica (TGA), Transformada de Fourier no Infravermelho (IV-TF), e Espectroscopia de
absorção no UV-Vis por reflectância difusa. Para avaliação da fotoatividade dos materiais, estes
foram expostos a irradiação de luz UV-Vis e visível para a degradação do corante azul de
metileno. Os resultados indicaram a presença de PCs na estrutura do TiO 2 para ambos os
métodos, porém para o método hidrotérmico foi encontrado 3,34 % e 4,48% em massa de NPCs e
NSPCs respectivamente, enquanto que para o processo Sol-gel seguido de calcinação apenas
0,60% em massa de NPCs foi observado pelas análises de TGA. Os testes fotocatalíticos
mostraram uma maior eficiência para ambos os materiais em relação ao TiO2 na região do UVVis, com uma porcentagem de descoloração máxima de 98% em 80 minutos, enquanto no visível
o máximo obtido foi de apenas 30% em um período de 180 minutos. Já os métodos adotados
mostram-se dependentes da irradiação exposta.
Palavras-chave: Nanopartículas de carbono. Sensibilização. Dióxido de titânio. Fotocatálise.
Agência financiadora: CNPq
Resumo
Este trabalho teve como objetivo explorar a possibilidade de aplicação de taninos
obtidos das folhas de Barbatimão, Aroeira e Angico como matéria prima para obtenção
de carbono xerogéis. O interesse em utilizar as folhas dessas plantas se deve a
importância na exploração dos produtos renováveis para substituir a matéria prima
proveniente do petróleo (reagentes orgânicos derivados do petróleo). Os taninos são
classificados em hidrossolúveis e condensados. A extração utilizada nesse estudo foi
baseada no uso de solução de NaOH e água destilada. O NaOH tem o efeito de
hidrolisar o tanino e liberar estruturas fenólicas simples, tais como o pirogalol e ácido
elágico, e também ésteres do ácido gálico com açúcares, como a glicose. Os taninos
condensados são formados por unidades flavonoides em vários graus de condensação
(depende da origem do tanino), são resistentes à hidrolise, mas podem ser precipitados
com formaldeído. Para extração do tanino hidrossolúvel utilizamos solução 1% de
NaOH e variamos o tempo e a forma de extração. A melhor condição obtida, 12 horas
de extração, foi usada para os outros materiais. Foram realizados os seguintes testes:
Determinação de sólidos totais no extrato, Teor total de taninos, Teor de taninos
condensados e concentração de fenóis totais (hidrossolúveis). O tanino extraído de
barbatimão apresentou o maior teor de sólidos, porém a concentração final de fenol
hidrossolúvel ficou ao redor de 0,6 g/L para todas as plantas usadas. A reduzida
concentração de fenóis hidrossolúveis afetou a produção de carbonos xerogéis. Foram
feitos testes com os três materiais resultando em um baixo rendimento ( menor que 1%
em relação a massa de folhas) no gel final, impossibilitando a pirolise. Dessa forma,
apesar da presença de taninos nas plantas estudas, e de ocorrer reação com formaldeído
e formação do gel, o rendimento foi muito baixo. Este resultado significa que usando o
processo de extração com NaOH seria necessário um grande volume de folhas para
obter um rendimento significativo do produto.
DESENVOLVIMENTO DE UM POLÍMERO MOLECULARMENTE IMPRESSO PARA A
DETERMINAÇÃO DE CARVEDILOL POR HPLC/DAD
Camilla Fonseca Silva, graduanda em Química
Keyller Bastos Borges, Departamento de Ciências Naturais
Os polímeros molecularmente impressos (MIPs) são materiais promissores no que diz respeito à
sua aplicação para o preparo de amostras em análises de diversos tipos de matrizes, uma vez
que possuem boa capacidade de sorção, adequada estabilidade e alta seletividade. O carvedilol
(CAR), -bloqueador não seletivo, é comercializado na forma de uma mistura racêmica de seus
dois enantiômeros. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi obter a separação enantiosseletiva
do CAR por HPLC, além de sintetizar e caracterizar o MIP utilizando como molécula molde CAR,
para a utilização deste polímero em técnicas de preparo de amostras. As melhores condições de
separação foram: fase móvel com 64% metanol; 15% etanol; 21% água com 0,3% dietilamina,
vazão 1,5 mL/min e temperatura da coluna de 35 °C. As condições de síntese otimizadas foram:
1 mmol de CAR, 4 mmol ácido metacrílico (MAA) e 10 mL de uma solução de clorofórmio,
acetonitrila e metanol. Posteriormente, adicionou-se 20 mmol de etilenoglicol dimetacrilato e
0,3 mmol de
-azo-bis-(4-ciano pentaenóico). Tal solução foi sonicada por 10 min e deixada
5 min sob corrente de N2. Finalmente, esta solução foi deixada 24 h a 85 ºC na estufa. O polímero
obtido foi triturado, lavado para a retirada de CAR e seco em estufa a 65 ºC por 48 h. O polímero
não impresso (NIP) foi preparado nas mesmas condições, mas na ausência da molécula molde.
Os materiais foram caracterizados por análise termogravimétrica (TGA), por espectroscopia de
infravermelho (FT-IR) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Para FT-IR, foi possível
observar bandas características de C=O, em 1729 cm-1 do MAA e bandas características de O-H,
em 3457 cm-1. Por DTGA observou-se que a decomposição do MIP e do NIP, ocorre em
temperaturas próximas a 300 ºC, demonstrando estruturas termicamente estáveis. As
características morfológicas do MIP e NIP demostradas por MEV foram satisfatórias, uma vez que
o material sintetizado apresentou-se homogêneo e aparentemente com grande área superficial.
Estas características tornam este material adequado para ser empregado em processos de
adsorção, como por exemplo, em técnicas de preparo de amostra.
Palavras-chave: HPLC, MIP, carvedilol, enantiômeros, preparo de amostra.
Agência financiadora: CNPq
Investigação teórica de compostos análogos do alcaloide marinho teoneladina C:
Compreensão da interação dos compostos antimaláricos com o grupo
ferriprotoporfina IX:
Marília Ladeira Alves e Costa, graduando em Química Bacharelado
Luciana Guimarães, Departamento de Ciências Naturais
A malária é uma doença provocada pelo protozoário do gênero Plasmodium, típica das regiões
tropicais e subtropicais. A maior parte dos Plasmodium é resistente a um ou mais fármacos
empregados atualmente. Uma classe de substâncias marinhas que vem chamando a atenção
devido às suas potencialidades como antimaláricos são os alcaloides 3-alquilpiridínicos. Nos
últimos anos, o grupo de síntese orgânica do campus CCO da UFSJ, coordenado pelo prof.
Gustavo Viana, vem obtendo bons resultados para a síntese e atividade antimalárica de análogos
desses alcaloides. Os análogos têm se mostrado ativos nos ensaios in vitro realizados contra
cepas do Plasmodium resistentes à cloroquina. No entanto, alguns compostos mostraram-se
muito mais ativos que outros, e não há até então uma explicação racional para tal fato. Neste
contexto, o objetivo deste trabalho é realizar uma análise estrutural e energética do processo de
interação entre o grupo heme ferriprotoporfirina [Fe(III)PPIX] e análogos da teoneladina C
previamente sintetizados. Desta forma, busca-se auxiliar na compreensão de como a estrutura do
ligante afeta a sua atividade antimalárica. Todas as geometrias foram otimizadas no nível
DFT/B3LYP utilizando o programa Gaussian 09. Diferentes multiplicidades de spin foram
avaliadas. As Funções de base 6-31G(d,p) foram usadas para os átomos de Fe, N, O e S
envolvidos nas ligações fármaco-receptor. Funções de base mínima STO-3G para os grupos CHn.
Cálculos de frequências vibracionais harmônicas asseguram que todas as estruturas encontramse no mínimo de energia. As propriedades termodin
H) foram calculadas. As estruturas mais estáveis são dupleto. A estequiometria da reação é
avaliada de duas formas: (i) Complexos do tipo 1:1
Complexos do tipo 2:1
1 grupo [Fe(III)PPIX] e 1 análogo; (ii)
2 grupos [Fe(III)PPIX] e 1 análogo. Nos complexos 1:1 foram avaliadas a
interação do ligante via anel piridínico e via substituinte R. Com os valo
G obtidos, pode-se
perceber que os resultados envolvendo o processo de complexação 1:1 não são conclusivos,
quando comparados aos valores de IC50, visto que os valores de
degenerados.
G são praticamente
No entanto, estudos prévios do nosso grupo de pesquisa indicam que os complexos (2:1)
apresentam uma
G em função da mudança de substituinte e do tamanho da
cadeia carbônica. Desta forma, a próxima etapa do trabalho é a realização dos cálculos para os
complexos 2:1.
Palavras-chave: malária, alcaloides 3-alquilpiridínicos, DFT, Fe(III)PPIX.
Agência financiadora: UFSJ
INVESTIGAÇÃO TEÓRICA DAS PROPRIEDADES ESTRUTURAIS E ELÉTRICAS DE
POLITIOFENOS SUBSTITUÍDOS
Eliziane da Silva Santos, graduanda em Física Licenciatura
Clebio Soares Nascimento Júnior, Departamento de Ciências Naturais
Polímeros orgânicos são substâncias estruturalmente organizadas em cadeias carbônicas longas
formadas a partir da repetição de unidades monoméricas. Dentre a classe dos polímeros
orgânicos destacam-se os polímeros condutores, também chamados de polímeros conjugados
(PCs). Fundamentalmente, a condutividade elétrica dos PCs está relacionada com a diferença de
energia entre o orbital de maior energia ocupado (HOMO) e o orbital de menor energia
desocupado (LUMO), valor conhecido como lacuna ou Band Gap de energia (Eg). Assim sendo,
quanto menor a diferença entre os orbitais de fronteira HOMO E LUMO, maior será a possibilidade
do polímero formado apresentar boa condutividade. Os Politiofenos (PTs) são polímeros
pertencentes a classe dos PCs. Nesse contexto, o objetivo principal do presente trabalho foi o de
calcular os valores de Eg, inicialmente, para o PT não substituído, variando-se o número de
monômeros. Posteriormente substituiu-se as extremidades do PT por grupos doadores e
retiradores de elétrons, chamados de grupos push-pull, visando entender, no nível molecular,
como a introdução e a variação desses substituintes na estrutura polimérica poderia modificar as
propriedades estruturais e de condutividade dos mesmos. Foram realizados cálculos de
otimização de geometria e frequências harmônicas via Teoria do Funcional de Densidade (DFT),
utilizando o funcional B3LYP e a conjunto de funções de base 6-311G(d,p). Os valores de Eg
foram obtidos para os PTs, variando-se as unidades monoméricas de 4 a 20 (com intervalos de 2
em 2 unidades). Como resultado observou-se que ao aumentar o número de monômeros da
cadeia polimérica do PT, o valor de Eg decrescia até um limiar e depois se mantinha constante,
apresentando um caráter exponencial.
Em seguida, os PTs tiveram suas extremidades substituídas por grupos push-pull (NH2 e SO3H);
(OCH3 e NO2); (OH e CF3). De uma forma geral, para os três grupos push-pull analisados,
observou-se, sistematicamente, que conforme há um aumento da cadeia polimérica, os valores de
Eg diminuem até um limiar e depois se mantém constante, fato também observado para os (PTs)
não substituídos. Além disso, a adição dos grupos push-pull na cadeia polimérica dos (PTs)
causou uma diminuição sensível nos valores de Eg, o que implica, teoricamente, numa melhor
condutividade. Apenas como exemplo, para o PT substituído pelo conjunto push-pull OCH3 e NO2,
observou-se uma diminuição bastante considerável no valor de Eg, quando ocorre um aumento no
número de unidades monoméricas, fazendo com que o mesmo esse PT substituído deixasse de
ter Eg característico de um semicondutor e passa-se a ter um Eg típico de um material condutor.
Portanto, de acordo com os resultados obtidos, no nível B3LYP/6-311G(d,p), constatou-se que o
controle teórico do band gap dos PTs, por meio da variação do número de unidades
monoméricas, além da inserção de grupos push-pull nas posições terminais das cadeias, podem
ser uma boa estratégia para a construção de novos PTs com propriedades de condutância elétrica
melhoradas.
Palavras-chave: Politiofeno. DFT. Band gap.
Agência financiadora: Fapemig
Sintética de Derivados da Curcumina e de Chalconas
Conjugados com Peróxidos na Preparação de
Compostos com Potencial Atividade Antimalárica
Lucas Pontello Araújo, graduando em Química (Bacharelado).
Professor Dr. Marcelo Siqueira Valle, Departamento de Ciências Naturais.
Este trabalho teve como objetivo a síntese de diidroperóxidos conjugados com dibenzalcetonas
como potenciais antimalariais. Para a preparação destes compostos foram realizadas três etapas
de síntese. A primeira etapa consistiu na condensação aldólica da acetona com dois equivalentes
de um aldeído aromático, sendo obtidos 13 dibenzalcetonas (DBAs). Os rendimentos foram de
moderados a excelentes (52 a 97%). Na etapa seguinte, as ligações duplas dos carbonos a e b à
carbonila dos DBAs foram reduzidas com hidrogênio sob condições catalíticas empregando
paládio a 10% sob carvão. Observou-se em algumas reações o surgimento de misturas
complexas de produtos, tornando-se difícil o isolamento destes para análises de caracterização.
Na última etapa, reagiram-se os DBAs reduzidos obtidos com peróxido de hidrogênio a 30% em
éter etílico, de acordo com protocolo descrito na literatura, visando a oxidação da carbonila em
diidroperóxido. No entanto, constatou-se a formação de vários produtos e a decomposição destes
durante a separação cromatográfica, não sendo possível a purificação dos produtos finais. Desta
forma, para a finalização dos resultados, deve-se investigar o uso de outras metodologias mais
efetivas de síntese para a redução dos DBAs, assim como para a oxidação destes últimos.
Palavras-chave: Síntese, diidroperóxidos, dibenzalcetonas, antimalariais
Agência financiadora: FAPEMIG
-CAPROLACTONA) COM ÓLEO
ESSENCIAL DE TOMILHO E O COMPOSTO CARVACROL DURANTE A
ARMAZENAGEM
Daiana Margarida Freitas Nascimento, graduanda em Química Bacharelado.
Rafaela Karin Lima, Departamento de Ciências Naturais.
O uso de plantas medicinais para o tratamento de doenças é uma prática antiga, bastante
difundida nos dias atuais devido às vantagens do uso de fitoterápicos, como a baixa toxicidade,
efeitos colaterais e menor probabilidade de resistência, quando comparados com a terapia
convencional. Nesse contexto, surgem os óleos essenciais (OE), que são grandes promissores
em tratamentos fitoterápicos e farmacológicos. A espécie Thymus Vulgaris, popularmente
conhecido por tomilho é uma planta medicinal que tem atividades antimicrobianas, antifúngicas e
antioxidantes comprovados, bem como carminativa, expectorante e pesticida. Isso se deve aos
componentes químicos presentes no óleo essencial, principalmente ao carvacrol e o timol. Estes
compostos apresentam muita instabilidade, sendo assim, a microencapsulação tem por finalidade
a liberação controlada em alvos específicos e também garantindo maior estabilidade contra
processos oxidativos. Visto o grande número de pesquisas na área de microencapsulação, este
trabalho teve por objetivo avaliar a estabilidade térmica de microesferas de
-caprolactona)-
PCL contendo OE de Tomilho (MEO) e o composto Carvacrol (MC). De acordo com os resultados,
ocorreu a formação das microesferas, onde seu tamanho foi investigado por microscopia
eletrônica de varredura, obtendo diâmetros médios de 17,1 µm para MC e 17,7 µm para MOE. Ao
longo de 10 meses foram realizadas análises termogravimétricas e de espectroscopia no
infravermelho, as quais confirmaram a estabilidade das microesferas com o tempo, visto que a
porcentagem do composto encapsulado desde a primeira análise até a última, não apresentaram
mudanças significativas, comprovando sua estabilidade durante o tempo de armazenagem.
Palavras-chave: Microencapsulação. Tomilho. Estabilidade Térmica. Tempo de Armazenagem
Agência financiadora: CNPq
PREPARAÇÃO DE MICROESFERAS DE POLI ( -CAPROLACTONA) E A PARTIR DE
BLENDAS DE POLI ( -CAPROLACTONA) COM POLI (ÓXIDO DE ETILENO)
CONTENDO TIMOL
Regiamara Ribeiro Almeida, graduanda em Química Bacharelado
Profa. Rafaela Karin Lima, Departamento de Ciências Naturais
Levando-se em consideração a importância da utilização da técnica de microencapsulação
principalmente por proporcionar a liberação controlada dos compostos e o aumento de sua
estabilidade. A busca por novos polímeros biodegradáveis aplicáveis à técnica vem crescendo
coprolactona) e de blend
-coprolactona) / poli (óxido de etileno) contendo o composto
timol foram descritos neste trabalho. Estes foram denominados MCPCL e MCPCL/PEO. As
microesferas foram produzidas por meio da técnica de emulsão e evaporação do solvente,
utilizando-se a PCL e PCL/PEO como matriz polimérica e o PVA como emulsificante. As amostras
foram caracterizadas por MEV, obtendo-se uma boa encapsulação do composto timol nas
diferentes condições em que foram submetidas. Por meio da análise termogravimétrica (TGA),
observou-se a ocorrência de uma interação entre o composto timol e a matriz polimérica PCL e
PCL/PEO. Para as microesferas de PCL e PCL/PEO contendo timol nas diferentes proporções e
preparadas a 700 e 900 rpm encontrouMCPCL 1:4 900
-se
que a taxa de agitação não teve influência nos tamanhos das microesferas sem a presença do
composto timol.
Palavras-chave: Microencapsulação. P
Agência financiadora: FAPEMIG
-coprolactona). Poli (óxido de etileno). Timol.
APLICAÇÃO DE BIOSSORVENTES PARA TRATAMENTO DE EFLUENTES
CONTENDO RESÍDUOS DE ÓLEO
Vanessa Soares dos Santos, graduando em Química Bacharelado
Patrícia Benedini Martelli, Departamento de Ciências Naturais
Os óleos e graxas provocam obstrução em redes coletoras de esgotos e inibição em processos
biológicos de tratamento. Nas águas naturais, os óleos e graxas acumulam-se nas superfícies
podendo trazer sérios problemas ecológicos por dificultar as trocas gasosas que ocorrem entre a
massa líquida e a atmosfera, especialmente a de oxigênio, além de trazer problemas estéticos,
em praias e margens de rios. Processos químicos, mecânicos e biológicos podem ser usados
para remover, recuperar ou degradar o óleo de águas contaminadas. Um dos métodos mais
utilizados nas últimas décadas é a aplicação de materiais sorventes, pois apresentam facilidade
para remoção e recuperação do óleo. O processo de sorção têm sido uma das opções mais
estudadas no tratamento de águas e efluentes. O bagaço de cana (BC) é abundantemente
produzido no nosso país, por isso apresenta-se como uma boa alternativa para sorção de óleos. A
amostra de resíduo automotivo usada no processo de sorção foi analisada pela técnica de
espectroscopia de absorção atômica com chama, para determinação dos metais presentes no
óleo, antes da análise a amostra foi submetida a uma digestão ácida. Os testes de sorção foram
realizados variando-se a quantidade de óleo de 1 a 5 mL para 1 e 2g de bagaço de cana. A fibra
utilizada foi lavada com água várias vezes para retirar as impurezas nela presentes. Para 2g de
fibra a adsorção aumentava à medida que aumentava a quantidade de óleo em contato com a
fibra, atingindo uma adsorção de 1,0275 g de óleo/g de fibra, para um volume de 5 mL de óleo. E
o melhor resultado foi obtido para 1g de fibra com 4 mL de óleo automotivo, apresentando uma
adsorção 1,3718 g de óleo/g de fibra, um aumento de 25,1% em relação a massa de 2g. Verificouse se a presença de metais no resíduo de óleo automotivo poderia afetar a adsorção. Encontrouse uma concentração de 7,0; 0,11 e 0,010 mgL-1 para os metais cádmio, zinco e manganês,
respectivamente. Considerando que as amostras de resíduo de óleo automotivo apresentaram
baixa concentração de metais, não foi observado interferência no processo de adsorção da
amostra na fibra.
Palavras-chave: Adsorção. Bagaço de cana. Resíduo de óleo automotivo. Metais.
Agência financiadora: UFSJ
INVESTIGAÇÃO TEÓRICA DE REAÇÕES ALDÓLICAS DE MONOCARBONILAS E
-DICARBONILAS CATALISADAS POR PIPERIDINA
, graduando em Física Bacharelado
Josefredo Rodriguez Pliego Júnior, Departamento de Ciências Naturais
As reações aldólicas estão entre as mais importantes em química orgânica devido a sua
capacidade de formar ligações carbono-carbono. Embora seja uma reação bastante conhecida e
dos inúmeros estudos teóricos e experimentais, ainda existem aspectos não bem elucidados
sobre esta reação. Diante deste fato foi realizado um estudo teórico desta classe de reações com
o objetivo de montar o perfil de energia livre global, analisando os vários equilíbrios, estados de
transição e efeito solvente. Neste trabalho foi abordada a catálise básica com piperidina, utilizando
como solvente o metanol. Foi estudada a reação da acetona com o benzaldeído e a reação entre
a aceto-acetona com benzaldeído, conhecida com reação de Knoevenagel. A otimização de
geometria foi realizada em nível CPCM/X3LYP/6-31(+)G(d), a fim de obter os mínimos e estados
de transição, levando em consideração o efeito solvente. Os cálculos de frequências harmônicas
foram realizados no mesmo nível, com o intuito de obter a energia livre em fase gasosa. Foi
realizado cálculo no ponto em nível M08-HX com bases TZVPP aumentadas com funções difusas
sp sobre o oxigênio e nitrogênio. A energia livre de solvatação foi calculada em nível SMD, com
funcional X3LYP/6-31(+)G(d). No primeiro sistema investigado, acetona mais benzaldeído, a
primeira etapa conta com a desprotonação da acetona pela base piperidina. O cálculo da energia
livre deste processo foi feito pela troca de próton da acetona com o fenóxido (pKa conhecido em
metanol), e determinou-se o pKa da acetona no solvente. Usando este valor e o pK a da piperidina
protonada, determinou-se a energia livre desta etapa de 19,2 kcal/mol. O enolato formado age
como nucleófilo atacando o benzaldeído via um estado de transição que eleva a barreira global de
35,3 kcal/mol. Com este resultado notamos que a piperidina não é uma base forte o suficiente
para desprotonar favoravelmente a acetona, tornando o processo inviável com este catalisador.
Seria necessário uma espécie com pKa maior, como o metóxido para a desprotonação da
acetona. Na segunda reação, de Knoevenagel, a desprotonação se apresenta bem mais
favorável, abaixando a barreira final para 21,8 kcal/mol e mostrando que este é um mecanismo
viável. Essa constatação é resultado do maior impedimento espacial da acet-acetona
desprotonada. Em trabalhos experimentais, como reação de ácido de Meldrum com benzaldeído e
acetato de etila também com benzaldeído (catalisado por esponja de próton) em DMSO,
apresentam barreiras comparáveis às obtidas neste estudo, mesmo que em condições diferentes,
comprovando que os resultados estão de acordo com os experimentais.
Palavras-chave: Ab initio. Mecanismo de reação. Organocatálise. Reação de Knoevenagel.
Agência financiadora: CNPq
FORÇAS INTERMOLECULARES: DECOMPOSIÇÃO DOS TERMOS DE INTERAÇÃO E
ESTUDO DE ALGUNS SISTEMAS REPRESENTATIVOS
Natália Moreira Silva, graduando em Química Bacharelado
Josefredo R. Pliego Jr., Departamento de Ciências Naturais
As interações de Van der Waals são forças que atuam entre moléculas quando estão próximas
umas das outras. Apesar de mais fracas do que ligações químicas, são responsáveis pela
formação dos estados líquidos e sólidos, separação de fases, desvios da idealidade dos gases,
bem como influenciam na reatividade de moléculas em solução, fenômeno conhecido como
solvatação. A fim de se entender melhor a atuação das forças intermoleculares e de obter dados
de energia de complexação de moléculas e clusters, as geometrias das mesmas foram otimizadas
utilizando método MP2. Energias foram obtidas utilizando os métodos HF, MP2, SCS-MP2,
X3LYP e M08-HX, a fim de se analisar a performance destes métodos em relação ao MP2. A
interação dipolo-dipolo atua entre moléculas polares neutras, faz com que o polo negativo de uma
molécula seja atraído pelo polo positivo da outra, assim como foi obtido na otimização dos
dímeros (HCl) 2, (CH3CN)2, (CH3SOCH3)2. Moléculas sem dipolo (ditas apolares) podem interagir
via quadrupolo e octopolo, bem como forças de dispersão de London, como no (Cl2)2 e (CH4)2.
Para as moléculas carregadas, há a interação íon-dipolo, como no F-...H2O e F-...CH3SOCH3, que
também apresenta interação de ligação de hidrogênio. A ligação de hidrogênio ocorre quando há
um átomo muito eletronegativo (de Flúor, Oxigênio ou Nitrogênio) próximo a um átomo de
hidrogênio. Apesar de não ser uma ligação química propriamente dita, é forte o suficiente para
atrair o hidrogênio para si, como ocorre com o HCl...H2O, H2O...H2O, H2O...CH4. Dentre estas
interações, nota-se que a interação íon-molécula é a mais significativa, seguido pelo dipolo-dipolo
e dispersão de London. Podemos observar isto pelos valores de -85,05 kcal mol-1 para o F-(H2O)4,
-10,22 kcal mol-1 para o (CH3SOCH3)2 e de -0,53 kcal mol-1 para o (CH4)2. Em sistemas com mais
de duas moléculas ocorre uma distorção, uma vez que uma molécula é capaz de distorcer a
nuvem eletrônica de outra, e a cada vez que se aumentar o número de moléculas no sistema
haverá mais distorções, pois uma afetará no modo como a outra irá distorcer a nuvem eletrônica
de sua sucessiva, e assim por diante. Este fato é chamado de efeito de muitos corpos. A
contribuição de três corpos é bastante significativa, mas a de quatro corpos já se torna bem
menos intensa. Como exemplo, no sistema estudado o termo de quatro corpos é de 3% da
interação total.
Palavras-chave: Forças intermoleculares, Interação de muitos corpos, Energia de Complexação.
Agência financiadora: CNPq
OB
TENÇÃO E CARACTERI ZAÇÃO DO MATERIAL DE AL2O3:ER
3+/YB3+
COM
PROPRIEDADES F
OTOLUM INESCENTES
Daiane Helena Silva Reis, graduando em Química Bacharelado
Prof. Dr. Jefferson Luis Ferrari, Departamento de Ciências Naturais
Há um grande interesse no desenvolvimento de novos materiais para aplicações fotônicas.
Materiais que possuem uma banda larga de emissão na região de 1550 nm, apresentada pelo íon
Er3+, são promissores para aplicação como amplificadores ópticos na banda C de
telecomunicações. Neste contexto, este trabalho teve como objetivo obter materiais contendo Er3+/
Yb3+ presentes em matriz de óxido de alumínio (Al2O3). A preparação de Al2O3:Er3+/Yb3+, utilizou-se
o processo de co-precipitação, dissolvendo 0,5 g de anéis de lata de alumínio em uma solução de
HCl. Em seguida foi realizada a dopagem com 0,1, 1 e 3% em mols de Er3+, e co-dopagem com
1,2% em mols de Yb3+. Foi realizado também a síntese desses materiais Al2O3:Er3+/Yb3+, utilizando
o processo de sol-gel, usando o precursor tri-sec-butóxido de alumínio em solução contendo etanol
e HCl, e dopado com os mesmos TR3+ relatado na síntese anteriormente. As amostras foram
tratadas termicamente a 400, 600, 900, 1000 e 1100 ° C durante 4h. Diante dos resultados de DRX,
foi observado que o aumento da temperatura de tratamento térmico favorecem a formação da fase
cristalina e a baixas temperaturas favorecem a formação da fase amorfa. As análises dos espectros
de emissão de fotoluminescência quando excitados em 980 nm, mostraram o fenômeno de upconversion com emissão na região do visível. Todas as emissões observadas são atribuídas às
transições
2
H11/2
4
intra-configuracional
4
I15/2 e S3/2
4
f-f
dos
Er3+,
que
4
I15/2 (região verde), e transição F9/2
são
atribuídas
as
transições
4
I15/2 (região vermelha). A banda de
emissão localizada na região do vermelho é mais intensa, com a diminuição da concentração do
Er3+. Para todas as amostras foi observado nos espectros de emissão bandas com alargamento
não homogêneo, que está associado à localização do Er3+ em diferentes simetrias na matriz de
Al2O3 devido a presença de diferentes fases. Foram analisados os espectros de emissão na região
do infravermelho entre 1400 e 1650 nm, com o máximo de cerca de 1550 nm, atribuído a transição
4
I13/2
4
I15/2, que aumenta com a diminuição da concentração de Er3+, em ambos processos de
síntese. Estas bandas apresentam uma largura a meia altura (FWHM) de 80 e 90 nm, em materiais
obtidos pelo processo de co-precipitação e sol-gel respectivamente. Em resumo, verificou-se que
foi possível a obtenção de Al2O3:Er3+/Yb3+ por meio de duas rotas distintas, além de desenvolver
um processo de reciclagem de anéis de lata de alumínio eficiente, e com baixo consumo de energia
para a preparação de materiais tecnológicos. Os materiais obtidos apresentaram eficiência na
absorção de energia na região do infravermelho, com emissão de luz na região do visível. Além
disso, apresentaram uma emissão intensa na região do infravermelho em torno de 1550 nm,
possibilitando um excelente candidato no desenvolvimento em amplificadores ópticos na 3ª janela
de telecomunicações (Banda C).
Palavras-chave: Terra rara, fotoluminescência, óxido de alumínio.
Agência financiadora: Não se aplica
SÍNTESE E CARACTERIZAÇÃO DO ÓXIDO DE GADOLÍNIO DOPADO COM ÍONS TERRAS
RARAS (Er3+/Yb3+/Tm3) PARA APLICAÇÕES EM CÉLULAS SOLARES
Lorena Pereira Baêta Durante, graduando em Química Bacharelado
Jefferson Luis Ferrari, Departamento de Ciências Naturais
O grande interesse em materiais que apresentam propriedades fotoluminescentes diferenciadas,
como por exemplo, alta intensidade de emissão, rendimento quântico, estabilidade, etc, tem
crescido progressivamente nas duas últimas décadas devido à sua ampla gama de potenciais de
aplicações na área da fotônica. Dentre essas essas aplicações podemos citar:amplificadores para
comunicações ópticas, biomarcadores, agente de contraste, e concentradores de luz para
dispositivos de energia fotovoltaica. Dentre os diversos tipos de materiais destacam-se os óxidos
dopados com os íons terras (TR3+). Entres os íons dopantes, oYb3+, Er3+, Tm3+ que possibilita a
obtenção de sistemas fotoluminescentes, que, quando excitados com laser (980 nm) emitem
radiação atribuída ao mecanismo deupconversion. Propriedades de emissão que envolve upconversion em materiais dopados com TR3+ são bastante estudados para aplicações práticas.
Estudos prévios relatam o Gd2O3 como promissor material hospedeiro para TR3+, devido a suas
características físicas e químicas, boa estabilidade fototérmica e fotoquímica, bem como a sua
baixa energia de fônons de rede. O Gd2O3 é um material versátil, com alto potencial de aplicação
em vários campos da tecnologia. Neste trabalho, os materais foram preparados utilizando como
precursor o Polietilenoglicol (PEG) e tratados termicamente à 800, 900, 1000 e 1100 °C por um
periodo de 4h. Estes materiais foram caracterizados pela análise termogravimétrica, Difratometria
de Raios X, Microscopia Eletrônica de Varredura, Reflectância Difusa e Espectroscopia de
Fotoluminescência. Por meio das caracterizações estruturais realizadas foi possível observar que
esta metodologia possibilitou a obtenção de uma fase cristalina de Gd2O3, onde foi observada
uma dopagem efetiva em todas as temperaturas de tratamento térmico, devido à ausência de fase
secundária. A análise morfológica mostrou que os materiais são compostos por partículas da
ordem de nanômetros, esféricas e bem uniformes Os resultados de fotoluminescência mostrou
que os espectros apresentam duas bandas intensas na região do visível, devido ao fenômeno de
upconversion. As bandas observadas são localizadas na região do verde (520-580nm) atribuída
as transições 2H11/2,4S3/2
4
transições F9/2
4
I15/2 e 4S3/2
4
3+
I15/2 do íon Er
1
e G4
4
I15/2, na região do vermelho (650- 700nm) atribuída as
3
F4 do íon Tm3+ onde este também apresenta bandas
na região do azul (474nm) atribuídas as transições
1
G4
3
H6. Em resumo, os materiais
apresentam propriedades que os tornam excelentes candidatos para serem utilizado em em
células solares, na tentativa de contribuir com o aumento da eficiência destes sistemas.
Palavras-chave: Gd2O3, polietilenoglicol, Terras Raras, upconversion.
Agência financiadora: FAPEMIG