Formação e estabilidade térmica de nanocavidades produzidas pela implantação de He em Si

Nesta tese são apresentados os resultados de um estudo sistemático à respeito da formação e evolução térmica de nanocavidades de He em Si cristalino. O efeito da formação de nanocavidades de He no aprisionamento de impurezas em Si foi estudado inicialmente em distintas condições de fluência, temperatura e direção de implantação. Após as implantações, as amostras foram tratadas termicamente a 800°C e analisadas por espectroscopia de retroespalhamento Rutherford em condição de canalização (RBS/C), análise de detecção por recuo elástico (ERDA), espectroscopia por emissão de íons secundários (SIMS) e microscopia eletrônica de transmissão (TEM). Os resultados experimentais mostraram que implantações de He a temperatura ambiente (Ti=Tamb) levam à formação de defeitos numa região intermediária entre a superfície e a camada onde as bolhas se formam (Rp/2), sendo 5x1015He+cm-2 a fluência mínima para a observação do fenômeno. Sua origem foi atribuída à formação de pequenas cavidades nesta região. O mesmo não é observado em implantações a Ti=350°C devido ao efeito do recozimento dinâmico dos defeitos. Estes resultados mostraram a necessidade de um estudo mais profundo a respeito dos efeitos da temperatura de implantação (Ti) na formação de bolhas em Si. Este estudo foi feito a partir de implantações de He no intervalo de temperatura entre -196°C e 350°C, sendo a fluência e a energia de implantação de 2x1016He+cm-2 e 40keV respectivamente. O efeito da proximidade à superfície foi estudado com implantações a 15keV. As amostras foram analisadas pelas mesmas técnicas referidas anteriormente. Para o caso de implantações feitas a 40keV com Ticavidades esféricas cujas características são dependentes dos estágios iniciais de implantação. No intervalo onde Ti>Tamb pequenas bolhas são formadas durante a implantação juntamente com defeitos estendidos do tipo {311}. A formação destes defeitos é atribuida ao mecanismo de formação das bolhas baseado na emissão de átomos auto-intersticiais de Si. Distintos regimes são observados após recozimento entre 400°C e 800°C por 600s. Para Ti≤250°C observa-se a dissolução do sistema de cavidades e defeitos devido à interação mutua entre os sistemas. Para Ti>250°C cavidades esféricas e anéis de discordância são observados após recozimentos a 800°C. Finalmente, se observou que a energia de implantação (15keV) não afeta a morfologia do sistema de bolhas e defeitos formados. Porém a perda de He é cinco vezes menor que no caso de amostras implantadas a 40 keV na mesma fluência. Um mecanismo baseado na difusão aumentada por danos de irradiação é sugerido neste trabalho.

Efeitos da aplicação de altas pressões sobre compostos com estrutura de escuterudita

Neste trabalho foi estudado o comportamento em altas pressões e temperatura ambiente de dois compostos com estrutura de escuterudita, CoSb3 e LaFe3CoSb12. A determinação dos parâmetros das equações de estado isotérmicas, bem como a verificação das diferenças relativas nas curvas de compressibilidade desses compostos, foram os objetivos principais deste trabalho. Ambos compostos foram sintetizados conforme rota proposta na literatura. O sucesso da síntese foi verificado por meio de difração de raios X, não sendo observada a presença de fases contaminantes. Como meio gerador de altas pressões foi utilizada uma câmara de bigornas de diamante (DAC). A evolução das estruturas destes compostos com a pressão foi acompanhada por meio de difração de raios X por dispersão em energia. Até o limite de pressão estática de cerca de 14 GPa (definido pelas condições experimentais previamente existentes no laboratório), não foram observadas anomalias nas curvas de volume versus pressão desses compostos ou mesmo evidências de transições de fase. Com o objetivo de estender este limite de pressão, foram feitas melhorias na célula de alta pressão existente no laboratório, possibilitando assim a geração de pressões de até 40 GPa. Três equações de estado isotérmicas foram ajustadas aos dados experimentais, utilizando como parâmetros no ajuste o módulo volumétrico isotrópico e sua derivada primeira com relação à pressão. Como resultado deste procedimento, verificou-se que a escuterudita com lantânio apresenta um módulo volumétrico ligeiramente menor que o CoSb3, sendo, portanto, mais compressível, apesar da presença do íon lantânio preenchendo as cavidades deste composto. Foi observada também uma mudança na compressibilidade da escuterudita CoSb3 acima de 20 GPa, devido, talvez, ao congelamento do meio transmissor de pressão ou ao pinçamento do rubi (calibrante de pressão) entre as bigornas da DAC. O CoSb3 foi comprimido até a pressão de 40 GPa, apresentando indícios de um estranho comportamento na seqüência decrescente de pressão. Após a descompressão, o parâmetro de rede desse composto, a pressão ambiente, mostrou-se maior que o da fase original. Este aumento do parâmetro de rede não foi acompanhado de alterações significativas do espectro de difração de raios X. Este efeito anômalo dever ser sujeito a verificação por meio de novos experimentos.

Estudos morfotectônicos aplicados à planície costeira do Rio Grande do Sul e adjacências

A Província Costeira do Rio Grande do Sul representa a porção emersa da Bacia de Pelotas, uma bacia marginal da Plataforma Sul Americana desenvolvida em resposta aos processos que levaram à ruptura do Supercontinente Gondwana e subseqüente abertura do Oceano Atlântico sul. Neste trabalho, a evolução morfotectônica desta Província foi investigada a partir da análise de bases cartográficas disponíveis, de imagens de sensores remotos, além da leitura crítica de uma ampla base documental existente, as quais permitiram delinear a contribuição neotectônica a este domínio. A evolução geodinâmica da Bacia de Pelotas, iniciada no Neo-Jurássico / Paleo-Cretáceo, tem seu máximo evolutivo no Mioceno, quando uma extensiva denudação na área continental propiciou um máximo de sedimentação. Os registros diretamente relacionados à Província Costeira do Rio Grande do Sul correspondem à seqüência superior desta Bacia, cujas idades estimadas são do Plioceno ao Recente. A análise morfotectônica efetuada compreendeu uma fase regional (primeira etapa da pesquisa), correspondente à contextualização dos aspectos geológicos, geomorfológicos e geofísicos da Província Costeira como um todo; nesta etapa, os elementos geomorfológicos foram identificados e hierarquizados segundo três sistemas de relevo, quatro regiões geomorfológicas e nove unidades de relevo. A segunda fase da pesquisa foi centrada na análise da rede de drenagem, sendo esta normalmente considerada uma ferramenta adequada à identificação dos sítios preferenciais à materialização da deformação neotectônica; a caracterização de padrões e anomalias da rede de drenagem e de canais fluviais, aliada à análise dos demais elementos do relevo, produziu um conjunto de elementos geomórficos que são usualmente relacionados à atividade neotectônica (segmentação de canais fluviais, cotovelos de captura, facetas trapezoidais e triangulares, etc.) A partir desta análise regional, foi escolhida a região circunvizinha a Porto Alegre para detalhamento, à qual foram preferencialmente direcionados os trabalhos de campo. Neste trabalho, estamos propondo uma complexa história neotectônica para esta área, tendo sido reconhecidos três macro-elementos morfotectônicos, discutidos como o Sistema de Falhas Coxilha das Lombas e a Bacia de Porto Alegre (ambos já reconhecidos por autores prévios) e o Lineamento Jacuí – Porto Alegre (introduzido neste trabalho); este Lineamento foi considerado o principal responsável por várias feições marcadas na evolução geomorfológica desta região, inclusive pela segmentação da Província Costeira. A atuação da neotectônica está materializada pela existência de estruturas deformacionais impressas em registros pleistocênicos da Província Costeira (correspondentes aos sistemas laguna – barreira I e II) e pela ocorrência de eventos sísmicos (dados históricos e instrumentais) nas adjacências desta Província, nas áreas continental e plataformal dos estados de Santa Catarina e do Rio Grande do Sul e da República do Uruguai. O estágio atual do conhecimento, entretanto, não permite a proposição de modelos geodinâmicos que incorporem a contribuição neotectônica de maneira sistemática, visto a pouca disponibilidade de dados de campo, assim como a quase absoluta inexistência de dados sobre o comportamento tridimensional das unidades constituintes da Província Costeira Sul-riograndense. São sugeridas, portanto, campanhas sistemáticas de campo para levantamento de dados estruturais e geofísicos nas áreas identificadas – através de análise morfotectônica prévia – como favoráveis à materialização da deformação neotectônica.

Endotermia em cinodontes não-mamalianos a busca por evidências osteológicas

Crânios de cinodontes do Triássico da América do Sul, de distintas posições filogenéticas, foram submetidos a tomografias computadorizadas para um estudo comparativo das respectivas cavidades nasais e caixas cerebrais, visando discutir suas implicações fisiológicas e evolutivas, especialmente no que tange à origem da endotermia em sinápsidos. Foram analisados espécimes de Massetognathus pascuali (PV0968T), Exaeretodon riograndesis (PV0715T), Prozostrodon brasiliensis (PV0248T), Riograndia guaibensis (PV0596T e PV0601T), Brasilodon quadrangularis (PV0628T) e Brasilitherium riograndensis (PV0760T)); além de um exemplar de Didelphis, usado como parâmetro, representando um mamífero atual com um crânio de morfologia primitiva. Uma revisão crítica acerca das diversas hipóteses para a evolução da endotermia é também apresentada. As imagens das tomografias computadorizadas foram digitalmente processadas para gerar reconstituições 3D dos crânios e seus moldes internos, bem como para realizar medições superficiais e volumétricas Os resultados obtidos revelaram que a morfologia da cavidade nasal, nos cinodontes estudados, é bastante similar à dos mamíferos, indicando ando altas taxas respiratórias, o que confirma o provável status metabólico endotérmico para eucinodontes já proposto em trabalhos anteriores. Por conseqüêncicia, todas as demais adaptações anatômicas e fisiológicas relacionadas com a endotermia poderiam também estar presentes nos Cinodontes do Triássico. Por outro lado, uma significativa encefalização foi observada somente em Riograndia e nos brasilodontídeos, indicando uma desvinculação entre esta característica e o processo de incremento da atividade respiratória, sendo este anterior àquela.

O uso da transformada Wavelet bi-dimensional no conceito do espaço de escala

O processamento de imagens tem sido amplamente utilizado para duas tarefas. Uma delas é o realce de imagens para a posterior visualização e a outra tarefa é a extração de informações para análise de imagens. Este trabalho apresenta um estudo sobre duas teorias multi-escalas chamadas de espaço de escala e transformada wavelet, que são utilizadas para a extração de informações de imagens. Um dos aspectos do espaço de escalas que tem sido amplamente discutido por diversos autores é a sua base (originalmente a gaussiana). Tem se buscado saber se a base gaussiana é a melhor, ou para quais casos ela é a melhor. Além disto, os autores têm procurado desenvolver novas bases, com características diferentes das pertencentes à gaussiana. De posse destas novas bases, pode-se compará-las com a base gaussiana e verificar onde cada base apresenta melhor desempenho. Neste trabalho, foi usada (i) a teoria do espaço de escalas, (ii) a teoria da transformada wavelet e (iii) as relações entre elas, a fim de gerar um método para criar novas bases para o espaço de escalas a partir de funções wavelets. O espaço de escala é um caso particular da transformada wavelet quando se usam as derivadas da gaussiana para gerar os operadores do espaço de escala. É com base nesta característica que se propôs o novo método apresentado. Além disto, o método proposto usa a resposta em freqüência das funções analisadas. As funções bases do espaço de escala possuem resposta em freqüência do tipo passa baixas. As funções wavelets, por sua vez, possuem resposta do tipo passa faixas Para obter as funções bases a partir das wavelets faz-se a integração numérica destas funções até que sua resposta em freqüência seja do tipo passa baixas. Algumas das funções wavelets estudadas não possuem definição para o caso bi-dimensional, por isso foram estudadas três formas de gerar funções bi-dimensionais a partir de funções unidimensionais. Com o uso deste método foi possível gerar dez novas bases para o espaço de escala. Algumas dessas novas bases apresentaram comportamento semelhante ao apresentado pela base gaussiana, outras não. Para as funções que não apresentaram o comportamento esperado, quando usadas com as definições originais dos operadores do espaço de escala, foram propostas novas definições para tais operadores (detectores de borda e bolha). Também foram geradas duas aplicações com o espaço de escala, sendo elas um algoritmo para a segmentação de cavidades cardíacas e um algoritmo para segmentação e contagem de células sanguíneas.

Avaliação histológica da aplicação de um campo magnético em enxertos ósseos autógenos em ratos

Proposição: avaliar a qualidade do reparo de cavidades cirúrgicas com enxertos ósseos sob efeito de um campo magnético permanente, sepultado, in vivo. Materiais e Método: foi utilizada uma estrutura metálica constituída de duas arruelas de aço inoxidável, fixadas, isoladamente, à estrutura óssea por parafusos de titânio comercialmente puro. Neste estudo experimental, com grupos teste e controle, foram selecionados 30 Rattus norvergicus albinus, linhagem Wistar, divididos em seis grupos: três testes e três controles. Os animais foram submetidos à cirurgia acessando-se o fêmur direito para criação de uma cavidade cirúrgica e fixação de um par de dispositivos metálicos, tangenciando as margens dessa cavidade. Em seguida, o osso removido da cavidade cirúrgica foi reimplantado de modo a simular um enxerto ósseo autógeno. Nos grupos-teste, as arruelas encontravam-se imantadas, evento que diferiu nos grupos-controle. Os animais foram mortos aos 15, 45 e 60 dias pós-operatórios. As peças foram submetidas à avaliação histológica. Resultados: comparando os grupos-teste e controle durante os períodos experimentais de 15, 45 e 60 dias, houve favorecimento no processo de integração do enxerto ósseo. As formações ósseas, nas proximidades das regiões das arruelas e dos enxertos ósseos autógenos, nos grupos teste aos 45 e 60 dias pós-operatórios, demonstram a ação permanente do campo magnético. Conclusões: a liga de aço inoxidável imantada, sepultada, in vivo, foi capaz de favorecer o processo de integração do enxerto ósseo. Em todos os tempos experimentais, foi predominante o estímulo da neoformação óssea, no grupo teste quando comparado ao controle.

Avaliação do reparo ósseo em fêmures de ratos após implante de blocos de cimento de fosfato de cálcio e enxerto ósseo autógeno

Proposição: o trabalho busca descrever, por resultado histológico, o processo de reparo ósseo de cavidades cirurgicamente criadas avaliando a biocompatibilidade e osteocondutibilidade do cimento de α-fosfato tricálcico (CFtC) (SANTOS, 2002); e o comportamento da cicatrização óssea frente ao implante de CFtC comparada ao enxerto ósseo autógeno e à cavidade cirúrgica livre de enxerto. Metodologia: foram utilizados 30 ratos da raça Rattus novergicus albinus, Cepa Wistar, divididos em cinco grupos. O Grupo I correspondeu ao período de três; Grupo II, de sete; Grupo III, de 14; Grupo IV, de 21; Grupo V, de 60 dias pós-operatórios. Na diáfise óssea de cada fêmur direito, houve a confecção de três cavidades ósseas, sendo designadas: teste (T), na porção proximal do fêmur, que recebeu implantação do bloco de CFtC; controle positivo (C+), na porção distal, onde foi realizada a enxertia óssea autógena; e controle negativo (C-), na porção média, que permaneceu livre de enxerto. Resultados: aos três dias pós-operatórios, observou-se a presença de infiltrado inflamatório, hemácias e proliferação fibroblástica em T, C- e C+. Aos sete dias, a intensa neoformação óssea foi constatada nos grupos T e C+, o que não ocorreu no grupo C-. Nesse período, verificou-se início da reabsorção do CFtC pelas células do sistema fagocitário. Aos 14 dias, houve intensa atividade osteoblástica nos três grupos, assim como em 21 dias. Aos 60 dias pós-operatórios, nos grupos T, C- e C+, o osso neoformado assemelhou-se ao osso circundante, sendo que em C- e C+ verificou-se discreta solução de continuidade no osso cortical ostectomizado. Em T, não houve a oclusão do teto da cavidade. Conclusões: CFtC, formulado por Santos (2002), responde a biocompatibilidade e osteotransdutividade; o osso alveolar, em ratos, frente ao implante do CFtC e ao enxerto ósseo autógeno, realiza um processo de neoformação óssea, já no período de sete dias, assim, quando comparados, o grupo C- com os grupos T e C+, declara-se uma aceleração inicial do processo cicatricial nas cavidades preenchidas; e aos 60 dias, os grupos controles apresentaram cicatrização óssea quase total, sendo assim, sugere-se, experimentalmente, tempos de implantação superiores há 60 dias, para análise da reabsorção do cimento estudado (SANTOS, 2002).

Avaliação da função nasal em indivíduos expostos ao TXIB

A importância de se estudar os efeitos de substâncias potencialmente deletérias para o nosso organismo, em locais fechados, tem recebido maior atenção nos últimos anos. O ser humano contemporâneo passa grande parte do dia em ambientes fechados e a qualidade do ar repercute no seu bem-estar e também poderá influenciar sua saúde. A Síndrome do Prédio Doente (SPD) é definida como uma condição médica em que indivíduos apresentam uma série de sintomas físicos relacionados ao ambiente de trabalho. A SPD resulta em perda substancial do desempenho no trabalho e relações pessoais, além de considerável perda de produtividade. Como o nariz representa a primeira área exposta aos contaminantes ambientais e a histologia da mucosa nasal é similar à da mucosa das vias aéreas inferiores, processos inflamatórios nas cavidades nasais podem refletir ou afetar àqueles nas vias aéreas inferiores. Estudou-se a exposição nasal aguda ao TXIB (2,2,4- trimetil-1,3-pentanediol diisobutirato), comumente utilizado como um plastificante, em 19 voluntários normais e avaliou-se as alterações na função nasal (resitência nasal, transporte mucociliar e celularidade nasal), tendo como controles a exposição ao placebo e etanol. A exposição nasal ao TXIB e etanol resultou em aumento significativo da resistência nasal total (p< 0,05). Entretanto, também verificou-se aumento na resistência no grupo placebo (p<0,05). O tempo de transporte mucociliar aumentou nos grupos placebo e TXIB, não significativamente (p>0,05). No grupo etanol houve diminuição (p>0,05). O número de células totais e neutrófilos aumentou nos três grupos estudados, porém sem diferença estatisticamente significativa (p>0,05). O número de células epiteliais aumentou nos indivíduos expostos ao TXIB e etanol, e diminuiu no grupo placebo, não significativamente. Porém, no grupo TXIB demonstrou-se aumento do número de células epiteliais com forte tendência estatística (p=0,065). A análise dos resultados deste estudo nos permite concluir que a celularidade nasal apresenta-se como uma medida da função nasal com maior sensibilidade para demonstrar alterações em indivíduos expostos agudamente ao TXIB, sendo que o número de células epiteliais altera-se imediatamente após a exposição.