SERS mapping in langmuir-blodgett films and single-molecule detection

Plasmon-enhanced spectroscopic techniques have expanded single-molecule detection (SMD) and are revolutionizing areas such as bio-imaging and single-cell manipulation. Surface-enhanced (resonance) Raman scattering (SERS or SERRS) combines high sensitivity with molecularfingerprint information at the single-molecule level. Spectra originating from single-molecule SERS experiments are rare events, which occur only if a single molecule is located in a hot-spot zone. In this spot, the molecule is selectively exposed to a significant enhancement associated with a high, local electromagnetic field in the plasmonic substrate. Here, we report an SMD study with an electrostatic approach in which a Langmuir film of a phospholipid with anionic polar head groups (PO 4 -) was doped with cationic methylene blue (MB), creating a homogeneous, two-dimensional distribution of dyes in the monolayer. The number of dyes in the probed area of the Langmuir-Blodgett (LB) film coating the Ag nanostructures established a regime in which single-molecule events were observed, with the identification based on direct matching of the observed spectrum at each point of the mapping with a reference spectrum for the MB molecule. In addition, advanced fitting techniques were tested with the data obtained from micro-Raman mapping, thus achieving real-time processing to extract the MB single-molecule spectra. © 2013 Society for Applied Spectroscopy.

Sistema de aterramento com cabo contrapeso representado por linhas de transmissão implementado em Matlab com circuitos em cascatas de PÍ

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

Seção de choque de absorção de buracos negros de Schwarzschild e de buracos acústicos canônicos

Na presente dissertação calculou-se a seção de choque de absorção de buracos negros de Schwarzschild para os campos escalar não massivo e eletromagnético. Também calculamos a seção de choque de absorção de buracos acústicos canônicos. Utilizamos um método numérico para obter os resultados em freqüências arbitrárias. Obtemos também expressões analíticas para as seções de choque de absorção nos limites de baixas e altas freqüências. Os resultados numéricos estão em excelente concordância com os valores das seções de choque de absorção em baixas e altas freqüências obtidos analiticamente. No limite em que a freqüência tende a zero, a seção de choque de absorção tende ao valor da área do horizonte de eventos tanto para o caso do campo escalar não massivo em Schwarzschild quanto para o buraco acústico canônico. Entretanto, a medida que a freqüência aumenta, estes resultados se tornam bastante distintos. Isto mostra que, apesar de a forma do espaço-tempo não exercer influência sobre a seção de choque escalar no limite em que a freqüência tende a zero, ela é determinante fora desse limite. Observamos também que os valores das seções de choque de absorção escalar e eletromagnética em Schwarzschild coincidem para freqüências e momentos angulares suficientemente grandes. O spin da partícula espalhada, neste caso, apesar de ter grande influência a baixas energias, é menos importante para o valor da seção de choque de absorção quanto maiores forem a freqüência e o momento angular da onda incidente.

Sistema de apoio à tomada de decisão para atribuição de responsabilidade por perda de qualidade devido à variação de tensão de curta duração

O ambiente eletromagnético que envolve o planeta Terra tem papel fundamental na preservação e desenvolvimento de todos os seres vivos, e talvez seja uma das últimas fronteiras do conhecimento humano a ser dominada completamente antes de nos aventurarmos ao espaço exterior na busca de novas oportunidades. Esse ambiente, apesar de vir sendo estudado a um longo tempo, só agora esta sendo desbravado e melhor conhecido, tendo como ponto fundamental de apoio o uso de sensores apropriados, que possam detectar e quantificar esses efeitos elétricos, e que sirvam de base para a geração de teorias para explicação dos fenômenos subjacentes, entre os quais os sensores de eletricidade atmosférica. Este trabalho faz uma analise ampla dos sistemas sensores de eletricidade atmosférica em uso nos dias atuais, avaliando seus modelos de funcionamentos, suas limitações e sua inteligência, concluindo por sintetizar especificações básicas para desenvolvimento de melhores sensores e definição de padrões métricos de tipos de variáveis a serem medidas para atendimentos das atuais e futuras demandas nesse campo do conhecimento. Adicionalmente, os processos envolvidos na calibração desses sensores serão abordados, com a revisão de modelos computacionais utilizados, baseado no método dos momentos (MoM) e outros, para avaliação de campos eletromagnéticos emitidos remotamente por padrões de cargas e correntes elétricas, que sirvam de apoio e base para essas calibrações.

Elementos de sensores de eletricidade atmosférica

O ambiente eletromagnético que envolve o planeta Terra tem papel fundamental na preservação e desenvolvimento de todos os seres vivos, e talvez seja uma das últimas fronteiras do conhecimento humano a ser dominada completamente antes de nos aventurarmos ao espaço exterior na busca de novas oportunidades. Esse ambiente, apesar de vir sendo estudado a um longo tempo, só agora esta sendo desbravado e melhor conhecido, tendo como ponto fundamental de apoio o uso de sensores apropriados, que possam detectar e quantificar esses efeitos elétricos, e que sirvam de base para a geração de teorias para explicação dos fenômenos subjacentes, entre os quais os sensores de eletricidade atmosférica. Este trabalho faz uma analise ampla dos sistemas sensores de eletricidade atmosférica em uso nos dias atuais, avaliando seus modelos de funcionamentos, suas limitações e sua inteligência, concluindo por sintetizar especificações básicas para desenvolvimento de melhores sensores e definição de padrões métricos de tipos de variáveis a serem medidas para atendimentos das atuais e futuras demandas nesse campo do conhecimento. Adicionalmente, os processos envolvidos na calibração desses sensores serão abordados, com a revisão de modelos computacionais utilizados, baseado no método dos momentos (MoM) e outros, para avaliação de campos eletromagnéticos emitidos remotamente por padrões de cargas e correntes elétricas, que sirvam de apoio e base para essas calibrações.

Avaliação de métodos eletromagnéticos aplicando campos polarizados e focalizados

Em investigações geofísicas rasas que empregam os métodos eletromagnéticos indutivos mais avançados, alvos com baixo número de indução (Low Induction Number – LIN) produzem anomalias eletromagnéticas muito baixas e de difícil interpretação. Para suprir esta deficiência, neste trabalho são estudados a aplicabilidade de campos eletromagnéticos polarizados e focalizados – POLFOCEM como fonte primária de indução. Os campos E.M. focalizados e polarizados, vertical e horizontalmente, são obtidos pelas combinações vetoriais de pares de dipolos transmissores e, ocorrem na região central entre eles. A focalização é observada nesta região na profundidade de 0,25 do espaçamento entre esses transmissores – L. Portanto, máximos acoplamentos podem ser obtidos através da seleção da polarização de acordo com a geometria do alvo, ocorrendo um aumento na densidade de fluxo magnético sobre ele e, máximas anomalias produzidas. É utilizada uma metodologia numérica para o cômputo dessas anomalias por meio da técnica dos elementos finitos para solução do problema 2,5-D. Em todos os experimentos numéricos são realizadas comparações qualitativas e quantitativas entre as respostas obtidas pelos sistemas POLFOCEM e convencional, o qual emprega um único dipolo como transmissor (dipolo-dipolo). As anomalias produzidas pelo sistema POLFOCEM, em que os dipolos transmissores são acionados simultaneamente, correspondem à soma das anomalias produzidas por cada um desses dipolos independentes, caracterizando, desta forma, a linearidade dos campos eletromagnéticos. Os experimentos numéricos são realizados para alvos prismáticos bidimensionais com três diferentes inclinações, inseridos num semi-espaço resistivo, e para as freqüências das fontes na faixa das ondas de rádio. As anomalias assimétricas no sistema convencional, que se tornam simétricas no sistema POLFOCEM, apresentam valores menores em amplitude. Contudo, aquelas anomalias tanto assimétricas quanto simétricas que se tornam anti-simétricas apresentam valores maiores. Em decorrência dessas diminuições e aumentos nas amplitudes ocorrem rotações nos diagramas de Argand, no sentido horário e anti-horário para alvos com baixos valores de condutividade, respectivamente. Em experimentos de identificação de presença de dois alvos próximos, o sistema convencional é capaz de identificá-los primeiramente, prevalecendo o seu uso.

Região do espaço que mais influencia em medidas eletromagnéticas no domínio da frequência: caso de uma linha de corrente sobre um semi-espaço condutor

Localizar em subsuperfície a região que mais influencia nas medidas obtidas na superfície da Terra é um problema de grande relevância em qualquer área da Geofísica. Neste trabalho, é feito um estudo sobre a localização dessa região, denominada aqui zona principal, para métodos eletromagnéticos no domínio da freqüência, utilizando-se como fonte uma linha de corrente na superfície de um semi-espaço condutor. No modelo estudado, tem-se, no interior desse semi-espaço, uma heterogeneidade na forma de camada infinita, ou de prisma com seção reta quadrada e comprimento infinito, na direção da linha de corrente. A diferença entre a medida obtida sobre o semi-espaço contendo a heterogeneidade e aquela obtida sobre o semi-espaço homogêneo, depende, entre outros parâmetros, da localização da heterogeneidade em relação ao sistema transmissor-receptor. Portanto, mantidos constantes os demais parâmetros, existirá uma posição da heterogeneidade em que sua influência é máxima nas medidas obtidas. Como esta posição é dependente do contraste de condutividade, das dimensões da heterogeneidade e da freqüência da corrente no transmissor, fica caracterizada uma região e não apenas uma única posição em que a heterogeneidade produzirá a máxima influência nas medidas. Esta região foi denominada zona principal. Identificada a zona principal, torna-se possível localizar com precisão os corpos que, em subsuperfície, provocam as anomalias observadas. Trata-se geralmente de corpos condutores de interesse para algum fim determinado. A localização desses corpos na prospecção, além de facilitar a exploração, reduz os custos de produção. Para localizar a zona principal, foi definida uma função Detetabilidade (∆), capaz de medir a influência da heterogeneidade nas medidas. A função ∆ foi calculada para amplitude e fase das componentes tangencial (H_x) e normal (H_z) à superfície terrestre do campo magnético medido no receptor. Estudando os extremos da função ∆ sob variações de condutividade, tamanho e profundidade da heterogeneidade, em modelos unidimensionais e bidimensionais, foram obtidas as dimensões da zona principal, tanto lateralmente como em profundidade. Os campos eletromagnéticos em modelos unidimensionais foram obtidos de uma forma híbrida, resolvendo numericamente as integrais obtidas da formulação analítica. Para modelos bidimensionais, a solução foi obtida através da técnica de elementos finitos. Os valores máximos da função ∆, calculada para amplitude de H_x, mostraram-se os mais indicados para localizar a zona principal. A localização feita através desta grandeza apresentou-se mais estável do que através das demais, sob variação das propriedades físicas e dimensões geométricas, tanto dos modelos unidimensionais como dos bidimensionais. No caso da heterogeneidade condutora ser uma camada horizontal infinita (caso 1D), a profundidade do plano central dessa camada vem dada pela relação p_o = 0,17 δ_o, onde p_o é essa profundidade e δ_o o "skin depth" da onda plana (em um meio homogêneo de condutividade igual à do meio encaixante (σ₁) e a freqüência dada pelo valor de w em que ocorre o máximo de ∆ calculada para a amplitude de H_x). No caso de uma heterogeneidade bidimensional (caso 2D), as coordenadas do eixo central da zona principal vem dadas por d_o = 0,77 r₀ (sendo d_o a distância horizontal do eixo à fonte transmissora) e p_o = 0,36 δ_o (sendo p_o a profundidade do eixo central da zona principal), onde r₀ é a distância transmissor-receptor e δ_o o "skin depth" da onda plana, nas mesmas condições já estipuladas no caso 1D. Conhecendo-se os valores de r₀ e δ_o para os quais ocorre o máximo de ∆, calculado para a amplitude de H_x, pode-se determinar (d_o, p_o). Para localizar a zona principal (ou, equivalentemente, uma zona condutora anômala em subsuperfície), sugere-se um método que consiste em associar cada valor da função ∆ da amplitude de H_x a um ponto (d, p), gerado através das relações d = 0,77 r e p = 0,36 δ, para cada w, em todo o espectro de freqüências das medidas, em um dado conjunto de configurações transmissor-receptor. São, então, traçadas curvas de contorno com os isovalores de ∆ que vão convergir, na medida em que o valor de ∆ se aproxima do máximo, sobre a localização e as dimensões geométricas aproximadas da heterogeneidade (zona principal).

Modelagens direta e inversa de dados mCSEM 3D

Marine Controlled Source Electromagnetic - mCSEM é um método geofísico eletromagnético que nos últimos dez anos vem sendo usado na prospecção de hidrocarbonetos com bastante êxito. Este método consiste em um dipolo elétrico horizontal (DEH) localizado um pouco acima do assoalho marinho, operando em baixa frequência (0,1-1,0 Hz) e receptores regularmente distribuídos no fundo do mar que captam os campos eletromagnéticos provenientes da difusão de energia gerada pelo dipolo transmissor. Neste trabalho vamos apresentar o problema direto do método mCSEM 3D, propondo soluções numéricas, através do método dos elementos finitos tridimensionais, para modelos geoelétricos mCSEM 3D. Para fins de análise de coerência, os resultados obtidos são comparados com soluções disponíveis na literatura. Em seguida, apresentaremos a inversão de um de seus modelos segundo uma proposta de metodologia de inversão juntamente com a proposta de solução direta para o mCSEM 3D, acima mencionada, realizando assim a inversão de um modelo geoelétrico do mCSEM 3D para duas frequências.

Modelagem 2,5D por elementos finitos dos efeitos da topografia do terreno sobre dados obtidos com o método eletromagnético a multifrequência

Este trabalho consiste em realizar a modelagem, via elementos finitos (EF) 2,5D, do efeito da topografia do terreno sobre dados obtidos com o método eletromagnético a multi-frequência (EMMF). Este método usa como fonte uma grande espira quadrada de corrente elétrica com centenas de metros de lado, e como receptores, bobinas posicionadas na horizontal em alinhamento com o transmissor. A subsuperfície é representada por heterogeneidades bidimensionais imersas em um meio horizontalmente estratificado. A formulação, partindo das equações de Maxwell, é desenvolvida a partir da separação do campo eletromagnético em primário (campos no hospedeiro multi-estratificado) e secundário (diferença entre o campo total e o primário). O domínio discretizado é descrito por uma malha não estruturada, com elementos triangulares. Para calcular as componentes derivadas da solução de elementos finitos, em um determinado nó da malha, foi usada a média aritmética das derivadas das funções bases de EF em torno daquele nó. O código de modelagem construído permite quantificar e analisar como os gradientes topográficos influenciam as medidas dos campos eletromagnéticos gerados. A aplicação é a avaliação dessas influências sobre a componente radial do campo da espira na superfície terrestre, que é a componente empregada no método eletromagnético a multi-frequência (EMMF).

Modelagem computacional de dados magnetotelúricos marinhos 2-D

O presente trabalho tem como objetivo investigar o espalhamento das ondas planas causados pela variação lateral das propriedades físicas das rochas. Essa é uma das questões mais importante para o sucesso da exploração geofísica. O método geofísico usado nesta dissertação foi método magnetotelúrico (MT) e método Magnetotelúrico marinho (mMT). Umas das ferramentas utilizadas foram o método dos elementos finitos, este método é notável pela flexibilidade em resolver numericamente as equações diferenciais para campos eletromagnéticos secundários, gerados por estruturas geológicas com geometrias complexas, sendo utilizado para obter a solução numérica do espalhamento do campo eletromagnético da onda plana por um dique vertical (modelos bidimensionais). Os algoritmos desenvolvidos foram aplicados em diversos modelos de dique vertical, com diferentes parâmetros geoelétricos.

O risco ambiental representado por campos eletromagnéticos em Presidente Prudente (SP)

Currently the mobile services represent an essential tool in daily life of the population. However, while offering greater convenience to its users, there is growing concern about the harmful effects to human health, derived from daily exposure of the public to electromagnetic fields from radio base stations (RBS), since even today, there is no study proving that longterm exposure to low-level fields are not harmful to health. In Presidente Prudente has not been a study reporting values of measurements of electromagnetic fields from base stations installed in the city. Based on these data, this study aimed to assess the levels of electromagnetic exposure in the city of Presidente Prudente regarding recommended by international bodies, as well as propose measures that can reduce public exposure to electromagnetic fields. For measuring values of electromagnetic fields, we used appliance Electromagnetic Field Meter Portable Digital - DRE-050, the Instrutherm, following the methodology suggested and adapted from the Adilza Condessa Dode’study. In total, 49 points were mapped corresponding to the areas at risk of exposure to electromagnetic fields generated by the substations of power grid, transmission towers and telecommunication towers located in the city of Presidente Prudente (SP)

Emprego do método eletromagnético (em) na investigação e mapeamento de contaminações geradas por cemitérios: o caso de Monte Alto/SP

The use of geophysical methods in the analysis and mapping of likely contamination plumes has shown a huge value in the development of researches related to environmental issues. Among the main geophysical methods applied to this purpose, the geoelectrical methods stand out, being based on the use of electric and electromagnetic fields. The electromagnetic method (EM) uses physical environment responses created by electromagnetic field propagation, consisting of an alternated electric output and a magnetization force, used to obtain the electric conductivity (σ) of the subsurface materials. It has a broad application in the mineral exploration and prospection, and its use has been also efficient in environmental researches. By the electromagnetic method, this work examined and mapped possible contaminations created by cemetery leachate in the Saudade's Cemetery, located in the city of Monte Alto, Sao Paulo, where sedimentary rocks of the Bauru Group are exposed. Cemetery leachate is a putrefactive liquid, generated from the decomposition of organic matter, which contains substances that can contaminate soil and groundwater. Results achieved in this work show that the use of the electromagnetic method is an important indirect tool in the investigation of environmental contaminations in areas with highly contrasting physical properties

Sobre a desintegração de prótons em movimento circular em campos gravitacionais

Pós-graduação em Física - IFT

Cancer cell proliferation is inhibited by specific modulation frequencies

BACKGROUND: There is clinical evidence that very low and safe levels of amplitude-modulated electromagnetic fields administered via an intrabuccal spoon-shaped probe may elicit therapeutic responses in patients with cancer. However, there is no known mechanism explaining the anti-proliferative effect of very low intensity electromagnetic fields. METHODS: To understand the mechanism of this novel approach, hepatocellular carcinoma (HCC) cells were exposed to 27.12 MHz radiofrequency electromagnetic fields using in vitro exposure systems designed to replicate in vivo conditions. Cancer cells were exposed to tumour-specific modulation frequencies, previously identified by biofeedback methods in patients with a diagnosis of cancer. Control modulation frequencies consisted of randomly chosen modulation frequencies within the same 100 Hz-21 kHz range as cancer-specific frequencies. RESULTS: The growth of HCC and breast cancer cells was significantly decreased by HCC-specific and breast cancer-specific modulation frequencies, respectively. However, the same frequencies did not affect proliferation of nonmalignant hepatocytes or breast epithelial cells. Inhibition of HCC cell proliferation was associated with downregulation of XCL2 and PLP2. Furthermore, HCC-specific modulation frequencies disrupted the mitotic spindle. CONCLUSION: These findings uncover a novel mechanism controlling the growth of cancer cells at specific modulation frequencies without affecting normal tissues, which may have broad implications in oncology. British Journal of Cancer (2012) 106, 307-313. doi:10.1038/bjc.2011.523 www.bjcancer.com Published online 1 December 2011 (C) 2012 Cancer Research UK

Short-term efficacy of physical interventions in osteoarthritic knee pain. A systematic review and meta-analysis of randomised placebo-controlled trials

Abstract Background Treatment efficacy of physical agents in osteoarthritis of the knee (OAK) pain has been largely unknown, and this systematic review was aimed at assessing their short-term efficacies for pain relief. Methods Systematic review with meta-analysis of efficacy within 1–4 weeks and at follow up at 1–12 weeks after the end of treament. Results 36 randomised placebo-controlled trials (RCTs) were identified with 2434 patients where 1391 patients received active treatment. 33 trials satisfied three or more out of five methodological criteria (Jadad scale). The patient sample had a mean age of 65.1 years and mean baseline pain of 62.9 mm on a 100 mm visual analogue scale (VAS). Within 4 weeks of the commencement of treatment manual acupuncture, static magnets and ultrasound therapies did not offer statistically significant short-term pain relief over placebo. Pulsed electromagnetic fields offered a small reduction in pain of 6.9 mm [95% CI: 2.2 to 11.6] (n = 487). Transcutaneous electrical nerve stimulation (TENS, including interferential currents), electro-acupuncture (EA) and low level laser therapy (LLLT) offered clinically relevant pain relieving effects of 18.8 mm [95% CI: 9.6 to 28.1] (n = 414), 21.9 mm [95% CI: 17.3 to 26.5] (n = 73) and 17.7 mm [95% CI: 8.1 to 27.3] (n = 343) on VAS respectively versus placebo control. In a subgroup analysis of trials with assumed optimal doses, short-term efficacy increased to 22.2 mm [95% CI: 18.1 to 26.3] for TENS, and 24.2 mm [95% CI: 17.3 to 31.3] for LLLT on VAS. Follow-up data up to 12 weeks were sparse, but positive effects seemed to persist for at least 4 weeks after the course of LLLT, EA and TENS treatment was stopped. Conclusion TENS, EA and LLLT administered with optimal doses in an intensive 2–4 week treatment regimen, seem to offer clinically relevant short-term pain relief for OAK.