A pseudo-spin model for the wall of cytoskeletal microtubule

A pseudo-spin model is intended to describe the physical dynamics of unbound electrons in the wall of cytoskeletal microtubule (MT). Due to the inherent symmetry of the structure and the electric properties in the MT, one may treat it as a one-dimensional ferroelectric system, and describe the nonlinear dynamics of dimer electric dipoles in one protofilament of the MT by virtue of the double-well potential. Consequently, the physical problem has been mapped onto the pseudo-spin system, and the mean-field approximation has been taken to get some physical results.

Estudo do efeito magnetocalórico em sistemas magnéticos com terras raras

O efeito magnetocalórico, base da refrigeração magnética, é caracterizado por duas quantidades: a variação isotérmica da entropia (ΔST) e a variação adiabática da temperatura (ΔTS); que são obtidas sob variações na intensidade de um campo magnético aplicado. Em sistemas que apresentam anisotropia magnética, pode‐se definir o efeito magnetocalórico anisotrópico, o qual, por definição, é calculado sob variações na direção de aplicação de um campo magnético cuja intensidade mantém‐se fixa, e é caracterizado por duas quantidades: a variação anisotrópico‐isotérmica da entropia (ΔSan) e a variação anisotrópico‐adiabática da temperatura (ΔTan). O efeito magnetocalórico e o efeito magnetocalórico anisotrópico foram estudados nos compostos intermetálicos formados por terras e outros materiais não magnéticos: RNi2, RNi5, RZn e Gd1‐nPrnAl2. Os cálculos foram feitos partindo de hamiltonianos modelo que incluem as interações de troca, Zeeman, de campo cristalino e quadrupolar.

Gestão em saúde, uma perspectiva ergológica: com quantos gestos se faz uma gestão

Baseado na convicção de que trabalhar é gerir fruto das pesquisas com a perspectiva da Ergologia , procura-se nesta tese pensar gestão como um conceito ampliado, algo que todos os humanos operam ao trabalhar, e não somente como uma função exclusiva de administradores, no sentido restrito do termo (referido apenas aos chefes, diretores, etc.). Tendo como campo empírico o Sistema Único de Saúde (SUS) e investigando-se as proposições de alguns dos principais autores sobre o tema da Gestão e Planejamento em Saúde, verificou-se que uma exaustiva busca vem sendo empreendida por diversos agentes do campo da Saúde e por pesquisadores para aproximarem-se, compreenderem e desenvolverem melhor as habilidades, os conhecimentos, as competências e os dispositivos que permitiriam uma gestão mais eficiente do SUS e, mais especificamente, no âmbito de uma Unidade de Saúde Pública no Brasil. Estiveram em análise as práticas de gestão desenvolvidas em um Centro Municipal de Saúde do estado do Rio de Janeiro (Brasil), no qual o autor da tese, além das atividades de pesquisa, exercia a função de diretor geral. A tese teve como objetivo principal analisar, do ponto de vista da atividade, a dimensão gestionária do trabalho na Unidade de Saúde citada, a fim de discutir a viabilidade naquele local e, possivelmente em outras Unidades de Saúde do exercício de uma ergogestão, isto é, uma gestão com base nos princípios propostos pela Ergologia quando o ponto de vista da atividade tem cidadania no meio de trabalho. O referencial teórico constituiu-se de algumas abordagens clínicas do trabalho (Ergonomia da Atividade, Psicopatologia do Trabalho, Psicodinâmica do Trabalho e Clínica da Atividade, esta última em menor proporção) com elementos das contribuições do educador brasileiro Paulo Freire, do psicanalista inglês Donald Winnicott e do biólogo chileno Humberto Maturana, todas colocadas em sinergia dialética sob a orientação da perspectiva ergológica. No curso da investigação foram utilizados métodos e técnicas pertinentes a este quadro e que objetivaram possibilitar a aproximação e o diálogo com os protagonistas da atividade na Unidade de Saúde em análise. Destacam-se as influências da pesquisa-intervenção e da pesquisa etnográfica, sendo o principal dispositivo técnico utilizado aquele denominado Encontros sobre o Trabalho. A pesquisa empreendida, conjuntamente com a experiência concreta de gerenciamento (como diretor geral), permitiu concluir que o esforço de implantação da modalidade que se denomina ergogestão, privilegiando o ponto de vista da atividade, pôde colaborar para promover transformações positivas no cotidiano da Unidade posta em análise. Contudo, sua aceitação por um maior número de atores e seu desenvolvimento dependem do atendimento de algumas necessidades, apontadas pelo coletivo de trabalho como entraves a superar. Os achados aqui presentes podem contribuir para a construção de um patrimônio de informações acerca da Unidade. A partir desse patrimônio outras experiências de gerenciamento podem vir a se desenvolver, obtendo-se assim, cada vez maior êxito na gestão do processo de trabalho e na melhoria das condições do atendimento oferecido aos usuários.

Collective behavior of asperities as a model for friction and adhesion

Understanding friction and adhesion in static and sliding contact of surfaces is important in numerous physical phenomena and technological applications. Most surfaces are rough at the microscale, and thus the real area of contact is only a fraction of the nominal area. The macroscopic frictional and adhesive response is determined by the collective behavior of the population of evolving and interacting microscopic contacts. This collective behavior can be very different from the behavior of individual contacts. It is thus important to understand how the macroscopic response emerges from the microscopic one. In this thesis, we develop a theoretical and computational framework to study the collective behavior. Our philosophy is to assume a simple behavior of a single asperity and study the collective response of an ensemble. Our work bridges the existing well-developed studies of single asperities with phenomenological laws that describe macroscopic rate-and-state behavior of frictional interfaces. We find that many aspects of the macroscopic behavior are robust with respect to the microscopic response. This explains why qualitatively similar frictional features are seen for a diverse range of materials. We first show that the collective response of an ensemble of one-dimensional independent viscoelastic elements interacting through a mean field reproduces many qualitative features of static and sliding friction evolution. The resulting macroscopic behavior is different from the microscopic one: for example, even if each contact is velocity-strengthening, the macroscopic behavior can be velocity-weakening. The framework is then extended to incorporate three-dimensional rough surfaces, long- range elastic interactions between contacts, and time-dependent material behaviors such as viscoelasticity and viscoplasticity. Interestingly, the mean field behavior dominates and the elastic interactions, though important from a quantitative perspective, do not change the qualitative macroscopic response. Finally, we examine the effect of adhesion on the frictional response as well as develop a force threshold model for adhesion and mode I interfacial cracks.

Dynamics of non-Abelian Aharonov-Bohm systems

This thesis examines several examples of systems in which non-Abelian magnetic flux and non-Abelian forms of the Aharonov-Bohm effect play a role. We consider the dynamical consequences in these systems of some of the exotic phenomena associated with non-Abelian flux, such as Cheshire charge holonomy interactions and non-Abelian braid statistics. First, we use a mean-field approximation to study a model of U(2) non-Abelian anyons near its free-fermion limit. Some self-consistent states are constructed which show a small SU(2)-breaking charge density that vanishes in the fermionic limit. This is contrasted with the bosonic limit where the SU(2) asymmetry of the ground state can be maximal. Second, a global analogue of Chesire charge is described, raising the possibility of observing Cheshire charge in condensedmatter systems. A potential realization in superfluid He-3 is discussed. Finally, we describe in some detail a method for numerically simulating the evolution of a network of non-Abelian (S₃) cosmic strings, keeping careful track of all magnetic fluxes and taking full account of their non-commutative nature. I present some preliminary results from this simulation, which is still in progress. The early results are suggestive of a qualitatively new, non-scaling behavior.

Análise da tectônica de colocação de diques cretácicos na região de São Sebastião, SP

O trabalho foi desenvolvido no litoral norte do estado de São Paulo, onde ocorrem boas exposições de rochas intrusivas da porção meridional do Enxame de Diques da Serra do Mar, de idade eocretácica. O objetivo principal da dissertação é caracterizar os regimes tectônicos associados à colocação e à deformação de diques máficos na área de São Sebastião (SP) e sua distribuição espacial, a partir de interpretações de imagens de sensores remotos, análise de dados estruturais de campo e descrição petrográfica das rochas ígneas. A área apresenta grande complexidade no tocante ao magmatismo, uma vez que ocorrem diques de diabásios toleítico e alcalino, lamprófiro e rochas alcalinas félsicas como fonolitos, traquitos e sienitos, estes sob a forma diques, sills e plugs. Os diabásios toleíticos tem idades em torno 134 Ma, correlatas com o início do rifteamento sul-atlântico, enquanto que as rochas alcalinas datam de 86 Ma e estão relacionadas com um magmatismo intraplaca posterior. Os lineamentos estruturais orientam-se majoritariamente na direção ENE-WSW, paralela às foliações metamórficas e zonas de cisalhamento observadas no campo e descritas na literatura, referentes ao Domínio Costeiro da Faixa Ribeira. Os diques se orientam na direção NE-SW, com azimute semelhante porém ângulos de mergulho discordantes da foliação em grande parte da área, onde as foliações são de baixo ângulo. Um segundo conjunto de lineamentos orientado NW-SE ocorre como um importante conjunto de fraturas que cortam tanto as rochas do embasamento proterozóico quanto as rochas alcalinas neocretácicas. Diques com esta orientação são escassos. Um terceiro conjunto NNE-SSW ocorre na porção oeste da área, associado à presença de diques de diabásio que por vezes mostram indicadores de movimentação sinistral. A análise cinemática dos diques mostra um predomínio de distensão pura durante sua colocação, com um tensor de compressão mínima de orientação NW-SE, ortogonal ao principal trend dos diques. Componentes direcionais, por vezes ambíguas, são comumente observadas, com um discreto predomínio de componente sinistral. O mesmo padrão cinemático é observado para os diques toleíticos e para os alcalinos, sugerindo que o campo de tensões local pouco variou durante o Cretáceo. Embora o embasamento não tenha sido diretamente reativado durante a colocação dos diques, sua anisotropia pode ter controlado de certa forma a orientação do campo de tensões local durante o Cretáceo. Os mapas geofísicos da bacia de Santos existentes na literatura sugerem certo paralelismo entre as estruturas observadas na área de estudo e aquelas interpretadas na bacia. As estruturas NNE-SSW são paralelas ao trend das sub-bacias e ao gráben de Merluza, enquanto que as estruturas NW-SE são paralelas a zonas de transferência descritas na literatura.

Symmetry restoration and quantumness reestablishment

A realistic quantum many-body system, characterized by a generic microscopic Hamiltonian, is accessible only through approximation methods. The mean field theories, as the simplest practices of approximation methods, commonly serve as a powerful tool, but unfortunately often violate the symmetry of the Hamiltonian. The conventional BCS theory, as an excellent mean field approach, violates the particle number conservation and completely erases quantumness characterized by concurrence and quantum discord between different modes. We restore the symmetry by using the projected BCS theory and the exact numerical solution and find that the lost quantumness is synchronously reestablished. We show that while entanglement remains unchanged with the particle numbers, quantum discord behaves as an extensive quantity with respect to the system size. Surprisingly, discord is hardly dependent on the interaction strengths. The new feature of discord offers promising applications in modern quantum technologies.

Efeito da competição entre a supercondutividade e as insinstabilidades de Pomeranchuk no canal de spin

Nós estudamos a competição entre a instabilidade de Pomeranchuk no canal de spin com momento angular l=1 e uma interação atrativa, favorecendo a formação de um par de Cooper. Achamos, numa aproximação de campo médio, uma forte supressão da instabilidade de Pomeranchuk via supercondutividade. Além disso, identificamos uma fase supercondutora metaestável com características semelhantes ao estado FFLO. Um líquido de Fermi é, com exceção de uma dimensão, um estado muito estável da matéria. Por outro lado dois tipos de instabilidades, relacionadas com interações atrativas, são conhecidas: Instabilidades Pomeranchuk e supercondutora. As instabilidades Pomeranchuk ocorrem na presença da interação de dois corpos contendo uma forte componente atrativa no canal de espalhamento para frente com momento angular definido. No contexto da teoria de Landau, a instabilidade ocorre quando um ou mais parâmetros admensionais de Landau nos canais de spin ou carga, adquirem altos valores negativos. As instabilidades Pomeranchuk no setor de carga quebram a simetria de rotação. Em particular, uma instabilidade em alguns canais produz uma deformação elipsoidal na superfície de Fermi.

Gestão Ambiental apoiada por SIG na estrada da Colônia, Ilha Grande (RJ): uma visão do futuro.

Os SIG Sistemas de Informação Geográfica vêm sendo cada vez mais estudados como ferramentas facilitadoras de análises territoriais com o objetivo de subsidiar a gestão ambiental. A Ilha Grande, que pertence ao município de Angra dos Reis, localiza-se na baía de Ilha Grande no sul do estado do Rio de Janeiro e constitui-se no recorte espacial de análise. Apresenta uma dinâmica ambiental complexa que se sobrepõem principalmente aos usos de proteção ambiental e de atividade turística em uma porção do território em que as normatizações legais são difíceis de serem aplicadas, pois são reflexos de interesses que se manifestam em três esferas do poder a municipal, a estadual e a federal. O objetivo principal desta pesquisa é a realização do processamento digital de imagem para auxiliar a gestão territorial da Ilha Grande. Em foco, a estrada Abraão - Dois Rios, que liga Abraão (local de desembarque dos turistas, principal núcleo da Ilha) a Dois Rios (local de visitação por estudantes e pesquisadores, núcleo que abrigava o presídio, atualmente abriga sede do centro de pesquisa e museu da Universidade do Estado do Rio de Janeiro), ambos protegidos por diferentes categorias de unidades de conservação. A metodologia fundamenta-se no processamento digital de imagem através da segmentação e da classificação supervisionada por pixel e por região. O processamento deu-se a partir da segmentação (divisão de uma imagem digital em múltiplas regiões ou objetos, para simplificar e/ou mudar a representação de uma imagem) e dos processos de classificações de imagem, com a utilização de classificação por pixel e classificação por regiões (com a utilização do algoritmo Bhattacharya). As segmentações e classificações foram processadas no sistema computacional SPRING versão 5.1.7 e têm como objetivo auxiliar na análise de uso da Terra e projetar cenários a partir da identificação dos pontos focais de fragilidade encontrados ao longo da estrada Abraão-Dois Rios, propensos a ocorrências de movimentos de massa e que potencializam o efeito de borda da floresta e os impactos ambientais. A metodologia utilizada baseou-se em análise de campo e comparações de tecnologias de classificação de imagens. Essa estrada eixo de ligação entre os dois núcleos tem significativa importância na história da Ilha, nela circulam veículos, pesados e leves, de serviço, pedestres e turistas. Como resultados da presente foram gerados os mapas de classificação por pixel, os mapas de classificação por região, o mapa fuzzy com a intersecção dos mapas de classificação supervisionada por região e os mapas com os locais coletados em campo onde são verificadas ocorrências de movimentos de massa nas imagens ALOS, 2000, IKONOS, 2003 e ortofotografias, 2006. Esses mapas buscam servir de apoio à tomada de decisões por parte dos órgãos locais responsáveis.

Favelas e controle estatal: um estudo em representações sociais

Tomando as favelas do Rio de Janeiro como campo privilegiado de análise, esta dissertação busca trazer para o centro da discussão a forma a partir do qual os moradores destes territórios da cidade vivenciam e externalizam sua percepção da injustiça e lidam com a frustração de seus desejos e aspirações, quando confrontados com a ação policial. Partindo da observação das possíveis interferências de uma ação de policiamento, as Unidades de Polícia Pacificadora (UPPs), na esfera pública local do Morro do Andaraí, buscou-se entender como agem seus moradores diante do contexto sócio-político atual de reconfiguração do pensamento estatal em relação à atuação da segurança pública na cidade. Quais representações sociais os moradores organizam para formular uma rede de relações entre seus membros e como estas representações estabelecem objetivos e procedimentos específicos para interpretar e pensar a realidade cotidiana. E, em que medida a ação do Estado interfere, efetivamente, de modo a reconfigurar a esfera pública local, são questões que foram abordadas ao longo do trabalho teórico e empírico. Partindo de uma abordagem holística, que considerou observar os fatos humanos como totalidades, adotou-se uma postura reflexiva diante do objeto de estudo e dos sujeitos que o constroem em seu cotidiano no desenrolar da esfera pública local. Desta forma, junto a uma extensa pesquisa bibliográfica foram associados um trabalho de campo exploratório e a aplicação de um instrumento de investigação não diretivo a um conjunto de moradores, posteriormente as falas recolhidas dos moradores foram tratadas segundo a técnica de Análise de Conteúdo. Percebe-se nas representações sociais dos moradores, o entendimento de que as ordens ideológica, política e econômica que compõem o Estado continuam a olhar para as favelas como o espaço onde identificam a desordem e a causa dos problemas sociais enfrentados pelo conjunto da cidade. Espaço que por isso precisa ser reordenado, pacificado para acabar com ideia da cidade partida em frações marginais. Por fim, relacionando a conjuntura atual vivenciada nas favelas ocupadas com os conceitos de policiamento comunitário, busca-se compreender em que medida as UPPs podem ou não contribuir para as mudanças tão esperadas nas ações de policiamento das favelas. O momento atual é de observação atenta e discussão constante para a constituição de uma cidade de mais direitos, pacífica não apenas para os moradores do asfalto

Dinâmica da condensação de Bose-Einstein em gases fracamente interagentes

A presente dissertação estuda com detalhes a evolução temporal fora do equilíbrio de um condensado de Bose-Einstein homogêneo diluído imerso em um reservatório térmico. Nós modelamos o sistema através de um campo de Bose escalar complexo. É apropriado descrever o comportamento microscópico desse sistema por meio da teoria quântica de campos através do formalismo de Schwinger-Keldysh. Usando esse formalismo, de tempo real a dinâmica do condensado é solucionada por um grupo de equações integro-diferencial auto consistente, essas são solucionadas numericamente. Estudamos também o cenário quench, e como a densidade do gás e as interações entre as flutuações tem o efeito de provocar as instabilidades nesse sistema. Aplicamos esse desenvolvimento para estudar o comportamento de duas espécies homogêneas de um gás de Bose diluído imerso em um reservatório térmico.

Tópicos de teoria de campos com aplicações a condensados de Bose-Einstein

A tese de doutorado apresenta uma aplicação de técnicas de teoria de campos em um sistema da matéria condensada. Motivados por experimentos em gases atômicos, apresentamos um estudo sobre misturas binárias de gases atômicos na presença de uma interação do tipo Josephson. O foco principal é o estudo de um modelo de dois campos complexos não-relativisticos com simetria O(2). Esta simetria é quebrada por interações que produzem um desbalanço nas populações das duas espécies bosônicas. Estudamos o modelo na aproximação de campo médio mais flutuações gaussianas, usando o formalismo de teoria de campos a temperatura finita em tempo imaginário. Os resultados mostram que, num certo intervalo de temperaturas, as duas espécies bosônicas condensam à mesma temperatura crítica e a fase relativa do condensado é fixa, determinada pela fase do campo externo aplicado.

Molecular docking and 3D-QSAR study of pyranmycin derivatives against 16S rRNA A site

To understand pharmacophore properties of pyranmycin derivatives and to design novel inhibitors of 16S rRNA A site, comparative molecular field analysis (CoMFA) approach was applied to analyze three-dimensional quantitative structure-activity relationship (3D-QSAR) of 17 compounds. AutoDock 3.0.5 program was employed to locate the orientations and conformations of the inhibitors interacting with 16S rRNA A site. The interaction mode was demonstrated in the aspects of inhibitor conformation, hydrogen bonding and electrostatic interaction. Similar binding conformations of these inhibitors and good correlations between the calculated binding free energies and experimental biological activities suggest that the binding conformations of these inhibitors derived from docking procedure were reasonable. Robust and predictive 3D-QSAR model was obtained by CoMFA with q(2) values of 0.723 and 0.993 for cross-validated and noncross-validated, respectively. The 3D-QSAR model built here will provide clear guidelines for novel inhibitors design based on the Pyranmycin derivatives against 16S rRNA A site. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

Two problems with variational expectation maximisation for time-series models

Variational methods are a key component of the approximate inference and learning toolbox. These methods fill an important middle ground, retaining distributional information about uncertainty in latent variables, unlike maximum a posteriori methods (MAP), and yet generally requiring less computational time than Monte Carlo Markov Chain methods. In particular the variational Expectation Maximisation (vEM) and variational Bayes algorithms, both involving variational optimisation of a free-energy, are widely used in time-series modelling. Here, we investigate the success of vEM in simple probabilistic time-series models. First we consider the inference step of vEM, and show that a consequence of the well-known compactness property of variational inference is a failure to propagate uncertainty in time, thus limiting the usefulness of the retained distributional information. In particular, the uncertainty may appear to be smallest precisely when the approximation is poorest. Second, we consider parameter learning and analytically reveal systematic biases in the parameters found by vEM. Surprisingly, simpler variational approximations (such a mean-field) can lead to less bias than more complicated structured approximations.

Conceptual transformation framework for servitization

This paper presents a Conceptual Transformation Framework for Servitization. The challenges experienced by manufacturers on their journey to servitization are investigated in order to develop our understanding of the transformation that traditional manufacturers undergo to become servitized manufacturers. Three change theories are applied to develop the Framework: Lewin's force field analysis, Senge's system thinking and Pettigrew and Whipp's framework of strategic change. The Framework includes the dimensions of the change that takes place and the elements of change when transforming towards Product-Service Systems.