Estados de cuasi-equilibrio dipolar en fluidos complejos estudiados por relajación y decoherencia en Resonancia Magnética Nuclear

La dinámica molecular colectiva de los cristales líquidos (CL) juega un papel preponderante en la respuesta de estos sistemas ante la aplicación de campos eléctricos y magnéticos externos, por lo que el estudio básico de la dinámica molecular, particularmente de los movimientos correlacionados, es indispensable para el diseño de aplicaciones tecnológicas basadas en CL. Por otra parte, se reconoce que la dinámica molecular colectiva distintiva de las fases ordenadas de fluidos complejos es además una propiedad que controla procesos clave en diversidad de materiales biológicos (funcionalidad y propiedades viscoelásticas de membranas, resistencia al almacenamiento de semillas y alimentos, temperatura de transición vítrea de compuestos de almidón, estabilidad de fases lamelares, etc.). Al presente, la relación entre estos conceptos reclama exhaustivos análisis y técnicas adecuadas para estudiar los movimientos microscópicos en distintas escalas temporales. En este Proyecto de investigación básica proponemos desarrollar y optimizar un conjunto de técnicas de RMN selectivamente aptas para el estudio de la dinámica lenta característica de las fases parcialmente ordenadas, por lo que tendrían aplicación directa en sistemas de interés biológico y tecnológico. Mediante diversas secuencias de pulsos en experimentos de RMN, es posible preparar estados cuánticos de “orden dipolar” en el sistema de espines nucleares, tanto en muestras en fase sólida como en CL. Tales estados de orden, están caracterizados por "cuasi-invariantes" que son observables de espin que relajan lentamente, intercambiando energía con la red que hace las veces de reservorio térmico. En síntesis, una vez creado el orden y establecido el estado de cuasi-equilibrio de cada cuasi-invariante, el sistema se comporta como un sistema termodinámico en contacto térmico con una red. De hecho, con todo rigor, se puede caracterizar el grado de orden por una "temperatura de espin". Además hay evidencia que los cuasi-invariantes dipolares reflejan sensible y selectivamente los movimientos moleculares correlacionados (a diferencia del cuasiinvariante Zeeman o magnetización nuclear). El aspecto distintivo de nuestra propuesta con respecto al estado actual del conocimiento, radica en la provisión de un nuevo parámetro de relajación de protones en cristales líquidos, para lo cual enfocamos las tareas hacia la caracterización de estos cuasiinvariantes, al diseño de técnicas de medición de sus tiempos de relajación y al desarrollo de la teoría que relaciona a éstos con la dinámica molecular. El esquema de trabajo se basa en reconocer que los eventos relevantes en los experimentos de creación-relajación de cuasi-invariantes dipolares ocurren en dos escalas de tiempo: la escala microscópica asociada con la decoherencia de los estados cuánticos y la escala macroscópica en la que se observa la relajación espín-reservorio. Proponemos como hipótesis general que los procesos que gobiernan la decoherencia, determinan también la relajación espin-red. Proponemos un enfoque innovador dentro del campo general de relajación de espin nuclear por RMN: considerar al sistema de espines nucleares como un sistema cuántico abierto multi-spin interactuando con un sistema (también cuántico) no observado. Para incorporar el detalle de la dinámica en escala microscópica en la descripción de la relajación es necesario el estudio experimental de los fenómenos que gobiernan la decoherencia y la relajación. Los resultados esperados en cada uno de esos grupos se interrelacionan, ya que la caracterización de los observables dipolares es un paso indispensable para explotar la potencialidad de la relajación del orden dipolar en presencia de movimientos moleculares correlacionados.

Memòria metodològica de treball plantejada per a l'elaboració del projecte Alfabetització informacional : disseny d'estratègies, de serveis i recursos per a la fidelització d'usuaris de la biblioteca universitària

El treball se centra en l'anàlisi de les causes de la baixa participació en les sessions de formació d'usuaris per part dels estudiants, professors i investigadors universitaris de la Biblioteca de Física i Química de la Universitat de Barcelona. Es remarca la importància d'aquesta formació en la cerca, selecció i difusió de la informació així com la inclusió d'un programa d'alfabetització informacional. Es presenten possibles solucions i propostes per tal d'augmentar aquesta assistència (major difusió, publicitat...), amortitzar els recursos i serveis que preparen els bibliotecaris i en definitiva fidelitzar aquests usuaris.

L'equilibri en la força

Aquesta unitat didàctica desenvolupada durant el Màster de Professorat de Secundària està pensada per ser impartida a l’assignatura Física i Química de 4t d’ESO, més concretament a la part de física, com introducció a la Dinàmica. Es parteix de les idees prèvies de l’alumnat sobre situacions quotidianes on hi actuen forces. Es contrasten aquestes amb una posada en comú i amb l’explicació del professor, que va introduint progressivament conceptes nous com l’equilibri o els vectors, a mesura que es fan necessaris. En les sessions posteriors s’insisteix en el caràcter vectorial de les forces i es centra l’atenció en dos casos particulars: la força de fregament i la força elàstica. Sobre aquestes dues es treballa resolent un cas i fent una experiència pràctica, fomentant la competència comunicativa. La finalitat de la metodologia és acabar construint les Lleis de Newton, les quals hauran d’exposar en una presentació al final de la unitat.

Forces

Aquest treball descriu una unitat didàctica de Física per estudiants de 4rt d’ESO. Els següents conceptes son introduïts i practicats durant un total de nou sessions: massa i pes, diferents tipus de forces, representació vectorial de forces, i dinàmica. A més dels exercicis de classe estàndard, els alumnes són exposats a dos laboratoris virtuals diferents que els ajuden a visualitzar i explorar els conceptes esmentats. Els estudiants més motivats poden escollir fer exercicis addicionals d’una llista d’activitats lliures. La unitat inclou una descripció completa de totes les activitats proposades.

Condiciones oceanográficas del mar peruano durante el crucero de evaluación de recursos pelágicos 9502-04 BIC/SNP-1 (13 febrero - 05 abril, 1995)

Presenta los resultados de las condiciones físicas y químicas (contenido de oxígeno disuelto y clorofila "a") observadas en superficie y capas subsuperficiales del mar y se dan perspectivas del comportamiento de ambiente para los próximos meses. Las características del ambiente indicaron un calentamiento de magnitud moderada al sur del Callao y condiciones cuasi-normales al norte del Callao que confirmaron la continuación del proceso de normalización del mar peruano iniciado en febrero de 1995.

A constituição e o funcionamento de uma comunidade de prática de professores em educação para o desenvolvimento sustentável

Os conceitos de desenvolvimento sustentável e de educação para o desenvolvimento sustentável estão ainda em evolução o que torna pertinente, hoje, a tentativa de uma clarificação conceptual e sua posterior operacionalização. Além de promover a definição e uso correto dos termos, compete também ao ensino criar e desenvolver as competências necessárias para a sua operacionalidade. Esta investigação pretende contribuir para a autoformação de professores, nomeadamente de professores de Física e Química, em educação para o desenvolvimento sustentável. Pretende que os professores, e aqueles que beneficiam da sua ação, possam ser cidadãos críticos e responsáveis, numa sociedade local e simultaneamente global, que vive num tempo concreto mas, cada vez mais, consciente das repercussões futuras das suas ações e decisões. Tendo por base este objetivo criou-se uma comunidade de prática virtual constituída por professores de Física e Química de Portugal e de países africanos de língua oficial portuguesa. A formação em educação para o desenvolvimento sustentável constituiu o domínio da comunidade de prática. A água foi o tema motivador e aglutinador, pois sendo essencial à vida, torna-se no contexto educativo, e concretamente em educação para o desenvolvimento sustentável, num desafio ético, simultaneamente social, económico, ambiental e político. A prática reflexiva constituiu uma ferramenta fundamental da atividade da comunidade. Da análise da prática desta comunidade, que constituiu o objeto desta investigação, verificámos que os diferentes contextos geográficos, educacionais, culturais e de desenvolvimento dos professores proporcionaram uma participação diversificada na comunidade de prática. Esta participação permitiu, aos membros da referida comunidade, a criação e/ou o desenvolvimento das competências requeridas em educação para o desenvolvimento sustentável. Apesar da pertinência do tema confrontámo-nos com a falta de projetos de investigação semelhantes ao desta investigação, o que constituiu um maior desafio à sua realização.

Influência de diferentes manejos agrícolas na distribuição de metais pesados no solo e em plantas de tomate

Paty do Alferes (RJ) é um município com tradição agrícola, sendo a olericultura a sua principal atividade econômica. A região apresenta uma topografia e regime de chuvas que favorecem a erosão. A falta de um manejo adequado do solo e o uso excessivo de agroquímicos favorecem os processos de degradação física e química do solo, acarretando sérios impactos ao ambiente. Com o objetivo de avaliar o acúmulo de metais pesados no solo e em plantas de tomate (Lycopersicon esculentum Mill), cultivadas sob diferentes sistemas de preparo do solo, foi realizado um trabalho no município de Paty do Alferes (RJ), entre os meses de agosto e dezembro de 1999. Foram instaladas parcelas do tipo Wischmeier (com coletores de enxurrada e sedimentos), com dimensões de 22,0 x 4,0 m, em um Latossolo Vermelho-Amarelo com 30 % de declividade. Cada tratamento consistiu de um tipo de sistema de preparo do solo: (a) preparo convencional: aração no sentido morro abaixo e queima dos restos vegetais (PC); (b) preparo em curvas de nível: aração com tração animal em nível com faixas de capim-colonião a cada 7,0 m (PN); (c) cultivo mínimo: apenas abertura de covas para plantio e conservação dos restos vegetais (CM). Foram coletadas amostras de solo e plantas de tomate, sendo analisados os teores de metais pesados nas amostras coletadas, a produtividade das plantas e a fertilidade do solo. A produtividade no cultivo mínimo foi significativamente inferior à de outros manejos, apesar de tal sistema favorecer a maior fertilidade do solo. Esse manejo também proporcionou maior acúmulo de metais pesados no solo, principalmente quando comparado ao plantio convencional. Com relação às plantas, a aplicação foliar de defensivos agrícolas favoreceu o maior acúmulo de metais pesados na parte aérea das plantas, e os teores de Cu e Zn estiveram acima dos limites permitidos para metais pesados em plantas. Os frutos produzidos nos três sistemas de preparo do solo apresentaram concentrações de Pb próximas ao limites permitidos para alimentos frescos.

Substâncias húmicas, atividade microbiana e carbono orgânico lábil em agregados de um Latossolo Vermelho distrófico sob duas coberturas vegetais

A matéria orgânica (MO) constitui um atributo indicativo da qualidade do solo. O conhecimento de seus distintos componentes, explicando a influência que as práticas de manejo exercem sobre a MO e a agregação dos solos, é de grande importância para a sustentabilidade dos sistemas agrícolas. Neste trabalho, avaliaram-se as substâncias húmicas, a atividade microbiana e o C orgânico lábil em agregados de um Latossolo Vermelho distrófico de Minas Gerais sob vegetação natural de Cerradão e sob cultivo convencional com milho durante 30 anos. Para isso, foram retiradas amostras de solo nas profundidades de 5-10 e 15-20 cm em quatro pontos diferentes. Após coletado, o material foi seco ao ar e fracionado, por via seca, nas classes de agregados de: 4,75-2,0; 2,0-1,0; 1,0-0,5; 0,5-0,25; 0,25-0,105; e < 0,105 mm de diâmetro. Nesses materiais determinaram-se o C orgânico das frações ácidos fúlvicos (AF), ácidos húmicos (AH) e huminas (HUM) e o C orgânico lábil (COL) utilizando KMnO4 15,6 e 33,0 mmol L-1. Os materiais foram ainda submetidos a um ensaio de respirometria, em que os valores da produção de CO2 foram ajustados a equações logísticas [Y = a/1 + e-(b + cx)], estimando-se o tempo necessário para atingir metade da produção máxima de CO2 (t1/2). Os resultados mostraram que, em média, os agregados do solo sob cultivo apresentaram maiores teores de C orgânico da fração AH e de COL determinado com KMnO4 33,0 mmol L-1. Para as frações AF e HUM e o COL determinado com KMnO4 15,6 mmol L-1, esse comportamento foi observado somente na profundidade de 15-20 cm. Nos agregados do solo sob Cerradão, verificou-se maior produção de CO2. Os agregados de menor tamanho tenderam a apresentar maiores teores de C orgânico das frações AF e AH e do COL, além de serem responsáveis pela maior produção de CO2, constituindo-se em sítios favoráveis tanto para o estoque de MO, em decorrência da proteção física e química, quanto para sua mineralização, dada a ação preferencial dos microrganismos nesses locais. Os coeficientes da equação logística (a, b, c) e o t1/2 se mostraram importantes indicadores de qualidade da MO do solo em distintos manejos e, conseqüentemente, de sua labilidade.

Model for the emission of Si+ ions during oxygen bombardment of Si(100) surfaces

The variation in the emission of Si+ ions from ion-beam-induced oxidized silicon surfaces has been studied. The stoichiometry and the electronic structure of the altered layer has been characterized using x-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The XPS analysis of the Si 2p core level indicates the strong presence of suboxide chemical states when bombarding at angles of incidence larger than 30 °. Since the surface stoichiometry or degree of oxidation varies with the angle of incidence, the corresponding valence-band structures also differ among each other. A comparison between experimental measurements and theoretically calculated Si and SiO2 valence bands indicates that the valence bands for the altered layers are formed by a combination of those two. Since Si-Si bonds are present in the suboxide molecules, the top of the respective new valence bands are formed by the corresponding 3p-3p Si-like subbands, which extend up to the Si Fermi level. The changes in stoichiometry and electronic structure have been correlated with the emission of Si+ ions from these surfaces. From the results a general model for the Si+ ion emission is proposed combining the resonant tunneling and local-bond-breaking models.

Mudanças na matéria orgânica do solo causadas pelo tempo de adoção de um sistema agrossilvopastoril com eucalipto

Sistemas agrossilvopastoris (SASPs) representam práticas de manejo agroflorestal que têm como principal objetivo permitir maior diversidade e sustentabilidade do sistema. A matéria orgânica do solo (MOS) é uma das principais propriedades indicadoras da sustentabilidade de um sistema de cultivo, principalmente em solos sob condições tropicais. Os objetivos deste trabalho foram estudar o impacto dos SASPs de cultivo do eucalipto em diferentes frações de C e N da MOS ao longo do tempo. Para isso, foi amostrada uma cronossequência composta por seis tempos de implantação dos SASPs. O tempo zero foi representado pela área de referência (Cerrado), e os demais, com dois, três, quatro, sete e 10 anos de implantação. Foram coletadas amostras de solo das camadas de 0-10, 10-20, 20-40, 40-60 e 60-100 cm, na linha e na entrelinha de cultivo do eucalipto. Foi feita a caracterização física e química desses solos, assim como as determinações de C orgânico total (COT), N total (NT), C na matéria orgânica leve (MOL), N na MOL e C oxidável por permanganato de potássio, como uma medida de labilidade do C (CL). A partir desses dados foram calculados o IMC CL, que é um Índice de Manejo do C, e o IMC CMOL, que é uma modificação do índice original. O estoque total de C orgânico no solo (COS) (0-100 cm) na linha de plantio do eucalipto foi mantido ao longo do tempo, enquanto na entrelinha houve tendência de perda inicial de C, sem que esses estoques retornassem aos valores originais (Cerrado) no final do décimo e último ano estudado. O estoque total de N mostrou comportamento semelhante na linha e na entrelinha de cultivo do eucalipto. Após perda inicial acentuada de N, houve tendência de acúmulo desse elemento ao longo do tempo de implantação dos SASPs. Contudo, esse acúmulo não foi sustentável e, ao final do período estudado, esses valores eram menores que os originais. A fração da MOL foi a que apresentou as maiores alterações, confirmando sua sensibilidade a alterações de manejo. As perdas de C e N da MOL também foram maiores para a entrelinha de plantio de eucalipto do que para a linha. O C lábil (CL), assim como o índice calculado a partir dele (IMC CL), não possibilitou ajustes dos seus resultados como variável do tempo de implantação dos SASPs. Entretanto, o IMC modificado, calculado a partir do C da MOL (IMC CMOL), apresentou bons ajustes para todas as camadas estudadas; além disso, apresentou correlação mais elevada com o COT, mostrando-se mais indicado para a comparação dos sistemas de manejo estudados. Pôde-se perceber a importância de estudar camadas mais profundas do solo, já que elas podem apresentar perdas de C significativas e de difícil recuperação. A implantação dos SASPs acarretou diminuição dos estoques de COT das camadas superficiais, e o tempo necessário para a recuperação dos estoques originais ficou além do período máximo estudado. A fração mais sensível ao manejo adotado foi a MOL livre.

Efeito de semeadora com haste sulcadora para ação profunda em solo manejado com plantio direto

A adoção do plantio direto na região subtropical úmida do Brasil, fundamentada apenas em dois preceitos da agricultura conservacionista - mobilização de solo restrita à linha de semeadura e manutenção de resíduos culturais na superfície do solo -, tem induzido à estratificação de atributos químicos do solo na camada de 0-20 cm profundidade e degradação física da camada subsuperficial (entre aproximadamente 5-20 cm de profundidade), que podem contribuir para frustrações de safras agrícolas, quando da ocorrência de estiagens. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito residual de uma semeadora/adubadora, equipada com elemento rompedor de solo tipo haste sulcadora, atuando em quatro profundidades para a semeadura de milho (Zea mays L.), na mitigação de problemas de ordem física e química, em um Latossolo Vermelho distrófico húmico, manejado em plantio direto há mais de 10 anos. Os tratamentos avaliados foram: T1 = hastes sulcadoras atuando até 5 cm de profundidade; T2 = hastes sulcadoras atuando até 10 cm de profundidade; T3 = hastes sulcadoras atuando até 15 cm de profundidade; e T4 = hastes sulcadoras atuando até 17 cm de profundidade. O efeito desses tratamentos sobre os atributos físicos do solo foi avaliado pela técnica do perfil cultural associada à determinação da densidade, porosidade total, macroporosidade e resistência do solo à penetração, aos oito e 12 meses, após a semeadura da cultura de milho. Sobre os atributos químicos, esses efeitos foram avaliados pela determinação de pH em H2O, P e K disponíveis, Ca, Mg e Al trocáveis, acidez potencial e matéria orgânica, em amostras de solo coletadas em camadas de 2,5 cm de espessura, de 0-22,5 cm de profundidade. A utilização da semeadora/adubadora, equipada com elemento rompedor de solo tipo haste sulcadora, evidenciou-se eficaz em mitigar os problemas físicos e químicos do solo, tanto aos oito como aos 12 meses após a operação de semeadura.

Discretized integral hydrodynamics

Using an interpolant form for the gradient of a function of position, we write an integral version of the conservation equations for a fluid. In the appropriate limit, these become the usual conservation laws of mass, momentum, and energy. We also discuss the special cases of the Navier-Stokes equations for viscous flow and the Fourier law for thermal conduction in the presence of hydrodynamic fluctuations. By means of a discretization procedure, we show how the integral equations can give rise to the so-called particle dynamics of smoothed particle hydrodynamics and dissipative particle dynamics.

Actively maintained lipid nanodomains in biomembranes

Lipid rafts, defined as domains rich in cholesterol and sphingolipids, are involved in many important plasma membrane functions. Recent studies suggest that the way cells handle membrane cholesterol is fundamental in the formation of such lateral heterogeneities. We propose to model the plasma membrane as a nonequilibrium phase-separating system where cholesterol is dynamically incorporated and released. The model shows how cellular regulation of membrane cholesterol may determine the nanoscale lipid organization when the lipid mixture is close to a phase separation boundary, providing a plausible mechanism for raft formation in vivo.

Alterações estruturais e comportamento compressivo de um Latossolo Vermelho distrófico argiloso sob diferentes sistemas de uso e manejo

Uma das principais conseqüências do manejo inadequado do solo é a compactação, que leva à perda da sua sustentabilidade e à redução da produtividade. O objetivo deste estudo foi avaliar as alterações estruturais e o comportamento compressivo de um Latossolo Vermelho distrófico sob Cerrado (C), plantio direto (PD) e preparo com arado de discos (AD), após duas décadas de uso e manejo. Nas profundidades de 0-5 cm e 20-30 cm coletaram-se amostras indeformadas para medir a pressão de preconsolidação, densidade do solo e a sua porosidade, e amostras deformadas para a caracterização física e química do solo. A densidade do solo variou na seguinte ordem: PD = AD > C (0-5 cm) e AD > PD > C (20-30 cm). Os dados de matéria orgânica mostraram que C = PD > AD (0-5 cm) e C = PD = AD (20-30 cm), demonstrando a capacidade de incremento da matéria orgânica pelo PD. A pressão de preconsolidação variou na seguinte ordem: PD = C > AD (0-5 cm; tensão de -1.500 kPa), e AD > C = PD (20-30 cm; tensão de -1.500 kPa).

Community structure in mediterranean shallow lentic ecosystems: size-based vs. taxon-based approaches

The main environmental variables determining the community structure and the functioning of Mediterranean shallow lentic ecosystems are described. These ecosystems are characterized by the unpredictability of their water inputs and the high variability in their water level and physical and chemical composition. Variations in flooding, salinity, and water turnover are determinant in species composition and nutrient dynamics. Taxon-based and size-based approaches to the study of the community structure of aquatic organisms that colonise these ecosystems are also compared. The conventional taxonomic approach, based on the determination of species composition, has been used for the identification of patterns in species richness, distribution and temporal dynamics, and for ecological requirements of species and their potential use as ecological indicators. This taxonbased approach has been compared with a size-based approach, where individuals are classified by their size. Size-based approach gives complementary information about community structure and dynamics, especially when communities are dominated by a single species. The use of size diversity combined with species diversity is suggested for a more complete understanding of community structuring in this type of ecosystem. Detailed examples of two Mediterranean shallow lentic ecosystems, the salt marshes of the Empordà wetlands and the Espolla temporary karstic pond, which differ in hydrology and water origin, are used to discuss the suitability of these different approaches