Síntese e funcionalização de superfícies de óxido de ferro superparamagnéticos

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Influência de estruturas geológicas bidimensionais no campo geoeletromagnético na presença do eletrojato equatorial

A Terra atua como um grande magneto esférico, cujo campo assemelha-se àquele gerado por um dipolo magnético. Este campo apresenta mudanças de intensidade que variam com a localização e a hora local. A parte principal do campo geomagnético se origina no interior da Terra através de processos eletromagnéticos. Extensivos estudos mostraram ainda que existem contribuições de origem externa ao planeta, principalmente de origem solar. Dentre estas fontes há anomalias do campo magnético que surgem a partir de um aumento diurno da corrente elétrica em uma estreita faixa da ionosfera, de direção leste-oeste, centrada no equador magnético e denominada Eletrojato Equatorial (EEJ). Ocasionalmente estas correntes podem apresentar reversões de fluxo, sendo denominadas Contra-Eletrojato (CEJ). Vários autores têm estudado os efeitos do EEJ e CEJ sobre as observações geoeletromagnéticas. Eles estão interessados no efeito combinado do EEJ e estruturas geológicas condutivas 1-D e 2-D. Nestes trabalhos a estrutura 2-D sempre se apresentava paralela ao eletrojato, o que é uma hipótese bastante restritiva ao se modelar ambientes geológicos mais realistas, em que corpos bidimensionais podem ter qualquer strike em relação ao EEJ. Neste trabalho apresentamos a solução deste problema sem esta restrição. Assim, mostramos os campos geoeletromagnéticos devidos a estruturas bidimensionais que possuam strike oblíquo em relação ao EEJ, através de perfis dos campos elétrico e magnéticos calculados na superfície e formando direção arbitrária à heterogeneidade condutiva 2-D. Com esta resposta avaliamos ainda qual a influência que estruturas bidimensionais exercem sobre a resposta magnetotelúrica, sob influência do Eletrojato Equatorial. Durante o desenvolvimento deste trabalho, utilizamos o método de elementos finitos, tendo por fonte eletromagnética o EEJ e o CEJ, que por sua vez foram representados por uma combinação de distribuições gaussianas de densidade de corrente. Estas fontes foram decompostas nas direções paralela e perpendicular à estrutura 2-D, resultando nos modos de propagação TE₁ e TE₂ e TM acoplados, respectivamente. Resolvemos o modo acoplado aplicando uma Transformada de Fourier nas equações de Maxwell e uma Transformada Inversa de Fourier na solução encontrada. De acordo com os experimentos numéricos realizados em um modelo interpretativo da Anomalia Condutiva da Bacia do Parnaíba, formado por uma enorme estrutura de 3000 ohm-m dentro de um corpo externo condutivo (1 ohm-m), concluímos que a presença do CEJ causa uma inversão na anomalia, se compararmos com o resultado do EEJ. Concluímos também que para as frequências mais altas as componentes do campo elétrico apresentam menor influência da parte interna do corpo 2-D do que da parte externa. Já para frequências mais baixas este comportamento se observa com as componentes do campo magnético. Com relação à frequência, vimos os efeitos do “skin-depth”, principalmente nas respostas magnéticas. Além disso, quando a estrutura 2-D está paralela ao eletrojato, o campo elétrico é insensível à estrutura interna do modelo para todos os valores de frequência utilizados. Com respeito ao ângulo θ_h entre a heterogeneidade e a fonte, vimos que o modo TM se manifesta naturalmente quando θ_h é diferente de 0°. Neste caso, o modo TE é composto por uma parte devido à componente da fonte paralela à heterogeneidade e a outra devido à componente da fonte perpendicular, que é acoplada ao modo TM. Assim, os campos calculados têm relação direta com o valor de θ_h. Analisando a influência do ângulo entre a direção do perfil dos campos e o strike da heterogeneidade verificamos que, à medida que θ_h se aproxima de 90°, os campos primários tornam-se variáveis para valores de θ_p diferentes de 90°. Estas variações causam uma assimetria na anomalia e dão uma idéia da inclinação da direção do perfil em relação aos corpos. Finalmente, concluímos que uma das influências que a distância entre o centro do EEJ e o centro da estrutura 2-D, causa sobre as componentes dos campos está relacionado às correntes reversas do EEJ e CEJ, pois a 500 km do centro da fonte estas correntes têm máxima intensidade. No entanto, com o aumento da distância, as anomalias diminuem de intensidade. Nas sondagens MT, nós também usamos o EEJ e o CEJ como fonte primária e comparamos nossos resultados com a resposta da onda plana. Deste modo observamos que as componentes do campo geoeletromagnético, usadas para calcular a impedância, têm influência do fator de acoplamento entre os modos TE₂ e TM. Além disso, esta influência se torna maior em meios resistivos e nas frequências mais baixas. No entanto, o fator de acoplamento não afeta os dados magnetotelúricos em frequências maiores de 10^-2 Hz. Para frequências da ordem de 10^-4 Hz os dados MT apresentam duas fontes de perturbação: a primeira e mais evidente é devido à presença fonte 2-D (EEJ e CEJ), que viola a hipótese da onda plana no método MT; e a segunda é causada pelo acoplamento entre os modos TE₂ e TM, pois quando a estrutura bidimensional está obliqua à fonte 2-D temos correntes elétricas adicionais ao longo da heterogeneidade. Concluimos assim, que o strike de uma grande estrutura condutiva bidimensional relativamente à direção do EEJ ou CEJ tem de fato influência sobre o campo geomagnético. Por outro lado, para estudos magnetotelúricos rasos (frequências maiores de 10^-3 Hz) o efeito do ângulo entre a estrutura geológica 2-D e a direção do EEJ não é tão importante. Contudo, em estudos de litosfera frequências menores de 10^-3 Hz) o acoplamento entre os modos TE₂ e TM não pode ser ignorado.

Processo de attachment, densidade de raios e a ocorrência de flashover em linhas de transmissão de eletricidade

Esta tese refere-se ao uso de modelos de attachment de lideres (Leader Progression Model – LPM) para estimativa da distancia de salto, que, junto com dados de densidade de raios como coletado pelo sistema de detecção de raios do SIPAM, são usados para estimar a taxa de flashover em linhas de transmissão de eletricidade na Amazônia. O modelo de progressão de líder desenvolvido nesta tese é denominado ModSalto, que, para estimar a distancia de salto: 1- integra a densidade linear de cargas elétricas devida ao líder, proporcional a prospectiva corrente de primeira descarga (1º stroke) Ip, para determinar o campo elétrico produzido pelo líder descendente na estrutura sob estudo (para-raios, arestas, condutores, etc.); 2 – integra a distribuição imagem do líder descendente, fazendo uso da característica de poder das pontas como fator de estimulo e intensificação do campo elétrico devido a streamers nas partes aguçadas das estruturas sob estudo, para temporizar o momento do processo de attachment. O gatilho para o líder descendente, por hipótese, se deve a ejeção aleatória de pacotes de cargas elétricas em domínios turbulentos no interior das nuvens que recebem energia por processos de cascata da turbulência geral, e o comportamento do líder descendente, deve obedecer à equação da força de Lorentz, no espaço de campos cruzados elétrico devido às nuvens a cima e o campo magnético da Terra, que obriga as cargas do líder a desenvolverem movimentos cicloidais que podem explicar a natureza tortuosa do trajeto do líder descendente. Com o objetivo de formalizar dados consistentes de densidade de raios é feita uma reanalise do conjunto de dados coletado pelo LLS SIPAM de outubro de 2006 a julho de 2008 na região amazônica, com cerca de 3 milhões de eventos, comparando-os com dados de torres instrumentadas para evidenciar-se sua qualidade e usabilidade. Dados de elevação de terreno do SRTM da NASA são usados para gerar formula do raio de atração (Ra) das estruturas passiveis de serem atingidas por raios e para gerar formulas de área de atração, usadas para quantificar o numero de raios que provavelmente atingirão determinada estrutura, baseado no valor de densidade de raios (raios/km2/ano) na área em estudo.

Síntese e caracterização de compostos HoMn1-x(Ni,Co)xO3

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Tunable Fermi acceleration in a nondissipative driven magnetic billiard

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Closed-orbit dependence on the field direction in the anisotropic diamagnetic Kepler problem

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Estados de impurezas em semicondutores e nanoesetruturas sob campos externos

Pós-graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais - FC

High efficacy in hyperthermia-associated with polyphosphate magnetic nanoparticles for oral cancer treatment

Nanotherapy applied to cancer treatment is constantly evolving, and new approaches to current techniques, such as magnetohyperthermia, are being implemented to solve and minimize the limitations of conventional therapeutic strategies. The purpose of this study was to investigate the action of polyphosphate-coated maghemite nanoparticles (MNPs) on oral squamous cell carcinoma. Human oral cancer cells (UM-SCC14A) were incubated with MNPs at various concentrations and subjected to cell proliferation tests (MTT), apoptosis assays and transmission electron image analysis. Viability and apoptotic events were time and dose dependent. These in vitro tests showed that at the intermediate concentration tested there is no significant toxicity, as confirmed by transmission electron microscopy. For this reason this MNPs concentration was chosen for the subsequent in vivo tests. Oral tumor induction was performed by applying the carcinogen DMBA to Syrian hamsters. Animals were then treated by magnetohyperthermia using MNPs. No signs of general clinical symptoms of toxicity or abnormal behavioral reactions were observed. However, animals treated with MNPs and exposed to the alternating magnetic field in the hyperthermia procedure exhibited a significant and time dependent cancer regression, as confirmed by histopathological analyses and immunohistochemistry. Actually, in quantitative terms of the magnetotherapy efficacy involving these polyphosphate-coated MNPs, 100% recovery (12/12) was observed in the oral cancer tumor bearing Syrian hamsters seven days after the treatment with the magnetohyperthermia procedure. Data supports the suggestion that the MNPs-mediated hyperthermia represents a promising strategy for the treatment of oral cancer.

Magnetic flux quantum in a Superconducting concave/convex disk

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Nanopartículas magnéticas como suporte para imobilização de lipases

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Qualitative analysis by online nuclear magnetic resonance using Carr-Purcell-Meiboom-Gill sequence with low refocusing flip angles

The Carr-Purcell-Meiboom-Gill (CPMG) pulse sequence has been used in many applications of magnetic resonance imaging (MRI) and low-resolution NMR (LRNMR) spectroscopy. Recently. CPMG was used in online LRNMR measurements that use long RF pulse trains, causing an increase in probe temperature and, therefore, tuning and matching maladjustments. To minimize this problem, the use of a low-power CPMG sequence based on low refocusing pulse flip angles (LRFA) was studied experimentally and theoretically. This approach has been used in several MRI protocols to reduce incident RF power and meet the specific absorption rate. The results for CPMG with LRFA of 3 pi/4 (CPMG(135)), pi/2 (CPMG(90)) and pi/4 (CPMG(45)) were compared with conventional CPMG with refocusing pi pulses. For a homogeneous field, with linewidth equal to Delta nu = 15 Hz, the refocusing flip angles can be as low as pi/4 to obtain the transverse relaxation time (T(2)) value with errors below 5%. For a less homogeneous magnetic field. Delta nu = 100 Hz, the choice of the LRFA has to take into account the reduction in the intensity of the CPMG signal and the increase in the time constant of the CPMG decay that also becomes dependent on longitudinal relaxation time (T(1)). We have compared the T(2) values measured by conventional CPMG and CPMG(90) for 30 oilseed species, and a good correlation coefficient, r = 0.98, was obtained. Therefore, for oilseeds, the T(2) measurements performed with pi/2 refocusing pulses (CPMG(90)), with the same pulse width of conventional CPMG, use only 25% of the RF power. This reduces the heating problem in the probe and reduces the power deposition in the samples. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

New historical archeointensity data from Brazil: Evidence for a large regional non-dipole field contribution over the past few centuries

We report new archeointensity data obtained from the analyses of baked clay elements (architectural and kiln brick fragments) sampled in Southeast Brazil and historically and/or archeologically dated between the end of the XVIth century and the beginning of the XXth century AD. The results were determined using the classical Thellier and Thellier protocol as modified by Coe, including partial thermoremanent magnetization (pTRM) and pTRM-tail checks, and the Triaxe protocol, which involves continuous high-temperature magnetization measurements. In both protocols, TRM anisotropy and cooling rate TRM dependence effects were taken into account for intensity determinations which were successfully performed for 150 specimens from 43 fragments, with a good agreement between intensity results obtained from the two procedures. Nine site-mean intensity values were derived from three to eight fragments and defined with standard deviations of less than 8%. The site-mean values vary from similar to 25 mu T to similar to 42 mu T and describe in Southeast Brazil a continuous decreasing trend by similar to 5 mu T per century between similar to 1600 AD and similar to 1900 AD. Their comparison with recent archeointensity results obtained from Northeast Brazil and reduced at a same latitude shows that: (1) the geocentric axial dipole approximation is not valid between these southeastern and northeastern regions of Brazil, whose latitudes differ by similar to 10 degrees, and (2) the available global geomagnetic field models (gufm1 models, their recalibrated versions and the CALSK3 models) are not sufficiently precise to reliably reproduce the non-dipole field effects which prevailed in Brazil for at least the 1600-1750 period. The large non-dipole contribution thus highlighted is most probably linked to the evolution of the South Atlantic Magnetic Anomaly (SAMA) during that period. Furthermore, although our dataset is limited, the Brazilian archeointensity data appear to support the view of a rather oscillatory behavior of the axial dipole moment during the past three centuries that would have been marked in particular by a moderate increase between the end of the XVIIIth century and the middle of the XIXth century followed by the well-known decrease from 1840 AD attested by direct measurements. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

Properties of nanoparticles prepared from NdFeB-based compound for magnetic hyperthermia application

Nanoparticles were prepared from a NdFeB-based alloy using the hydrogen decrepitation process together with high-energy ball milling and tested as heating agent for magnetic hyperthermia. In the milling time range evaluated (up to 10 h), the magnetic moment per mass at H = 1.59 MA m(-1) is superior than 70 A m(2) kg(-1); however, the intrinsic coercivity might be inferior than 20 kA m(-1). The material presents both ferromagnetic and superparamagnetic particles constituted by a mixture of phases due to the incomplete disproportionation reaction of Nd2Fe14BHx during milling. Solutions prepared with deionized water and magnetic particles exposed to an AC magnetic field (H-max similar to 3.7 kA m(-1) and f = 228 kHz) exhibited 26 K <= Delta T-max <= 44 K with a maximum estimated specific absorption rate (SAR) of 225 W kg(-1). For the pure magnetic material milled for the longest period of time (10 h), the SAR was estimated as similar to 2500 W kg(-1). In vitro tests indicated that the powders have acceptable cytotoxicity over a wide range of concentration (0.1-100 mu g ml(-1)) due to the coating applied during milling.

Fast detection of the magnetic easy axis on steel sheet using the continuous rotational Barkhausen method

The magnetic behaviour of most commercial ferromagnetic steels is usually anisotropic presenting a magnetic easy axis. Changes in the direction of this axis can be related to mechanical changes and anomalies that occur in the fabrication process. The present work describes a method that uses a device with permanent magnets to create a precise rotational magnetic field. The device measures continuous Magnetic Barkhausen Noise signals related to the angle of magnetization, in order to determine the direction of the macroscopic magnetic easy axis. It also offers the possibility of obtaining real time parameters that quantify the magnetic anisotropy of the sample. (C) 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Iron(III) Porphyrin Covalently Supported onto Magnetic Amino-Functionalized Nanospheres as Catalyst for Hydrocarbon and Herbicide Oxidations

This work describes the covalent immobilization of an ironporphyrin, 5,10,15,20-tetrakis(pentafluorophenyl)porphyrin iron(III) chloride (FeTFPP), onto maghemite/silica magnetic nanospheres covered with aminofunctionalized silica. The resulting material (gamma-Fe2O3/SiO2-NHFeP) was characterized by diffuse reflectance infrared spectroscopy (DRIFTS) and UV-Vis absorption spectroscopy. The catalytic activity of this magnetic ironporphyrin was investigated in the oxidation of hydrocarbons (styrene, (Z)-cyclooctene and R-(+)-limonene) and an herbicide (simazine) by hydrogen peroxide or 3-chloroperoxybenzoic acid. Hydrocarbon and simazine oxidation reaction products were analyzed by gas chromatography (GC) and high performance liquid chromatography (HPLC), respectively. This catalytic system proved to be efficient and selective for hydrocarbon oxidation, leading to high product yields from styrene (89%), cyclooctene (71%) and R-(+) -limonene (86%). Simazine oxidation was attained with 100% selectivity for a dechlorinated product (OEAT), while several oxidation products were obtained for the same catalyst in homogeneous media. The catalyst can be easily recovered through application of an external magnetic field and washed after reaction. Catalyst reuse experiments for R-(+)-limonene oxidation have shown that the catalytic activity is kept at 90% after 10 consecutive reactions.