Efeitos magnetocalórico e barocalórico em compostos com transição de fase de primeira ordem

Nesta tese discutimos sistematicamente os efeitos magnetocalórico e barocalórico em sistemas físicos com transição de fase magnética de primeira e de segunda ordem em sistemas físicos cujo magnetismo tem carater local. Para essa finalidade, utilizamos um modelo de momentos magnéticos locais interagentes, incluindo um termo de acoplamento magnetoelástico. Nossos cálculos mostram que a relação entre a interação de troca e o acoplamento magnetoelástico é responsável pela ordem da transição de fase e pelo aparecimento da histerese térmica e magnética. Os resultados mostram que as grandezas magnetocalóricas exibem grandes valores quando o sistema sofre uma transição de fase de primeira ordem. Além disso, quando existe uma histerese visível as grandezas magnetocalóricas dependem do processo de aquecimento e resfriamento do sistema. Ainda de acordo com nossos resultados, existe um efeito barocalórico normal (sistema aquece sob aumento de pressão) quando a pressão aplicada aumenta a temperatura de ordenamento magnético sem alterar a ordem da transição de fase magnética. O efeito barocalórico inverso (sistema resfria sob aumento de pressão) ocorre quando a pressão aplicada diminui a temperatura crítica sem mudar a ordem da transição de fase. Nossos cálculos mostram, ainda, que um efeito barocalórico anômalo (mudança de sinal nas grandezas barocalóricas) ocorre em casos especiais onde a pressão aplicada muda a natureza da transição de fase magnética do primeira para segunda ordem e vice-versa.

Efeito da anisotropia sobre as propriedades magnetocalóricas de compostos metálicos: um estudo sistemático

O efeito magnetocalórico, i.e., o aquecimento e/ou resfriamento de um material magnético sob variação do campo magnético aplicado é a base da refrigeração magnética.O efeito magnetocalórico é caracterizado pela variação da entropia em um processo isotérmico (O efeito magnetocalórico, i.e., o aquecimento e/ou resfriamento de um material magnético sob variação do campo magnético aplicado é a base da refrigeração magnética. O efeito magnetocalórico é caracterizado pela variação da entropia em um processo isotérmico (ΔSiso) e pela variação da temperatura em um processo adiabático ΔTad.Apesar dos inúmeros trabalhos experimentais e teóricos publicados nessa área, muitos aspectos desse efeito ainda não são bem compreendidos.Nesse trabalho discutimos os efeitos da anisotropia sobre as propriedades magnetocalóricas de um sistema de momentos magnéticos localizados. Para essa finalidade, utilizamos um modelo de spins interagentes com um termo de anisotropia uniaxial do tipo DS2 z , onde D é um parâmetro. Nesse modelo, em que o eixo z é a direção de fácil magnetização, a magnitude do parâmetro de anisotropia e a direção do campo magnético aplicado têm um papel fundamental no comportamento das grandezas magnetocalóricas ΔSiso e ΔTad. Realizamos um estudo sistemático para um sistema com J = 1 aplicando o campo magnético em diferentes direções. Os resultados mostram que, quando o campo magnético é aplicado ao longo da direção z, as grandezas magnetocalóricas apresentam o comportamento normal (valores positivos de ΔTad e valores negativos de ΔSiso para ΔB > 0). Quando o campo magnético é aplicado em uma direção diferente do eixo z, as grandezas magnetocalóricas podem apresentar o comportamento inverso (valores negativos de ΔTad e valores positivos de ΔSiso para ΔB > 0) ou o comportamento anômalo (troca de sinal nas curvas de ΔTad e ΔSiso). Resultados equivalentes também foram obtidos para um sistema com J = 7=2.

Estudo da reação de modificação do poli(cloreto de vinila) com nucleófilos nitrogenados e das aplicações como suporte em reações de acoplamento

Neste trabalho foi realizada a modificação química do poli(cloreto de vinila) (PVC) pela sua reação com azida de sódio, onde alguns dos seus átomos de cloro foram substituídos por azidas. Em seguida o grupo incorporado foi transformado em triazóis por uma reação de cicloadição 1,3 entre o polímero modificado e propiolato de etila, sendo a reação catalisada por iodeto de cobre. Essas reações foram conduzidas sob aquecimento convencional e empregando irradiação de micro-ondas. Inicialmente, a reação incorporou 20% de triazol no PVC, sendo avaliadas as condições reacionais ideais. Essas condições foram usadas para a formação de novos copolímeros com diferentes teores de triazóis incorporados. Os produtos obtidos foram usados para o suporte de paládio que é utilizado como catalisador na reação de Suzuki-Miyaura. Todos os copolímeros foram caracterizados por espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR)

Preparação e Avaliação da Atividade Catalítica de Polímeros de Condensação de Metilpiridinas e Tereftalaldeído em Reações de Nitroaldol e Cicloadição Heterodipolar [3+2]

Nesse estudo, foram preparadas bases poliméricas derivadas de 2,6-dimetilpiridinas e tereftaladeído utilizando a 2,4,6-trimetilpiridina como agente de reticulação. As resinas foram sintetizadas sob aquecimento convencional e purificadas por precipitação em metanol, apresentando rendimentos variando de 59 a 95%. Os copolímeros produzidos foram caracterizados por análise termogravimétrica (TGA), ressonância nuclear magnética de núcleo de hidrogênio (RMN-1H) e espectroscopia na região do infravermelho com técnica de ATR (FTIR - ATR), além de sua atividade básica. A capacidade catalítica do material produzido foi avaliada em reações nitroaldólicas, do tipo Henry, tanto em aquecimento convencional quanto com o uso de reator de micro-ondas. Não sendo observada atividade catalítica significativa para as resinas testadas, nestas reações. O material polimérico produzido também foi testado como suporte para cobre na catálise de reações de cicloadição heterodipolar do tipo [3+2] com benzilazida e propiolato de etila, para a formação de triazóis, processadas em reator de micro-ondas e sob aquecimento convencional. A reação mostrou-se regiosseletiva e processos de reciclo do catalisador se mostrou eficiente em reações consecutivas

Megaeventos esportivos e políticas públicas: Jogos Pan-Americanos 2007 e suas relações com a Copa do Mundo de Futebol de 2014 e os Jogos Olímpicos de 2016

Esta tese tem como questão central investigar de que forma as propostas de legados apresentadas pelos realizadores dos megaeventos esportivos brasileiros Jogos Pan-Americanos de 2007, Copa do Mundo de Futebol de 2014 e Jogos Olímpicos Rio 2016 respondem aos interesses das políticas públicas. Para tanto, os objetivos consistiram em: a) verificar na história recente de três megaeventos esportivos ações de boas práticas ligadas aos possíveis legados dos seguintes eventos: Copa Mundo/2010 África do Sul, Jogos Sul-Americanos/2010 Medellín/Colômbia e Jogos Olímpicos/2012 Londres / Inglaterra; b) verificar, diante dos legados do evento Jogos Pan-Americanos Rio-2007, como se instituíram as relações entre Governo Federal e o órgão de administração nacional do esporte olímpico brasileiro (COB) na definição das ações do evento; c) verificar em que medida se dão as relações entre o atual Governo Federal e os órgãos de administração nacional do esporte (CBF e COB), responsáveis pela organização da Copa do Mundo de Futebol de 2014 e pelos Jogos Olímpicos do Rio de Janeiro de 2016, no que tange aos possíveis legados a serem deixados pelos referidos eventos, se eles se aproximam ou se afastam dos encontrados nos Jogos Pan-Americanos Rio-2007. O procedimento metodológico utilizado neste estudo foi realizado em quatro fases: a) revisão bibliográfica sobre o tema; b) levantamento e análise de documentos referentes aos eventos estudados; c) realização de sete entrevistas semiestruturadas, que foram gravadas, transcritas e categorizadas; d) categorização e análise dos documentos e das entrevistas levando em consideração os objetivos propostos na pesquisa. Os resultados demonstraram que as ações de boas práticas ligadas aos possíveis legados dos megaeventos verificados na história recente se posicionam no campo dos legados tangíveis para os Jogos de 2010 e 2012 e intangíveis para a Copa do Mundo de 2010. Quanto à relação entre Governo Federal e COB nas tomadas de decisão, com base nos legados, do Pan de 2007, os dados mostram que o processo se baseou em um planejamento frágil, um modelo de governança inadequado e a assinatura tardia da matriz de responsabilidade do evento. Com relação ao desenvolvimento de legados dos eventos de 2014 e 2016, observamos que o de imagem é que aparece de maneira mais relevante na pesquisa. Finalmente, para responder à questão central da presente pesquisa, chegamos à demonstração de que a base das propostas de legados do Pan de 2007 pouco se aproxima dos interesses das políticas públicas. Já para a Copa do Mundo de 2014 e para os Jogos de 2016, as propostas de legados se direcionam para ações que, se bem-executadas, podem de forma direta ou indireta atender os interesses das políticas públicas.

Amamentação como valor humano, prática feminina e direito social: contribuição crítica à política pública sustentada no referencial de justiça de Amartya Sen.

O aleitamento é uma prática humana reconhecida como um direito social, e como tal é um direito de todos que deve ser garantido pelo Estado. Apesar desse entendimento presente no arcabouço jurídico, como na Constituição Federal e no Estatuto da Criança e do Adolescente ainda há muitas mulheres e crianças privadas desse direito devido às estruturas organizacionais presentes nos equipamentos sociais, públicos e privados, que deveriam contemplar a condição feminina e proteger o livre exercício do aleitamento materno e não o fazem. O presente estudo buscou compreender a prática da amamentação de mulheres residentes na Região Metropolitana I (Baixada Fluminense), estado do Rio de Janeiro, em seu contexto social, político e econômico. O estudo se apoiou no conceito de privação (exclusão e inclusão injusta) da teoria de justiça de Amartya Sen. Utilizou-se a pesquisa qualitativa, o grupo focal como técnica de coleta de dados e a hermenêutica-dialética como método de análise. A etapa de campo foi realizada em três municípios da região estudada e ao todo foram realizados cinco grupos focais. Os sujeitos do estudo foram 29 mulheres com idade entre 17 e 49 anos, residentes na região e que vivenciaram a amamentação em condições de algum tipo de privação de direitos. Como resultado do estudo foram construídas duas categorias: 1. Instituições e desigualdades: a experiência da mulher que amamenta, e 2. Posicionalidade e condição de agente: amamentação como uma prática feminina. A primeira categoria se ocupou de descrever o direito como se apresenta na realidade concreta das mulheres que amamentam; a segunda categoria traz uma reflexão sobre o lugar que a mulher ocupa afetando sua condição de agente. A escolha de Amartya Sen como teórico para compreender a prática da amamentação de mulheres que vivenciam privações encontra identificação neste estudo, por se tratar de uma teoria de justiça que parte das injustiças impactantes e não de teorizações acerca da economia e dos sistemas políticos. Sendo as pessoas o foco da atenção, o autor está interessado na eliminação ou minimização dos efeitos das injustiças sentidas por estas e que tanto afetam seu desenvolvimento. Não há como chegar à justiça sem falar em instituições justas, uma vez que o alargamento das liberdades como fundamento da justiça requer de igual forma a ampliação das oportunidades e nessa questão as políticas públicas têm importante contribuição a dar à efetivação dos direitos e redução das desigualdades. Cabe, portanto, aos diferentes atores sociais o enfrentamento das iniquidades por meio de maior participação política e social numa perspectiva de agência em que se busca transformação no coletivo e para o coletivo e não apenas na perspectiva de bem-estar, paciente das benesses dos programas sociais.

Towards probabilistic performance metrics for climate change impact studies

This paper explores the current state-of-the-art in performance indicators and use of probabilistic approaches used in climate change impact studies. It presents a critical review of recent publications in this field, focussing on (1) metrics for energy use for heating and cooling, emissions, overheating and high-level performance aspects, and (2) uptake of uncertainty and risk analysis. This is followed by a case study, which is used to explore some of the contextual issues around the broader uptake of climate change impact studies in practice. The work concludes that probabilistic predictions of the impact of climate change are feasible, but only based on strict and explicitly stated assumptions. © 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

High velocity vortex channeling in vicinal YBCO thin films

We report on electrical transport measurements at high current densities on optimally doped YBa 2Cu 3O 7-δ thin films grown on vicinal SrTiO 3 substrates. Data were collected by using a pulsed-current technique in a four-probe arrangement, allowing to extend the current-voltage characteristics to high supercritical current densities (up to 24 MA cm -2) and high electric fields (more than 20 V/cm), in the superconducting state at temperatures between 30 and 80 K. The electric measurements were performed on tracks perpendicular to the vicinal step direction, such that the current crossed between ab planes, under magnetic field rotated in the plane defined by the crystallographic c axis and the current density. At magnetic field orientation parallel to the cuprate layers, evidence for the sliding motion along the ab planes (vortex channeling) was found. The signature of vortex channeling appeared to get enhanced with increasing electric field, due to the peculiar depinning features in the kinked vortex range. They give rise to a current-voltage characteristics steeper than in the more off-plane rectilinear vortex orientations, in the electric field range below approximately 1 V/cm. Roughly above this value, the high vortex channeling velocities (up to 8.6 km/s) could be ascribed to the flux flow, although the signature of ohmic transport appeared to be altered by unavoidable macroscopic self-heating and hot-electron-like effects. © 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

Magnetization of bulk superconductors using thermally actuated magnetic waves

A novel technique is proposed to magnetize bulk superconductors, which has the potential to build up strong superconducting magnets. Instead of conventionally using strong magnetic pulses, periodical magnetic waves with strength as low as that of rare-earth magnets are applied. These magnetic waves travel from the periphery to the center of a bulk superconductor and become trapped little by little. In this way, bulk superconductors can gradually be magnetized. To generate these magnetic waves, a thermally actuated magnet was developed, which is constructed by a heating/cooling switch system, a rare-earth bulk magnet, and a Gadolinium (Gd) bulk. The heating/cooling switch system controls the temperature of the Gd bulk, which, along with the rare-earth magnet underneath, can transform thermal signals into magnetic waves. The modeling results of the thermally actuated magnet show that periodical magnetic waves can effectively be generated by applying heating and cooling pulses in turn. A YBCO bulk was tested in liquid nitrogen under the magnetic waves, and a notable accumulation of magnetic flux density was observed. © 2006 IEEE.

The effect of floor heat source area on the induced airflow in a room

We examine the role of heat source geometry in determining rates of airflow and thermal stratification in natural displacement ventilation flows. We modify existing models to account for heat sources of finite (non-zero) area, such as formed by a sun patch warming the floor of a room. Our model allows for predictions of the steady stratification and ventilation flow rates that develop in a room due to a circular heat source at floor level. We compare our theoretical predictions with predictions for the limiting cases of a point source of heat (yielding a stratified interior), and a uniformly heated floor (yielding a mixed interior). Our theory shows a smooth transition between these two limits, which themselves result in extremes of ventilation, as the ratio of the heat source radius to the room height increases. Our model for the transition from displacement to mixing ventilation is compared to previous work and demonstrates that the transition can occur for smaller sources than previously thought, particularly for rooms with large floor area compared to ceiling height. © 2009 Elsevier Ltd.

Climate resilience of schools: a case study

Social and political concerns are frequently reflected in the design of school buildings, often in turn leading to the development of technical innovations. One example is a recurrent concern about the physical health of the nation, which has at several points over the last century prompted new design approaches to natural light and ventilation. The most critical concern of the current era is the global, rather than the indoor, environment. The resultant political focus on mitigating climate change has resulted in new regulations, and in turn considerable technical changes in building design and construction. The vanguard of this movement has again been in school buildings, set the highest targets for reducing operational carbon by the previous Government. The current austerity measures have moved the focus to the refurbishment and retrofit of existing buildings, in order to bring them up to the exacting new standards. Meanwhile there is little doubt that climate change is happening already, and that the impacts will be considerable. Climate scientists have increasing confidence in their predictions for the future; if today’s buildings are to be resilient to these changes, building designers will need to understand and design for the predicted climates in order to continue to provide comfortable and healthy spaces through the lifetimes of the buildings. This paper describes the decision processes, and the planned design measures, for adapting an existing school for future climates. The project is at St Faith’s School in Cambridge, and focuses on three separate buildings: a large Victorian block built as a substantial domestic dwelling in 1885, a smaller single storey 1970s block with a new extension, and an as-yet unbuilt single storey block designed to passivhaus principles and using environmentally friendly materials. The implications of climate change have been considered for the three particular issues of comfort, construction, and water, as set out in the report on Design for Future Climate: opportunities for adaptation in the built environment (Gething, 2010). The adaptation designs aim to ensure each of the three very different buildings remains fit for purpose throughout the 21st century, continuing to provide a healthy environment for the children. A forth issue, the reduction of carbon and the mitigation of other negative environmental impacts of the construction work, is also a fundamental aim for the school and the project team. Detailed modelling of both the operational and embodied energy and carbon of the design options is therefore being carried out, in order that the whole life carbon costs of the adaptation design options may be minimised. The project has been funded by the Technology Strategy Board as part of the Design for Future Climates programme; the interdisciplinary team includes the designers working on the current school building projects and the school bursar, supported by researchers from the University of Cambridge Centre for Sustainable Development. It is hoped that lessons from the design process, as well as the solutions themselves, will be transferable to other buildings in similar climatic regions.

High resolution direct measurement of temperature distribution in silicon nanophotonics devices.

Following the miniaturization of photonic devices and the increase in data rates, the issues of self heating and heat removal in active nanophotonic devices should be considered and studied in more details. In this paper we use the approach of Scanning Thermal Microscopy (SThM) to obtain an image of the temperature field of a silicon micro ring resonator with sub-micron spatial resolution. The temperature rise in the device is a result of self heating which is caused by free carrier absorption in the doped silicon. The temperature is measured locally and directly using a temperature sensitive AFM probe. We show that this local temperature measurement is feasible in the photonic device despite the perturbation that is introduced by the probe. Using the above method we observed a significant self heating of about 10 degrees within the device.

Phase-separation suppression in GaN-rich side of GaNP alloys grown by metal-organic chemical vapor deposition

The GaN-rich side of GaNP ternary alloys has been successfully synthesized by light-radiation heating and low-pressure metal-organic chemical vapor deposition. X-ray diffraction (XRD) rocking curves show that the ( 0002) peak of GaNP shifts to a smaller angle with increasing P content. From the GaNP photoluminescence (PL) spectra, the red shifts from the band-edge emission of GaN are determined to be 73, 78 and 100 meV, respectively, in the GaNP alloys with the P contents of 1.5%, 5.5% and 7.5%. No PL peak or XRD peak related to GaP is observed, indicating that phase separation induced by the short-range distribution of GaP-rich regions in the GaNP layer has been effectively suppressed. The phase-separation suppression in the GaNP layer is associated with the high growth rate and the quick cooling rate under the given growth conditions, which can efficiently restrain the accumulation of P atoms in the GaNP layer.

Inductively coupled plasma etching of two-dimensional InP/InGaAsP-based photonic crystal

Inductively coupled plasma (ICP) etching of InP in Cl-2/BCl3 gas mixtures is studied in order to achieve low-damage and high-anisotropy etching of two-dimensional InP/InGaAsP photonic crystal. The etching mechanisms are discussed and the effect of plasma heating on wafer during etching is analyzed. It is shown that the balance between the undercut originating from plasma heating and the redeposition of sputtering on the side-wall is crucial for highly anisotropic etching, and the balance point moves toward lower bias when the ICP power is increased. High aspect-ratio etching at the DC bias of 203 V is obtained. Eventually, photonic crystal structure with nearly 90 degrees side-wall is achieved at low DC bias after optimization of the gas mixture.

Production of highly charged ion beams with SECRAL

Superconducting electron cyclotron resonance ion source with advanced design in Lanzhou (SECRAL) is an all-superconducting-magnet electron cyclotron resonance ion source (ECRIS) for the production of intense highly charged ion beams to meet the requirements of the Heavy Ion Research Facility in Lanzhou (HIRFL). To further enhance the performance of SECRAL, an aluminum chamber has been installed inside a 1.5 mm thick Ta liner used for the reduction of x-ray irradiation at the high voltage insulator. With double-frequency (18+14.5 GHz) heating and at maximum total microwave power of 2.0 kW, SECRAL has successfully produced quite a few very highly charged Xe ion beams, such as 10 e mu A of Xe37+, 1 e mu A of Xe43+, and 0.16 e mu A of Ne-like Xe44+. To further explore the capability of the SECRAL in the production of highly charged heavy metal ion beams, a first test run on bismuth has been carried out recently. The main goal is to produce an intense Bi31+ beam for HIRFL accelerator and to have a feel how well the SECRAL can do in the production of very highly charged Bi beams. During the test, though at microwave power less than 3 kW, more than 150 e mu A of Bi31+, 22 e mu A of Bi41+, and 1.5 e mu A of Bi50+ have been produced. All of these results have again demonstrated the great capability of the SECRAL source. This article will present the detailed results and brief discussions to the production of highly charged ion beams with SECRAL.