Desenvolvimento e caracterização do filtro óptico de interferência variável para detectores de alta resolução espectral e biossensores.

O presente trabalho está fundamentado no desenvolvimento de uma metodologia e/ou uma tecnologia de obtenção e caracterização de filtros ópticos de interferência de banda passante variável [C.M. da Silva, 2010] e de banda de corte variáveis, constituídos por refletores dielétricos multicamadas de filmes finos intercalados por cavidades de Fabry-Perot não planares com espessuras linearmente variáveis, que apresentam a propriedade do deslocamento linear da transmitância máxima espectral em função da posição, isto é, um Filtro de Interferência Variável (FIV). Este método apresenta novas e abrangentes possibilidades de confecção de filtros ópticos de interferência variável: lineares ou em outras formas desejadas, de comprimento de onda de corte variável (passa baixa ou alta) e filtros de densidade neutra variável, através da deposição de metais, além de aplicações em uma promissora e nova área de pesquisa na deposição de filmes finos não uniformes. A etapa inicial deste desenvolvimento foi o estudo da teoria dos filtros ópticos dielétricos de interferência para projetar e construir um filtro óptico banda passante convencional de um comprimento de onda central com camadas homogêneas. A etapa seguinte, com base na teoria óptica dos filmes finos já estabelecida, foi desenvolver a extensão destes conhecimentos para determinar que a variação da espessura em um perfil inclinado e linear da cavidade entre os refletores de Bragg é o principal parâmetro para produzir o deslocamento espacial da transmitância espectral, possibilitando o uso de técnicas especiais para se obter uma variação em faixas de bandas de grande amplitude, em um único filtro. Um trabalho de modelagem analítica e análise de tolerância de espessuras dos filmes depositados foram necessários para a seleção da estratégia do \"mascaramento\" seletivo do material evaporado formado na câmara e-Beam (elétron-Beam) com o objetivo da obtenção do filtro espectral linear variável de características desejadas. Para tanto, de acordo com os requisitos de projeto, foram necessárias adaptações em uma evaporadora por e-Beam para receber um obliterador mecânico especialmente projetado para compatibilizar os parâmetros das técnicas convencionais de deposição com o objetivo de se obter um perfil inclinado, perfil este previsto em processos de simulação para ajustar e calibrar a geometria do obliterador e se obter um filme depositado na espessura, conformação e disposição pretendidos. Ao final destas etapas de modelagem analítica, simulação e refinamento recorrente, foram determinados os parâmetros de projeto para obtenção de um determinado FIV (Filtro de Interferência Variável) especificado. Baseadas nos FIVs muitas aplicações são emergentes: dispositivos multi, hiper e ultra espectral para sensoriamento remoto e análise ambiental, sistemas Lab-on-Chip, biossensores, detectores chip-sized, espectrofotometria de fluorescência on-chip, detectores de deslocamento de comprimento de onda, sistemas de interrogação, sistemas de imageamento espectral, microespectrofotômetros e etc. No escopo deste trabalho se pretende abranger um estudo de uma referência básica do emprego do (FIV) filtro de interferência variável como detector de varredura de comprimento de ondas em sensores biológicos e químicos compatível com pós processamento CMOS. Um sistema básico que é constituído por um FIV montado sobre uma matriz de sensores ópticos conectada a um módulo eletrônico dedicado a medir a intensidade da radiação incidente e as bandas de absorção das moléculas presentes em uma câmara de detecção de um sistema próprio de canais de microfluidos, configurando-se em um sistema de aquisição e armazenamento de dados (DAS), é proposto para demonstrar as possibilidades do FIV e para servir de base para estudos exploratórios das suas diversas potencialidades que, entre tantas, algumas são mencionadas ao longo deste trabalho. O protótipo obtido é capaz de analisar fluidos químicos ou biológicos e pode ser confrontado com os resultados obtidos por equipamentos homologados de uso corrente.

Metagenoma de comunidades microbianas expostas à radiação natural e a metais

Many species have specialized to live in the most varied existing environments showing the remarkable adaptability of the microbial world the most diverse physicochemical conditions. Environments exposed to natural radiation and metals are scarce around the world, presenting a microbiota still unknown. With a total number estimated between 4 and 6 x 1030 microrganisms on earth, they constitute an enormous biological and genetic pool to be explored. Metagenomic approach independent of cultivation, provides a new form to access to the potential genomic environmental samples becoming a powerful tool for the elucidation of ecological functions, metabolic profiles, as well as to identify new biomolecules. In this context, the genetic material of environmental soil and water samples from Açude Boqueirao Parelhas-RN, under the influence of natural radiation and the presence of metals, was extracted, pirosequencing and the generated sequences were analyzed by bioinformatics programs (MG-RAST and STAMP). Taxonomic comparative profiles of both samples showed high abundance of Domain Bacteria, followed by a small portion attributable to Eucaryota Domains, Archaea and Viruses. Proteobacteria, Actinobacteria and Bacterioidetes phyla showed the greater dominance in both samples. Important genera and species associated with resistance to various stressors found in region were observed. Sequences related to oxidative and heat stress, DNA replication and repair, and resistance to toxic compounds were observed, suggesting a significant relationship between the microbiota and their metabolic profile, influenced by regional environmental variables. The results of this study add valuable and unpublished data on the composition of microbial communities in these regions

Influência da radiação ionizante natural no açude do boqueirão (RN): avaliação de risco saúde/ambiente

The contamination of water bodies with toxic substances causes a decrease in water quality, representing a risk to public health. In this context, human activities are generally seen as the main sources of water degradation. However, elements found naturally in the environment can also compromise water quality. Thus, the Boqueirão‘s dam, located in the municipality of Parelhas (RN, Brazil), was chosen as area for the development of this study, as its geological region is rich in the emission of natural ionizing radiation that produces byproducts like lead and Radon. Moreover, the area has a strong human influence that enhances the risks of pollutant discharge in this body of water.Thus, the objectives of this study were centered (i) in the analysis of risk perception in the city of Parelhas (RN/Brasil) due to the use of the water from the Boqueirão Dam; and (ii) in the assessment of water quality in the Dam using methods that quantify, mainly, heavy metals and radiation levels, as well as these toxics potential of inducing mutations on genetic material. The analysis of risk perception showed that the population in the city of Parelhas can perceive a risk in using the water from the dam and that they can recognize factors that influence the water quality. Regarding the second objective, the set of data point to the contamination of the Dam by heavy metals, as well as levels of radioactive parcicles and Radon – also present in high concentrations in outdoor air and on soil. Thus, it is possible to infer that the population residing in this area is subjected to injuries caused by exposure to natural and anthropogenic contamination. Our findings corroborate with the perception of the population regarding the risks associated with the use of the Dam for several types of activities. It is expected that the information gathered in this study can substantiate activities and future researches in this semiarid region in the Rio Grande do Norte/Brazil. Also, that the set of data can enable a better understanding of the specific toxicological scenario of risk found for the population and the effect of the contamination for the biota, which aids the development of a future risk assessment and a consequent management of this local issue.

Mecanismo de tolerância a falhas através de escalonamento para uma arquitetura reconfigurável de grão grosso

The continuous evolution of integrated circuit technology has allowed integrating thousands of transistors on a single chip. This is due to the miniaturization process, which reduces the diameter of wires and transistors. One drawback of this process is that the circuit becomes more fragile and susceptible to break, making the circuit more susceptible to permanent faults during the manufacturing process as well as during their lifetime. Coarse Grained Reconfigurable Architectures (CGRAs) have been used as an alternative to traditional architectures in an attempt to tolerate such faults due to its intrinsic hardware redundancy and high performance. This work proposes a fault tolerance mechanism in a CGRA in order to increase the architecture fault tolerance even considering a high fault rate. The proposed mechanism was added to the scheduler, which is the mechanism responsible for mapping instructions onto the architecture. The instruction mapping occurs at runtime, translating binary code without the need for recompilation. Furthermore, to allow faster implementation, instruction mapping is performed using a greedy module scheduling algorithm, which consists of a software pipeline technique for loop acceleration. The results show that, even with the proposed mechanism, the time for mapping instructions is still in order of microseconds. This result allows that instruction mapping process remains at runtime. In addition, a study was also carried out mapping scheduler rate. The results demonstrate that even at fault rates over 50% in functional units and interconnection components, the scheduler was able to map instructions onto the architecture in most of the tested applications.

Otimização do controle do diagrama de radiação de radares de varredura para rastreio de foguetes usando o método GAMMC para o Caso Planar (GAMMC-P)

Launching centers are designed for scientific and commercial activities with aerospace vehicles. Rockets Tracking Systems (RTS) are part of the infrastructure of these centers and they are responsible for collecting and processing the data trajectory of vehicles. Generally, Parabolic Reflector Radars (PRRs) are used in RTS. However, it is possible to use radars with antenna arrays, or Phased Arrays (PAs), so called Phased Arrays Radars (PARs). Thus, the excitation signal of each radiating element of the array can be adjusted to perform electronic control of the radiation pattern in order to improve functionality and maintenance of the system. Therefore, in the implementation and reuse projects of PARs, modeling is subject to various combinations of excitation signals, producing a complex optimization problem due to the large number of available solutions. In this case, it is possible to use offline optimization methods, such as Genetic Algorithms (GAs), to calculate the problem solutions, which are stored for online applications. Hence, the Genetic Algorithm with Maximum-Minimum Crossover (GAMMC) optimization method was used to develop the GAMMC-P algorithm that optimizes the modeling step of radiation pattern control from planar PAs. Compared with a conventional crossover GA, the GAMMC has a different approach from the conventional one, because it performs the crossover of the fittest individuals with the least fit individuals in order to enhance the genetic diversity. Thus, the GAMMC prevents premature convergence, increases population fitness and reduces the processing time. Therefore, the GAMMC-P uses a reconfigurable algorithm with multiple objectives, different coding and genetic operator MMC. The test results show that GAMMC-P reached the proposed requirements for different operating conditions of a planar RAV.

Estudo do efeito da radiação ionizante por feixe de elétrons sobre o polietileno de ultra alto peso molecular virgem e reciclado industrial

Dissertacao (Mestrado)

Radiação-x no diagnóstico em Medicina Dentária

A radiação-x foi descoberta há mais de uma centena de anos e com o avanço tecnológico diversas formas de aplicação têm vindo a ser descobertas. A utilização constante, devido à ajuda preciosa que estes dispositivos fornecem aos clínicos de Medicina Dentária, faz com que o paciente venha, de forma crescente, a ser exposto a este tipo de radiação. Este trabalho de revisão descritiva tem como principal propósito analisar os riscos, as formas de avaliação e de proteção da radiação-x, no âmbito do seu uso em Medicina Dentária. Para o efeito, realizou-se uma revisão da literatura, tendo-se recorrido ao motor de busca EBSCO host©, utilizando as frases boleanas: (X-ray risk OR Radiography risk OR Dental x-ray risk) AND (Dental Medicine OR Oral), foi substituída a palavra risk por “evaluation” e por “protection”. Desta pesquisa resultaram 82 documentos como referências bibliográficas. Esta revisão de literatura permitiu compreender a diferença entre radiação ionizante e não ionizante, quais os dispositivos utlizados na Medicina Dentária e o seu funcionamento geral, quais as unidades de medida da radiação, quais os riscos iminentes à exposição cumulativa e quais as suas consequências biológicas, perceber de que forma a legislação Portuguesa tem evoluído em matéria de radiação ionizante, quais as diversas formas de redução da dose absorvida pelo paciente e quais as medidas de proteção para os profissionais de saúde expostos à radiação ionizante.

Efeito de fatores ambientais e tolerância a herbicidas em três espécies de plantas daninhas da família Rubiaceae

The strong selection pressure exerted by intensive use of glyphosate in cultivated areas has selected populations of the Rubiaceae weed species Borreria latifolia (Aubl.) K.Shum. (broadleaf buttonweed), Galianthe chodatiana (Standl.) E.L. Cabral (galiante) and Richardia brasiliensis Gomes (Brazilian pusley) with differential sensitivity to this herbicide in the South region of Brazil. The control of these weeds with herbicides is troublesome and signals the need to incorporate management practices of ruderal flora and crops, more sustainable and that results in more efficient control for long-term. Therefore, it is very important to expand the information about their biology and management. This study aimed: (a) select efficient methods to overcome dormancy of B. latifolia and G. chodatiana and determine how they influence the kinetics of seeds germination; (b) analyze the effects of temperature, irradiance, pH, aluminum and salinity on seed germination and initial growth of the B. latifolia, G. chodatiana e R. brasiliensis seedlings; (c) evaluate tolerance to glyphosate levels in biotypes of B. latifolia, G. chodatiana e R. brasiliensis through dose-response curves and compare two methods to evaluate herbicidal control; (d) and evaluated the effectiveness of alternative herbicides in pre-emergence and in early and late post-emergence of the three species. The treatment with KNO3 2%/3h + gibberellic acid 400 ppm resulted in higher percentage of G. chodatiana seed germination. This treatment and also the dry heat (60°C/30 min) + KNO3 2%/3h were more effective in overcoming dormancy of B. latifolia. G. chodatiana and R. brasiliensis tolerate lower temperatures during the germination process, while B. latifolia tolerate higher temperatures. B. latifolia and R. brasiliensis are positive photoblastic while G. chodatiana is indifferent to the photoperiod. B. latifolia shows higher germination and early development in pH 3, while G. chodatiana and R. brasiliensis prefer pH range between 5 and 7. B. latifolia and G. chodatiana were more tolerant to the aluminum during the germination process than R. brasiliensis. Low salt levels were sufficient to reduce the seed germination of the three species. Some biotypes of B. latifolia and R. brasiliensis showed medium-high glyphosate tolerance, not being controlled by higher doses than recommended. The G. chodatiana specie was not controlled with the highest dose used, showing a high glyphosate tolerance. The sulfentrazone, s-metolachlor and saflufenacil herbicides sprayed in pre-emergence showed high efficacy both on B. latifolia and R. brasiliensis, while chlorimuron-ethyl and diclosulan were effective only on R. brasiliensis. In early post-emergence the fomesafen, lactofem and flumioxazin herbicides efficiently controlled plants of all species, while bentazon showed high efficacy only on B. latifolia. Noteworthy the susceptibility of the G. chodatiana specie for applications in early post-emergence, because the control effectiveness and the number of effective herbicides are reduced with increasing the plant age. Many treatments with tank mix or sequencial applications with glyphosate, were effective in controlling B. latifolia and R. brasiliensis plants in advanced stage of development.