Crônica dos Potenciais Vetor e Quântico.

Neste artigo, vamos apresentar o desenvolvimento histórico dos conceitos dos potenciais vetor e quântico formulados, respectivamente, por Maxwell e Bohm. Em suas concepções iniciais, eles foram considerados apenas como um artifício matemático. Contudo, enquanto o potencial vetor já apresenta uma grande evidência experimental (efeito Aharonov-Bohm) sobre a sua interpretação física, o potencial quântico ainda aguarda a sua, muito embora esse efeito e alguns resultados teóricos sinalizem a sua existência física. Este artigo já foi publicado na revista MensAgitat vol.1(2),pp.93- 108(2006) da Academia Roraimense e Paraense de Ciências. Está sendo publicado novamente como e-print no IFUSP para que ele tenha uma divulgação mais ampla e mais ágil pela internet.

Remarkable coordination behavior of alkyl isocyanides toward unsaturated vicinal frustrated P/B Lewis pairs

The conjugated frustrated phosphane/borane Lewis pairs formed by 1,1-carboboration of a substituted diphenylphosphino acetylene, undergo a synergistic 1,1-addition reaction to n-butyl isocyanide with formation of new B-C and P-C bonds to the former isonitrile carbon atom. Using tert-butyl isocyanide dynamic behaviour between the isocyanide-[B] adduct and the 1,1-addition product formation was observed in solution. The different modes of isocyanide binding to the FLPs in the solid state were characterized using X-ray crystal structure analyses and comprehensive 11B and 31P solid-state magicangle- spinning (MAS-) NMR experiments. The free FLP, the Lewis adduct at the borane group, and the cyclic product resulting from isocyanide addition to both reaction centers, can be differentiated via 11B and 31P isotropic chemical shifts, 11B nuclear electric quadrupole coupling constants, isotropic indirect 11B-31P spin-spin coupling constants, and 11B...31P internuclear distances measured by rotational echo double resonance.

Spin coherent states in NMR quadrupolar system: experimental and theoretical applications

Working with nuclear magnetic resonance (NMR) in quadrupolar spin systems, in this paper we transfer the concept of atomic coherent state to the nuclear spin context, where it is referred to as pseudonuclear spin coherent state (pseudo-NSCS). Experimentally, we discuss the initialization of the pseudo- NSCSs and also their quantum control, implemented by polar and azimuthal rotations. Theoretically, we compute the geometric phases acquired by an initial pseudo-NSCS on undergoing three distinct cyclic evolutions: (i) the free evolution of the NMR quadrupolar system and, by analogy with the evolution of the NMR quadrupolar system, that of (ii) single-mode and (iii) two-mode Bose-Einstein Condensate like system. By means of these analogies, we derive, through spin angular momentum operators, results equivalent to those presented in the literature for orbital angular momentum operators. The pseudo-NSCS description is a starting point to introduce the spin squeezed state and quantum metrology into nuclear spin systems of liquid crystal or solid matter.

Molecular origin of charge traps in polyfluorene-based semiconductors

The comprehensive control of morphology and structure is of extreme importance in semiconducting polymers when used as active layers in optoelectronic devices. In the work reported here, a systematic investigation of the structural and dynamical properties of poly(9,9-di-n-octyl-fluorene-alt-benzothiadiazole), known as F8BT, and their correlation with electrical properties is presented when the material is used as an active layer in optoelectronic devices. By means of X-ray diffraction, one observes that in thick layer films (thickness of about 4 μm) grown by drop-cast deposition, a solvent induced crystalline phase exists which evolves to a stable phase as the temperature is raised. This was not observed in thin films (thickness of about 250 nm) prepared by spin-coating within the investigated temperature range. By modeling the current-voltages characteristics of both thick and thin film devices, important information on the influence of crystallization on the trapping states could be drawn. Furthermore, the temperature dependence of the charge carrier mobility was found to be closely related to that of the molecular relaxation processes. The understanding of the nature of such molecular relaxations, measured by solid-state nuclear magnetic resonance methods, allows one to understand the importance of molecular relaxations and microstructure changes on the trap states of the system.

Classical bifurcation in a quadrupolar NMR system

The Josephson junction model is applied to the experimental implementation of classical bifurcation in a quadrupolar nuclear magnetic resonance system. There are two regimes, one linear and one nonlinear, which are implemented by the radio-frequency and the quadrupolar terms of the Hamiltonian of a spin system, respectively. These terms provide an explanation of the symmetry breaking due to bifurcation. Bifurcation depends on the coexistence of both regimes at the same time in different proportions. The experiment is performed on a lyotropic liquid crystal sample of an ordered ensemble of 133Cs nuclei with spin I = 7/2 at room temperature. Our experimental results confirm that bifurcation happens independently of the spin value and of the physical system. With this experimental spin scenario, we confirm that a quadrupolar nuclei system could be described analogously to a symmetric two-mode Bose-Einstein condensate.

Molecular dynamics of poly(Ethylene Glycol) intercalated in clay, studied using 13C solid-state NMR

In this study, Cross-Polarization Magic-angle Spinning CP/MAS, 2D Exchange, Centerband-Only Detection of Exchange (CODEX), and Separated-Local-Field (SLF) NMR experiments were used to study the molecular dynamics of poly(ethylene glycol) (PEG) inside Hectorite/PEG intercalation compounds in both single- and double-layer configurations. The results revealed that the overall amplitude of the motions of the PEG chain in the single-layer configuration is considerably smaller than that observed for the double-layer intercalation compound. This result indicates that the effect of having the polymer chain interacting with both clay platelets is to produce a substantial decrease in the motional amplitudes of those chains. The presence of these dynamically restricted segments might be explained by the presence of anchoring points between the clay platelets and the PEG oxygen atoms, which was induced by the Na+ cations. By comparing the PEG motional amplitudes of the double-layered nanocomposites composed of polymers with different molecular weights, a decrease in the motional amplitude for the smaller PEG chain was observed, which might also be understood using the presence of anchoring points.

ScPdZn and ScPtZn with YAlGe type structure: group-subgroup relation and 45Sc solid state NMR spectroscopy

The intermetallic compounds ScPdZn and ScPtZn were prepared from the elements by high-frequency melting in sealed tantalum ampoules. Both structures were refined from single crystal X-ray diffractometer data: YAlGe type, Cmcm, a = 429.53(8), b = 907.7(1), c = 527.86(1) pm, wR2 = 0.0375, 231 F2 values, for ScPdZn and a = 425.3(1), b = 918.4(2), c = 523.3(1) pm, wR2 = 0.0399, 213 F2 values for ScPtZn with 14 variables per refinement. The structures are orthorhombically distorted variants of the AlB2 type. The scandium and palladium (platinum atoms) build up ordered networks Sc3Pd3 and Sc3Pt3 (boron networks) which are slightly shifted with respect to each other. These networks are penetrated by chains of zinc atoms (262 pm in ScPtZn) which correspond to the aluminum positions, i.e. Zn(ScPd) and Zn(ScPt). The corresponding group-subgroup scheme and the differences in chemical bonding with respect to other AlB2-derived REPdZn and REPtZn compounds are discussed. 45Sc solid state NMR spectra confirm the single crystallographic scandium sites. From electronic band structure calculations the two compounds are found metallic with free electron like behavior at the Fermi level. A larger cohesive energy for ScPtZn suggests a more strongly bonded intermetallic than ScPdZn. Electron localization and overlap population analyses identify the largest bonding for scandium with the transition metal (Pd, Pt).

Caracterización geomagnética del sistema cónico de diques traquíticos de Tejeda (Gran Canaria)

[ES] En la cuenca de Tejeda (Gran Canaria) existe un sistema cónico de más de 500 diques de composición traquítica y fonolítica. La investigación se ha centrado en el estudio de las características geológicas y magnéticas de siete diques traquíticos (con texturas afaníticas y porfídicas) representativos del sistema cónico. El estudio de la "anisotropía de la susceptibilidad magnética" (ASM) en 84 cilindros de roca confirma que: 1) es una propiedad magnética medible en este tipo de materiales sálicos, 2) el flujo de magma traquítico no fue homogéneo en el conducto de cada dique, ni existe una tendencia cónica de los planos de flujo de magma en los diques estudiados hacia una cámara magmática profunda

La imagen de Gran Canaria como destino turístico

[ES] En la cuenca de Tejeda (Gran Canaria) existe un sistema cónico de más de 500 diques de composición traquítica y fonolítica. La investigación se ha centrado en el estudio de las características geológicas y magnéticas de siete diques traquíticos (con texturas afaníticas y porfídicas) representativos del sistema cónico. El estudio de la ?anisotropía de la susceptibilidad magnética? (ASM) en 84 cilindros de roca confirma que: 1) es una propiedad magnética medible en este tipo de materiales sálicos, 2) el flujo de magma traquítico no fue homogéneo en el conducto de cada dique, ni existe una tendencia cónica de los planos de flujo de magma en los diques estudiados hacia una cámara magmática profunda.

Efectos de los ejercicios de Pilates sobre el volumen muscular en la región lumbo-pélvica

Programa de doctorado: Actividad física, salud y rendimiento deportivo

Síndrome MAPE, heavy eye y esclerodermia

Paciente de 60 años de edad y sexo femenino con esclerodermia y miopía alta bilateral que consulta por estrabismo y ptosis palpebral. El estrabismo consiste en esotropía progresiva con hipotropía de ojo derecho (OD) asociado a miopía alta axial con gran tamaño del globo ocular medido por ecometría ultrasónica que conjuntamente con imágenes de Resonancia Magnética Nuclear (RMN) llevan al diagnóstico de Síndrome MAPE (Miopic Acquired Progressive Esotropia). La hipotropía se diagnostica como heavy eye (ojo pesado). El tratamiento del estrabismo mediante cirugía de retroceso de recto medio derecho con técnica de suturas ajustables corrigió la esotropía mientras que la normalización del trayecto del recto lateral descendido no mejoró la hipotropía en esta paciente. Ésta se compensó parcialmente con el plegamiento ajustable del recto superior. Persiste la ptosis palpebral causada por la esclerodermia.

Aprendiendo sobre imanes

En este trabajo, de características exploratorias, se estudia el tema de la interacción a distancia en el caso del magnetismo. Se discuten dos entrevistas realizadas, utilizando imanes, a un sujeto de 9 meses y a uno de 3 años. También se resumen los resultados de una pregunta referente a interacción magnética, tomada a alumnos de nivel secundario. Comentaremos el interés que despierta este tema en todas las edades, desde bebés hasta adolescentes, aunque, obviamente con diferentes características. Se discuten ciertas características de los resultados y las implicaciones para la enseñanza.

Aprendiendo sobre imanes

En este trabajo, de características exploratorias, se estudia el tema de la interacción a distancia en el caso del magnetismo. Se discuten dos entrevistas realizadas, utilizando imanes, a un sujeto de 9 meses y a uno de 3 años. También se resumen los resultados de una pregunta referente a interacción magnética, tomada a alumnos de nivel secundario. Comentaremos el interés que despierta este tema en todas las edades, desde bebés hasta adolescentes, aunque, obviamente con diferentes características. Se discuten ciertas características de los resultados y las implicaciones para la enseñanza.

Caracterización Dinámica de Partículas Magnéticas y su Uso en Aplicaciones Biomédicas

El uso de las partículas magnéticas ha venido a más durante los últimos 10 años. Lo anterior ha estado condicionado por factores como la amplia investigación en materiales a nivel atómico, los retos propuestos por las diferentes áreas de investigación donde los niveles nanométricos cobran importancia, la inherente innovación tecnológica que pueden aportar a la industria dichas escalas y finalmente, el impacto socioeconómico que pueden tener estos avances tecnológicos. Sin embargo, la traslación a la industria de los avances tecnológicos se ha visto limitada por la falta de estrategias, ya que el 88% del conocimiento se queda en Universidades y Centros de Investigación y el resto, 12%, pasa a la industria o es obtenido en ella. En este trabajo de investigación se ha tratado de completar el círculo de idea, conceptualización, generación de conocimiento, prototipo, prueba in vitro y prueba in vivo; todo ello para dejar el menor espacio posible entre Investigación e Industria. Se ha fabricado un recinto que permite la observación del comportamiento de las partículas magnéticas cuando están inmersas en un medio con viscosidad controlada y con una fuente magnética estática. De la observación experimental se han encontrado fenómenos magnéticos como la aglomeración y la autoorganización, que han sido aprovechados, no solo para ofrecer una solución alternativa a la corrección del desprendimiento de retina, sino también para promover las mejoras de métodos de separación y/o filtrado celular, ayuda en correcciones ortopédicas o en el diagnóstico y tratamiento de enfermedades degenerativas. Particularizando en la corrección del desprendimiento de retina, se ha desarrollado y patentado un Dispositivo Ocular cuya función es la de tapón del agujero retiniano, ayudando en la cicatrización de la retina. Dicho dispositivo ha sido evaluado en conejos albinos neozelandeses obteniéndose un éxito en la reaplicación de la retina del 80% y resultando su toxicidad en condición difusa tras evaluación anatomopatológica. Así mismo, el ferrofluido diseñado y fabricado se ha localizado en la zona de interacción magnética siempre y su disposición ha sido en el mayor de los casos en forma de placa pero también se han formado anillos; lo anterior no ha afectado en ningún sentido el éxito en la reaplicación de la retina. Por otro lado, no se han encontrado indicios de siderosis en la zona de interacción magnética, sus alrededores o el resto del globo ocular; ni las células han presentado apoptosis inducida por los materiales introducidos en el ojo. Sin embargo, se ha encontrado una fuerte necrosis inducida por la presión ejercida sobre la retina por el dispositivo ocular, evidenciando la necesidad de un mejor control de dicha presión. Tras la caracterización de los copos y la presión que éstos ejercen, se ha podido identificar que el dispositivo ocular se puede sintonizar para inducir una presión entre 0.5 y 2.5 mmHg; por tanto se puede vislumbrar que es posible minimizar la muerte celular causada en las células retinianas. Finalmente, tras la experimentación con conejos se ha observado que el dispositivo ocular resuelve los problemas inducidos por las siliconas o los gases e inclusive aporta ventajas competitivas de alto valor añadido como: no requerir de posiciones incómodas en el post-operatorio, no modifica las propiedades ópticas del ojo ya que no es necesario dejar silicona o gases en el interior del ojo, se pueden sellar múltiples agujeros retinianos, corrección de desprendimiento de retina inferior sin complicaciones asociadas, etc.; en definitiva mejora la calidad de vida domiciliaria del paciente además de solventar los problemas inducidos por las soluciones actuales. The using of magnetic particles has become more important during last 10 years. This event has been conditioned by several factors like a wide researching on materials at atomic level, the challenges proposed by different research areas where nanometric levels became important, the inherent technological innovation to the industry and finally, the socioeconomic impact of these kinds of technologies. However, the nanotechnological advances have not been well addressed to the industry since 88% of the acknowledge keeps on Universities and Research Centers, and the remaining 12% goes through the industry or is obtained in it. In this research work, we have tried to complete the entire process about idea, concept, acknowledge generation, prototyping and in vitro and in vivo testing; all to leave as little space as possible between Research and Industry. We have built an experimental hall which allows us the observation of magnetic particles' behavior when are immersing in a controlled viscous medium and under a static magnetic field. The experimental observation has been useful to identify and use two magnetic phenomena: agglomeration and self-organization; no only for retinal detachment, but also to improve cellular separation and/or filtered methods, orthopedic solutions or the diagnostic and treatment of degenerative diseases. Particularizing on retinal detachment, we have developed and patented an Ocular Device which its function is acting like a tampon of the retinal hole for helping with the scarring retina. The device has been evaluated in animals and the results show that we can achieve a success of 80% before rabbit’s death and non cell apoptosis, only necrosis, over the retina attached by the ocular device after anatomopathological evaluation. Also we have identified a diffuse toxicity after anatomopathological evaluation, so more experimenting must be proposed. Otherwise, the ferrofluid has been localized where the magnetic interaction area is located and its deposition has been in most cases plaque shape like but rings have also been observed; this has not affected in any way the successful reattachment of the retina. On the other hand, we have not found any evidence of siderosis in the magnetic interaction zone, near of or some other place of the ocular globe; and we did not find any apoptosis induced by the materials inserted within the eye. However full necrosis, exactly on the magnetic interaction zone, has been found and induced by the pressure exerted over the retina by the ocular device, evidencing the needing of its better control. After flakes’ characterization and its pressure exerted, we identified that the ocular device can be tuned in order to induce a pressure between 0.5 and 2.5 mmHg; therefore we can perceive that death caused to the retinal cells can be minimized. Finally, the experimentation has shown that the ocular device solves all problems induced by silicone or gases an even contributes with some other competitive advantages of high added value like: no uncomfortable postoperative positions, it does not modify any optical property of the eye because there is no needing of leaving silicone or gases inside the eye, many holes can be sealed, the inferior retinal detachment can be solve without any complications, etc.; definitively the ocular device improves patients’ quality of life.

Electromagnetic Instability Studies in Fusion Plasmas Edge

Este trabajo esta dedicado al estudio de las estructuras macroscópicas conocidas en la literatura como filamentos o blobs que han sido observadas de manera universal en el borde de todo tipo de dispositivos de fusión por confinamiento magnético. Estos filamentos, celdas convectivas elongadas a lo largo de las líneas de campo que surgen en el plasma fuertemente turbulento que existe en este tipo de dispositivos, parecen dominar el transporte radial de partículas y energía en la región conocida como Scrape-off Layer, en la que las líneas de campo dejan de estar cerradas y el plasma es dirigido hacia la pared sólida que forma la cámara de vacío. Aunque el comportamiento y las leyes de escala de estas estructuras son relativamente bien conocidos, no existe aún una teoría generalmente aceptada acerca del mecanismo físico responsable de su formación, que constituye una de las principales incógnitas de la teoría de transporte del borde en plasmas de fusión y una cuestión de gran importancia práctica en el desarrollo de la siguiente generación de reactores de fusión (incluyendo dispositivos como ITER y DEMO), puesto que la eficiencia del confinamiento y la cantidad de energía depositadas en la pared dependen directamente de las características del transporte en el borde. El trabajo ha sido realizado desde una perspectiva eminentemente experimental, incluyendo la observación y el análisis de este tipo de estructuras en el stellarator tipo heliotrón LHD (un dispositivo de gran tamaño, capaz de generar plasmas de características cercanas a las necesarias en un reactor de fusión) y en el stellarator tipo heliac TJ-II (un dispositivo de medio tamaño, capaz de generar plasmas relativamente más fríos pero con una accesibilidad y disponibilidad de diagnósticos mayor). En particular, en LHD se observó la generación de filamentos durante las descargas realizadas en configuración de alta _ (alta presión cinética frente a magnética) mediante una cámara visible ultrarrápida, se caracterizó su comportamiento y se investigó, mediante el análisis estadístico y la comparación con modelos teóricos, el posible papel de la Criticalidad Autoorganizada en la formación de este tipo de estructuras. En TJ-II se diseñó y construyó una cabeza de sonda capaz de medir simultáneamente las fluctuaciones electrostáticas y electromagnéticas del plasma. Gracias a este nuevo diagnóstico se pudieron realizar experimentos con el fin de determinar la presencia de corriente paralela a través de los filamentos (un parámetro de gran importancia en su modelización) y relacionar los dos tipos de fluctuaciones por primera vez en un stellarator. Así mismo, también por primera vez en este tipo de dispositivo, fue posible realizar mediciones simultáneas de los tensores viscoso y magnético (Reynolds y Maxwell) de transporte de cantidad de movimiento. ABSTRACT This work has been devoted to the study of the macroscopic structures known in the literature as filaments or blobs, which have been observed universally in the edge of all kind of magnetic confinement fusion devices. These filaments, convective cells stretching along the magnetic field lines, arise from the highly turbulent plasma present in this kind of machines and seem to dominate radial transport of particles and energy in the region known as Scrapeoff Layer, in which field lines become open and plasma is directed towards the solid wall of the vacuum vessel. Although the behavior and scale laws of these structures are relatively well known, there is no generally accepted theory about the physical mechanism involved in their formation yet, which remains one of the main unsolved questions in the fusion plasmas edge transport theory and a matter of great practical importance for the development of the next generation of fusion reactors (including ITER and DEMO), since efficiency of confinement and the energy deposition levels on the wall are directly dependent of the characteristics of edge transport. This work has been realized mainly from an experimental perspective, including the observation and analysis of this kind of structures in the heliotron stellarator LHD (a large device capable of generating reactor-relevant plasma conditions) and in the heliac stellarator TJ-II (a medium-sized device, capable of relatively colder plasmas, but with greater ease of access and diagnostics availability). In particular, in LHD, the generation of filaments during high _ discharges (with high kinetic to magnetic pressure ratio) was observed by means of an ultrafast visible camera, and the behavior of this structures was characterized. Finally, the potential role of Self-Organized Criticality in the generation of filaments was investigated. In TJ-II, a probe head capable of measuring simultaneously electrostatic and electromagnetic fluctuations in the plasma was designed and built. Thanks to this new diagnostic, experiments were carried out in order to determine the presence of parallel current through filaments (one of the most important parameters in their modelization) and to related electromagnetic (EM) and electrostatic (ES) fluctuations for the first time in an stellarator. As well, also for the first time in this kind of device, measurements of the viscous and magnetic momentum transfer tensors (Reynolds and Maxwell) were performed.