Quantum theory of the far-off-resonance continuous-wave Raman laser: Heisenberg-Langevin approach

We present the quantum theory of the far-off-resonance continuous-wave Raman laser using the Heisenberg-Langevin approach. We show that the simplified quantum Langevin equations for this system are mathematically identical to those of the nondegenerate optical parametric oscillator in the time domain with the following associations: pump pump, Stokes signal, and Raman coherence idler. We derive analytical results for both the steady-state behavior and the time-dependent noise spectra, using standard linearization procedures. In the semiclassical limit, these results match with previous purely semiclassical treatments, which yield excellent agreement with experimental observations. The analytical time-dependent results predict perfect photon statistics conversion from the pump to the Stokes and nonclassical behavior under certain operational conditions.

Efeito da adição de óleo essencial de pimenta rosa (Schinus terebinthifolius Raddi) microencapsulado em queijo minas frescal

A pimenta rosa é o fruto da aroeira (Schinus terebinthifolius Raddi), uma planta nativa do Brasil. A extração e caracterização do seu óleo essencial viabiliza a sua utilização industrial. Este trabalho teve como objetivo avaliar o efeito da adição de óleo essencial de pimenta rosa em queijo Minas Frescal . Foram identificados 95,36% dos constituintes do óleo essencial, sendo o δ-careno-3 o componente majoritário. O óleo essencial de pimenta rosa apresentou características antioxidante (2,53 ± 0,28 μmols de trolox por mL de óleo) e antimicrobiana para o desenvolvimento de Staphylococcus aureus. Foi observado, no teste de difusão em ágar, a formação do halo de inibição de 1,35 ± 0,32 cm, e na análise de concentração inibitória mínima, o valor de 3,13%. O óleo essencial é sensível à degradação no meio em que se encontra, portanto necessita de processos tecnológicos para assegurar sua ação. Para proteger o óleo essencial foi realizada a microencapsulação por meio da secagem por spray dryer. O óleo foi microencapsulado utilizando três formulações com diferentes concentrações de goma arábica, maltodextrina e amido modificado como papel de parede. As microcápsulas obtidas foram analisadas quanto às suas características físico-químicas e morfológicas e foi selecionada uma formulação para posterior adição ao queijo Minas Frescal. A formulação com 5% de amido modificado, 10% de maltodextrina e 5% de goma arábica foi selecionada. Para definição da concentração de óleo essencial que foi utilzada no queijo, foi realizado teste sensorial de ordenação-preferência, visto que a concentração inibitória mínima (3,13%) era muito alta para ser utilizada nos queijos. A formulação com 0,01% de óleo essencial foi a preferida e utilizada para fabricação dos queijos. Foram elaborados e caracterizados os queijos controle (CO) e o queijo com adição das microcápsulas de óleo essencial de pimenta rosa (OEPR). Em relação às características físico-químicas, os queijos CO e OEPR só apresentaram diferença significativa em relação à umidade (P= 0,0021; α=0,05). O queijo OEPR teve boa aceitação sensorial com média de aceitação global de 7,6 ± 0,97, não apresentando diferença significativa, ao nível de 95% de confiança, do queijo controle (7,6 ± 1,18). Para avaliar a capacidade do óleo essencial de pimenta rosa microencapsulado em inibir o desenvolvimento de S. aureus, foram inoculadas nos queijos CO e OEPR concentrações iniciais de 106 UFG.g. Os queijos foram armazenados em BOD à temperatura de 4 ± 1 °C até realização das análises, que ocorreram nos tempos: 0, 3, 6, 9, 12, 15 e 30 dias. Houve redução de 1,53 ciclos Log no queijo adicionado de óleo essencial de pimenta rosa. De acordo com os resultados obtidos, conclui-se que o óleo essencial de pimenta rosa é uma alternativa viável de utilização em queijo Minas Frescal , devido ao seu potencial antioxidante, antimicrobiano e à sua aceitação sensorial.

Efeito da privação de sono paradoxal e do bloqueio da síntese da corticosterona sobre os limiares da reação de defesa induzida pela estimulação elétrica da matéria cinzenta periaquedutal e colículo superior

O Transtorno do pânico (TP) é um transtorno mental comum que afeta até 5% da população em algum momento da vida, sendo caracterizada pela presença de ataques de pânico (AP) recorrentes. Constitui uma psicopatologia que pode ser afetada pela privação do sono (PS), relação que ainda é pouco compreendida. Neste contexto, modelos experimentais de AP e de PS são ferramentas úteis na investigação dessa possível correlação, especialmente motivado pela crescente condição de privação de sono, que tem se tornado cada vez mais frequente na sociedade moderna. Assim, este estudo avaliou os efeitos da privação de sono paradoxal (PSP) sobre os limiares dos comportamentos defensivos induzidos por estimulação intracraniana (EI) da MCPD e CS de ratos num modelo experimental de AP, assim como verificou a influência da corticosterona sobre esses limiares. Foram utilizados 160 ratos Wistar machos (300g), organizados em 4 grupos com 40 animais cada, como se segue: Grupo Controle (CTR) submetido à EI, porém sem PSP; Grupo Privação (PRV), submetido à EI e privado por 96 horas; Grupo Privação + Bloqueio da corticosterona (PRB), submetido ao tratamento com metirapona, EI, e privado por 96 horas, e Grupo Controle + Bloqueio da corticosterona (CTB), submetido ao tratamento com metirapona e EI, porém sem privação de sono. Após 10 dias do implante cirúrgico intracraniano de eletrodo na MCPD e CS, os animais passaram por 5 sessões de estimulação, como se segue: 1ª (TRI) considerada triagem - imediatamente antes da privação, 2ª (P48) após 48h de privação, 3ª (P96) após 96h de privação, 4ª (R48) após 48h de retirada da privação e 5ª (R96) após 96h de retirada da privação. As curvas de limiares das respostas individuais de defesa obtidas nas várias sessões de estimulação da MCPD e CS (TRI, P48, P96, R48 e R96) dos ratos foram comparadas entre si, bem como as curvas de limiares de uma dada resposta nos diferentes grupos (CTR, PRV, CTB e PRB). Além disso, os níveis de corticosterona (CORT) foram dosados nas diferentes sessões de EI, e comparadas num mesmo grupo, bem como nos diferentes grupos. No grupo CTR, todos os comportamentos foram iguais em todas as sessões quando comparados à TRI, entretanto, nos animais privados (PRV), o limiar do galope (GLP) reduziu significativamente em R48 e R96, não ocorrendo xix alterações nos demais comportamentos. Em contraste, no grupo PRB, o Trote (TRT) aumentou a partir de P48, enquanto o GLP não foi alterado em nenhuma sessão de EI. Na comparação entre os grupos, em Salto (SLT), Micção (MIC), Exoftalmia (EXO), Imobilidade (IMO), Defecação (DEF), TRT e GLP, não sofreram alterações decorrentes da CORT produzida decorrente da PSP, sugerindo que a corticosterona não altera os comportamentos defensivos característicos do Ataque de Pânico. Em adição, tais resultados sugerem que os efeitos tardios da PSP sobre os limiares de GLP possivelmente se devam a mecanismos neuroquímicos tempo-dependente.

Electrospun silk-elastin-like fiber mats for tissue engineering applications

Protein-based polymers are present in a wide variety of organisms fulfilling structural and mechanical roles. Advances in protein engineering and recombinant DNA technology allow the design and production of recombinant protein-based polymers (rPBPs) with an absolute control of its composition. Although the application of recombinant proteins as biomaterials is still an emerging technology, the possibilities are limitless and far superior to natural or synthetic materials, as the complexity of the structural design can be fully customized. In this work, we report the electrospinning of two new genetically engineered silk-elastin-like proteins (SELPs) consisting of alternate silk- and elastin-like blocks. Electrospinning was performed with formic acid and aqueous solutions at different concentrations without addition of further agents. The size and morphology of the electrospun structures was characterized by scanning electron microscopy showing to be dependent of concentration and solvent used. Treatment with air saturated with methanol was employed to stabilize the structure and promote water insolubility through a time-dependent conversion of random coils into β-sheets (FTIR). The resultant methanol-treated electrospun mats were characterized for swelling degree (570-720%), water vapour transmission rate (1083 g/m2/day) and mechanical properties (modulus of elasticity of ~126 MPa). Furthermore, the methanol-treated SELP fiber mats showed no cytotoxicity and were able to support adhesion and proliferation of normal human skin fibroblasts. Adhesion was characterized by a filopodia-mediated mechanism. These results demonstrate that SELP fiber mats can provide promising solutions for the development of novel biomaterials suitable for tissue engineering applications.

Polymer indentation with mesoscopic molecular dynamics

Indentation tests are used to determine the hardness of a material, e.g., Rockwell, Vickers, or Knoop. The indentation process is empirically observed in the laboratory during these tests; the mechanics of indentation is insufficiently understood. We have performed first molecular dynamics computer simulations of indentation resistance of polymers with a chain structure similar to that of high density polyethylene (HDPE). A coarse grain model of HDPE is used to simulate how the interconnected segments respond to an external force imposed by an indenter. Results include the time-dependent measurement of penetration depth, recovery depth, and recovery percentage, with respect to indenter force, indenter size, and indentation time parameters. The simulations provide results that are inaccessible experimentally, including continuous evolution of the pertinent tribological parameters during the entire indentation process.

Análise comparativa dos modelos regulamentares de previsão da retracção do betão

A adequada previsão do comportamento diferido do betão, designadamente da retracção, é essencial no projecto de uma obra de grandes dimensões, permitindo conceber, dimensionar e adoptar as disposições construtivas para um comportamento estrutural que satisfaça os requisitos de segurança, utilização e durabilidade. O actual momento é marcado por uma transição em termos da regulamentação de estruturas, com a eminente substituição da regulamentação nacional por regulamentação europeia. No caso das estruturas de betão, o Regulamento de Estruturas de Betão Armado e Pré-Esforçado (REBAP), em vigor desde 1983, será substituído pelo Eurocódigo 2. Paralelamente, a Federation International du Betón publicou o Model Code 2010 (MC2010), um documento que certamente terá forte influência na evolução da regulamentação das estruturas de betão. Neste contexto, o presente trabalho tem como objectivo estabelecer uma comparação entre os diferentes modelos de previsão da retracção incluídos nos documentos normativos referidos, identificando as principais diferenças e semelhanças entre eles e quantificando a influência dos diferentes factores considerados na sua formulação, de forma a avaliar o impacto que a introdução destes modelos de previsão irá ter no projecto de estruturas de betão. Com o propósito de aferir a forma como estes modelos reflectem a realidade do fenómeno em estudo, procedeu-se à aplicação destes modelos de previsão ao betão de duas obras cujo comportamento estrutural é observado pelo LNEC, concretamente a ponte Miguel Torga, sobre o rio Douro, na Régua, e a ponte sobre o rio Angueira, no distrito de Bragança. Em ambas as obras tinha sido efectuada a caracterização in situ da retracção, tendo-se comparado os valores experimentais assim obtidos com os valores provenientes da aplicação dos modelos de previsão considerados neste trabalho. Finalmente são apresentadas algumas conclusões obtidas com o trabalho desenvolvido nesta dissertação, bem como algumas sugestões para desenvolvimentos futuros.

Non-selective optical wavelength-division multiplexing devices based on a-SiC:H multilayer heterostuctures

In this paper we present results on the optimization of multilayered a-SiC:H heterostructures for wavelength-division (de) multiplexing applications. The non selective WDM device is a double heterostructure in a glass/ITO/a-SiC:H (p-i-n) /a-SiC:H(-p) /a-Si:H(-i')/a-SiC:H (-n')/ITO configuration. The single or the multiple modulated wavelength channels are passed through the device, and absorbed accordingly to its wavelength, giving rise to a time dependent wavelength electrical field modulation across it. The effect of single or multiple input signals is converted to an electrical signal to regain the information (wavelength, intensity and frequency) of the incoming photogenerated carriers. Here, the (de) multiplexing of the channels is accomplished electronically, not optically. This approach offers advantages in terms of cost since several channels share the same optical components; and the electrical components are typically less expensive than the optical ones. An electrical model gives insight into the device operation.

Detection of Change in Fluorescence Between Reactive Cyan and the Yellow Fluorophores Using a-SiC:H Multilayer Transducers

The transducer consists of a semiconductor device based on two stacked -i-n heterostructures that were designed to detect the emissions of the fluorescence resonance energy transfer between fluorophores in the cyan (470 nm) and yellow (588 nm) range of the spectrum. This research represents a preliminary study on the use of such wavelength-sensitive devices as photodetectors for this kind of application. The device was characterized through optoelectronic measurements concerning spectral response measurements under different electrical and optical biasing conditions. To simulate the fluorescence resonance energy transfer (FRET) pairs, a chromatic time-dependent combination of cyan and yellow wavelengths was applied to the device. The generated photocurrent was measured under reverse and forward bias to read out the output photocurrent signal. A different wavelength-biasing light was also superimposed. Results show that under reverse bias, the photocurrent signal presents four separate levels, each one assigned to the different wavelength combinations of the FRET pairs. If a blue background is superimposed, the yellow channel is enhanced and the cyan suppressed, while under red irradiation, the opposite behavior occurs. So, under suitable biasing light, the transducer is able to detect separately the cyan and yellow fluorescence pairs. An electrical model, supported by a numerical simulation, supports the transduction mechanism of the device.

Economic burden of expected epidemiological changes in diseases related to tobacco, Mexico

OBJECTIVE: To determine health care costs and economic burden of epidemiological changes in diseases related to tobacco consumption. METHODS: A time-series analysis in Mexico (1994-2005) was carried out on seven health interventions: chronic obstructive pulmonary diseases, lung cancer with and without surgical intervention, asthma in smokers and non-smokers, full treatment course with nicotine gum, and full treatment course with nicotine patch. According with Box-Jenkins methodology, probabilistic models were developed to forecast the expected changes in the epidemiologic profile and the expected changes in health care services required for selected interventions. Health care costs were estimated following the instrumentation methods and validated with consensus technique. RESULTS: A comparison of the economic impact in 2006 vs. 2008 showed 20-90% increase in expected cases depending on the disease (p<0.05), and 25-93% increase in financial requirements (p<0.01). The study data suggest that changes in the demand for health services for patients with respiratory diseases related to tobacco consumption will continue showing an increasing trend. CONCLUSIONS: In economic terms, the growing number of cases expected during the study period indicates a process of internal competition and adds an element of intrinsic competition in the management of preventive and curative interventions. The study results support the assumption that if preventive programs remain unchanged, the increasing demands for curative health care may cause great financial and management challenges to the health care system of middle-income countries like Mexico.

Optical processing devices based on a-SiCH multilayer architectures

Red, green and blue optical signals were directed to an a-SiC:H multilayered device, each one with a specific transmission rate. The combined optical signal was analyzed by reading out, under different applied voltages, the generated photocurrent. Results show that when a chromatic time dependent wavelength combination with different transmission rates irradiates the multilayered structure, the device operates as a tunable wavelength filter and can be used in wavelength division multiplexing systems for short range communications. An application to fluorescent proteins detection is presented. (C) 2010 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim

A resolução de problemas e o cálculo mental na educação pré-escolar e no ensino do 1.º ciclo do ensino básico: uma reflexão em contexto de estágio

Mestrado (PES II), Educação Pré-Escolar e Ensino do 1º Ciclo do Ensino Básico, 1 de Julho de 2014, Universidade dos Açores.

FMRI 3D registration based on Fourier space subsets using neural networks

In this work, we present a neural network (NN) based method designed for 3D rigid-body registration of FMRI time series, which relies on a limited number of Fourier coefficients of the images to be aligned. These coefficients, which are comprised in a small cubic neighborhood located at the first octant of a 3D Fourier space (including the DC component), are then fed into six NN during the learning stage. Each NN yields the estimates of a registration parameter. The proposed method was assessed for 3D rigid-body transformations, using DC neighborhoods of different sizes. The mean absolute registration errors are of approximately 0.030 mm in translations and 0.030 deg in rotations, for the typical motion amplitudes encountered in FMRI studies. The construction of the training set and the learning stage are fast requiring, respectively, 90 s and 1 to 12 s, depending on the number of input and hidden units of the NN. We believe that NN-based approaches to the problem of FMRI registration can be of great interest in the future. For instance, NN relying on limited K-space data (possibly in navigation echoes) can be a valid solution to the problem of prospective (in frame) FMRI registration.

Optimização da estação de tratamento de águas residuais de Crestuma

O presente trabalho, elaborado entre Fevereiro e Julho de 2011, pretendeu analisar o impacto de algumas estratégias de optimização, adoptadas no âmbito da gestão de processo. As soluções estudadas tiveram como objectivo fazer face a alguns problemas de funcionamento da estação de tratamento de águas residuais (ETAR) de Crestuma, com recurso aos meios existentes. Para esse efeito foi realizada uma análise ao histórico dos registos de exploração referentes ao período de Janeiro de 2008 a Julho de 2011, pois foi considerado que este seria o período necessário para a análise e apuramento de resultados conclusivos. A ETAR fica situada na freguesia de Crestuma, actualmente com 2619 habitantes, localizada na confluência do regato de Vessadas com o rio Douro. Destina-se a tratar as águas residuais provenientes do sistema de drenagem de três localidades, S. Fioso, S. Picoto e S. Vessada, contribuindo para a despoluição do rio Douro. Genericamente, a ETAR tem apresentado um desempenho bastante satisfatório, respeitando os valores limites de emissão previstos na legislação actual (Decreto-Lei 152/97). A permanência de grandes quantidades de lama no processo, associada a uma elevada idade das lamas, está na origem da sua má sedimentabilidade, dificultando, por sua vez, a sua remoção do sistema. Com objectivo de se conseguir remover as lamas biológicas de uma forma mais eficiente, foi adoptada uma estratégia que compreendeu duas etapas. Com a finalidade de melhorar a sedimentabilidade, numa primeira etapa foi introduzido no processo um produto biológico, composto essencialmente por fungos, comercialmente conhecido por Optibiom 7450L. Com vista a obter-se uma maior eficiência na desidratação das lamas, a segunda etapa consistiu na substituição do polímero usado na lama espessada, por outro, de composição diferente, comercialmente conhecido por Easy 6040. Com as alterações introduzidas, foi possível obter um melhor controlo do processo e convergir para parâmetros de funcionamento mais próximos dos valores referidos na bibliografia. As alterações mais relevantes foram verificadas nos valores de sólidos suspensos totais (SST) no reactor biológico e na recirculação, tendo-se obtido valores médios de 3846 e 9716 mg/L, respectivamente (correspondendo a valores anteriores ao tratamento de 5301 e 7430 mg/L). Assim, a razão entre as concentrações de SST na corrente de recirculação e no reactor biológico passou de 1,4 para 2,6. A idade das lamas diminuiu de 42 para 36 dias com a adição do polímero Easy 6040 e o índice volumétrico de lamas apresentou uma redução, de 134 mL/g para 100 mL/g, o que se traduziu numa melhor sedimentabilidade das lamas. Desta forma, obteve-se uma diminuição de 33,3% no volume de lama produzida por m3 de afluente tratado, bem como uma redução de 27% no número de horas de funcionamento da centrífuga e um decréscimo ligeiro no consumo global de energia da ETAR (0,89%). Conclui-se que as alterações introduzidas no processo, adição de um produto biológico composto por fungos (Optibiom 7450L) e substituição do polímero usado na lama espessada por outro de composição diferente (Easy 6040), conduziram a uma melhoria no funcionamento do tratamento biológico da ETAR de Crestuma.

Reabilitação energética de um edifício de índole cultural: Centro Cultural de Belém

Dissertação de Natureza Científica para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil na Área de Especialização de Edificações

Chromatographic techniques for the determination of free phenol in foundry resins

Phenol is a toxic compound present in a wide variety of foundry resins. Its quantification is important for the characterization of the resins as well as for the evaluation of free contaminants present in foundry wastes. Two chromatographic methods, liquid chromatography with ultraviolet detection (LC-UV) and gas chromatography with flame ionization detection (GC-FID), for the analysis of free phenol in several foundry resins, after a simple extraction procedure (30 min), were developed. Both chromatographic methods were suitable for the determination of phenol in the studied furanic and phenolic resins, showing good selectivity, accuracy (recovery 99–100%; relative deviations <5%), and precision (coefficients of variation <6%). The used ASTM reference method was only found to be useful in the analysis of phenolic resins, while the LC and GC methods were applicable for all the studied resins. The developed methods reduce the time of analysis from 3.5 hours to about 30 min and can readily be used in routine quality control laboratories.