Coupling of magnetic, strain and electric polarization fields in the structure of multiferroic material

The comprehensive study on the coupling of magnetism, electrical polarization and the crystalline lattice with the off-stoichiometric effects in self-doped multiferroic hexagonal h-LuMnxO3±δ (0.92≤x≤1.12) ceramic oxides was carried out for the PhD work. There is a complex coupling of the three ferroic degrees. The cancelation of the magnetic moments of ions in the antiferromagnetic order, electric polarization with specific vortex/antivortex topology and lattice properties have pushed researchers to find out ways to disclose the underlying physics and chemistry of magneto-electric and magneto-elastic couplings of h-RMnO3 multiferroic materials. In this research work, self-doping of Lu-sites or Mn-sites of h-LuMnxO3±δ ceramics prepared via solid state route was done to pave a way for deeper understanding of the antiferromagnetic transition, the weak ferromagnetism often reported in the same crystalline lattices and the ferroelectric properties coupled to the imposed lattice changes. Accordingly to the aim of the PhD thesis, the objectives set for the sintering study in the first chapter on experimental results were two. First, study of sintering off-stoichiometric samples within conditions reported in the bibliography and also extracted from the phase diagrams of the LuMnxO3±δ, with a multiple firings ending with a last high temperature step at 1300ºC for 24 hours. Second, explore longer annealing times of up to 240 hours at the fixed temperature of 1300 ºC in a search for improving the properties of the solid solution under study. All series of LuMnxO3±δ ceramics for each annealing time were characterized to tentatively build a framework enabling comparison of measured properties with results of others available in literature. XRD and Rietveld refinement of data give the evolution the lattice parameters as a function to x. Shrinkage of the lattice parameters with increasing x values was observed, the stability limit of the solid solution being determined by analysis of lattice parameters. The evolution of grain size and presence of secondary phases have been investigated by means of TEM, SEM, EDS and EBSD techniques. The dependencies of grain growth and regression of secondary phases on composition x and time were further characterized. Magnetic susceptibility of samples and magnetic irreversibility were extensively examined in the present work. The dependency of magnetic susceptibility, Neel ordering transition and important magnetic parameters are determined and compared to observation in other multiferroics in the following chapter of the thesis. As a tool of high sensitivity to detect minor traces of the secondary phase hausmannite, magnetic measurements are suggested for cross-checking of phase diagrams. Difficulty of previous studies on interpreting the magnetic anomaly below 43 K in h-RMnO3 oxides was discussed and assigned to the Mn3O4 phase, with supported of the electron microscopy. Magneto-electric coupling where AFM ordering is coupled to dielectric polarization is investigated as a function of x and of sintering condition via frequency and temperature dependent complex dielectric constant measurements in the final chapter of the thesis. Within the limits of solid solubility, the crystalline lattice of off-stoichiometric ceramics was shown to preserve the magneto-electric coupling at TN. It represents the first research work on magneto-electric coupling modified by vacancy doping to author’s knowledge. Studied lattices would reveal distortions at the atomic scale imposed by local changes of x dependent on sintering conditions which were widely inspected by using TEM/STEM methods, complemented with EDS and EELS spectroscopy all together to provide comprehensive information on cross coupling of distortions, inhomogeneity and electronic structure assembled and discussed in a specific chapter. Internal interfaces inside crystalline grains were examined. Qualitative explanations of the measured magnetic and ferroelectric properties were established in relation to observed nanoscale features of h-LuMnxO3±δ ceramics. Ferroelectric domains and topological defects are displayed both in TEM and AFM/PFM images, the later technique being used to look at size, distribution and switching of ferroelectric domains influenced by vacancy doping at the micron scale bridging to complementary TEM studies on the atomic structure of ferroelectric domains. In support to experimental study, DFT simulations using Wien2K code have been carried out in order to interpret the results of EELS spectra of O K-edge and to obtain information on the cation hybridization to oxygen ions. The L3,2 edges of Mn is used to access the oxidation state of the Mn ions inside crystalline grains. In addition, rehybridization driven ferroelectricity is also evaluated by comparing the partial density of states of the orbitals of all ions of the samples, also the polarization was calculated and correlated to the off-stoichiometric effect.

Efeito da radiação micro-ondas na sinterização em fases sólida e líquida de pós de aço inoxidável 3I6L

Tese submetida à Universidade de Coimbra, Faculdade de Ciências e Tecnologia e aprovada em provas públicas para a obtenção do Grau de Doutor em Engenharia Mecânica (especialidade de Ciência dos Materiais)

Síntese de sensores, funcionalização de nanopartículas e fibras óticas para reconhecimento de aniões

O trabalho descrito nesta dissertação envolve a síntese e caracterização de novos macrociclos tetrapirrólicos e afins com potencial aplicação como quimiossensores de aniões, tanto em solução como quando suportados em diferentes materiais. As porfirinas e ftalocianinas ocupam um lugar de destaque nesta dissertação, pelo que no primeiro capítulo, é feita uma revisão bibliográfica acerca das suas metodologias de síntese bem como das suas principais características e aplicações, nomeadamente como quimiossensores de aniões. No segundo capítulo é discutida a síntese e caracterização dos compostos porfirínicos e ftalocianinicos com grupos amina ou poliamina, posteriormente utilizados como hospedeiros de aniões. Descrevem-se, pormenorizadamente, os métodos de síntese, purificação e caracterização estrutural dos diversos compostos sintetizados. No terceiro capítulo realizaram-se os estudos de complexação com aniões em solução e determinaram-se as respetivas constantes de afinidade. Os compostos sintetizados apresentam capacidade de interagir com diferentes aniões. As porfirinas testadas apresentam elevadas constantes de afinidade para o anião di-hidrogenofosfato, mesmo em soluções aquosas quando testadas com cristais piezoelétricos. No caso das ftalocianinas verificou-se que estas interagem com vários aniões e apresentam propriedades cromogénicas, podendo mesmo distinguir aniões cianeto em soluções contendo água. No quarto capítulo estudou-se a imobilização dos quimiossensores, que demonstraram maior eficácia nos estudos de reconhecimento em solução, em diferentes materiais. Primeiro foi estudada a imobilização dos quimiossensores em nanopartículas de sílica (com e sem núcleo magnético) e testada a sua capacidade como sensor de aniões em solução. Numa segunda parte foi estudada a imobilização em fibras óticas. Estas, além das suas excecionais propriedades físico-químicas, têm a vantagem de poderem ser integradas em diferentes estruturas e/ou equipamentos de análise. Na ultima parte desta dissertação encontra-se a descrição da síntese e caracterização de novos conjugados porfirina-C60-OligoDNA com potencial aplicação em transferência eletrónica. Foram sintetizados e caracterizados novos compostos porfirina-OligoDNA e C60-OligoDNA. Esta parte do trabalho foi realizada no “Institute of Advanced Energy” na Universidade de Quioto, Japão.

Critical magnetic elds in superconducting systems with semi-metallic bands

In this work, we study the Zeeman splitting effects in the parallel magnetic field versus temperature phase diagram of two-dimensional superconductors with one graphene-like band and the orbital effects of perpendicular magnetic fields in isotropic two-dimensional semi-metallic superconductors. We show that when parallel magnetic fields are applied to graphene and as the intraband interaction decreases to a critical value, the width of the metastability region present in the phase diagram decreases, vanishing completely at that critical value. In the case of two-band superconductors with one graphene-like band, a new critical interaction, associated primarily with the graphene-like band, is required in order for a second metastability region to be present in the phase diagram. For intermediate values of this interaction, a low-temperature first-order transition line bifurcates at an intermediate temperature into a first-order transition between superconducting phases and a second-order transition line between the normal and the superconducting states. In our study on the upper critical fields in generic semi-metallic superconductors, we find that the pair propagator decays faster than that of a superconductor with a metallic band. As result, the zero field band gap equation does not have solution for weak intraband interactions, meaning that there is a critical intraband interaction value in order for a superconducting phase to be present in semi-metallic superconductors. Finally, we show that the out-of-plane critical magnetic field versus temperature phase diagram displays a positive curvature, contrasting with the parabolic-like behaviour typical of metallic superconductors.

Desenvolvimento de equipamento para estimular a propriocepção utilizando ímãs permanentes

This study developed the Magnetic Proprioceptive Stimulator – MPS at the Technological Federal University of Parana - UTFPR to stimulate, record and quantify the proprioceptive activity of the shoulder joint, using permanent magnets. A pilot study was conducted to investigate the proprioceptive stimulation generated by MPS. The results of this study show that the magnetic and mechanical forces generated by permanent magnets can change the static and dynamic stability of the shoulder joint. The angular changes of the shoulder joint during the stimulation of proprioception were photographed, videotaped and analyzed by vector editing program. The joint movements caused by the action of the magnets were recorded by an optical sensor installed in the MPS and displayed in a graphical interface for analyzing the proprioceptive dynamics. The study concluded that the Magnetic Proprioceptive Stimulator is safe, effective to stimulate proprioception and features high economic viability.

Atividade β-D-N-Acetilglucosaminidásica de enzimas imobilizadas extraídas da Artemia franciscana e possíveis aplicações biotecnológicas

A β-D-N-acetilglucosaminidase extracted and partially isolated from crustacean Artemia franciscana by ammonium sulfate precipitation and filtration gel chromatography Bio Gel A 1.5m. the enzyme was immobilized on ferromagnetic Dacron yielding a insoluble active derivative with 5.0 units/mg protein and 10.35% of the soluble enzyme activity. β-D-N-acetilglucosaminidase-ferromagnetic Dacron was easily removed from the reaction mixture by a magnetic field, it was reused for ten times without loss in its activity. The ferromagnetic Dacron was better activated at pH 5.0. The particles visualized at scanning electron microscope (SEM) had presented different sizes, varying between 721nm and 100µm. Infra red confirmed immobilization on support, as showed by primary amino peaks at 1640 and 1560 cm-1 . The immobilize enzyme presented Km of 2.32 ± 0.48 mM and optimum temperature of 50°C. Bought presented the same thermal stable of the soluble enzyme and larger enzymatic activity at pH 5.5. β-D-N-acetilglucosaminidase-Dacron ferromagnético showed sensible for some íons as the silver (AgNO3), with loss of activity. The β-D-N acetilglucosaminidase activity for mercury chloride (HgCl2), whom is one of the most toxic substance joined in nature, it was presented activity already diminished at 0,01mM and lost total activity at 4mM, indicating sensitivity for this type of metal. β-D-N-acetilglucosaminidase-ferromagnetic Dacron showed degradative capacity on heparan sulfate, the enzyme still demonstrated degradative capacity on heparan sulphate, suggesting a possible application to produce fractions of this glycosaminoglycan

Nanoestruturas multicomponentes de CoFe2O4/Ag visando aplicações biológicas

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Física, Programa de Pós-Graduação em Física, 2015.

Remoción de la hemoglobina por adsorción sobre nanopartículas magnéticas de Fe3O4/TiO2

La remoción de la hemoglobina (Hb) por adsorción de la proteína sobre nanopartículas (Nps) magnéticas de Fe3O4/TiO2 (núcleo/coraza) aplicando un campo magnético externo, fue investigada mediante espectroscopia ultravioleta en el rango del ultravioleta y visible (UV-VIS). Durante la etapa de contacto de las Nps con la Hb se varió la concentración de las Nps y la temperatura, complementariamente durante la etapa de remoción del complejo Fe3O4/TiO2-Hb se varió la intensidad del campo magnético externo. Con una concentración inicial de Nps de 8 mg ml-1, el valor de la absorbancia del sobrenadante disminuye en un 11% con respecto a la solución inicial de Hb (0,8 g l-1) y al aumentar en un 50% la concentración de Nps, el valor disminuye hasta un 17%. Al incrementar la temperatura de 25 a 35ºC disminuye la adsorción de la Hb pero no se observa indicios de desnaturalización de la misma. Durante la etapa de remoción del complejo Fe3O4/TiO2-Hb, al incrementar la fuerza magnética se logra una caída en la intensidad de la absorbancia, casi un 30%. Finalmente, se determinó la demanda bioquímica de oxígeno (DBO5) de la solución inicial de Hb y del sobrenandante, el valor para la solución inicial de Hb fue de 100 mg ml-1 y los resultados obtenidos para todas las soluciones tratadas fueron inferiores (62 mg ml-1) verificando el impacto que tuvo el uso de las Nps magnéticas de Fe3O4/TiO2 en la remoción de la Hb.

Concepções de administração e administrador em tempos de capitalismo flexível: uma abordagem crítica

A tese trata de dois construtos sócio-históricos Administração e Administrador em face do capitalismo em sua fase flexível. Considerando as mudanças do capitalismo, o texto estabelece como objeto de estudo as concepções de Administração e Administrador, para o campo administrativo, na contemporaneidade. A tese é suportada por uma pesquisa de campo cujo objetivo foi compreender criticamente as concepções do campo administrativo sobre a Administração e o Administrador, em tempos de capitalismo flexível. Epistemologicamente, a pesquisa foi conduzida a partir da perspectiva crítica frankfurtiana, fundamentada em três pares categóricos dialéticos: (i) história versus naturalização; (ii) práxis social versus sistema; e (iii) alienação versus emancipação; privilegiando o pensamento crítico vinculado à primeira geração da Escola de Frankfurt. A literatura prevalente da área de Administração foi revisada mediada pelas duas questões ontológicas que suportam a tese: O que é Administração? e O que é Administrador? para autores como Taylor, Fayol, Drucker, Ohno, Deming, Champy e Mintzberg. Metodologicamente, foi realizada uma pesquisa integralmente qualitativa, com uso de três tipos de entrevistas: (i) entrevista narrativa com história de vida; (ii) entrevista com uso de elementos-estímulo; e (iii) entrevista narrativa ficcional. Para compreensão das narrativas, foi utilizada a técnica de análise hermenêutico-dialética. Os resultados indicam o predomínio da concepção pragmática-instrumental, no tocante à Administração, pela qual ela continua a ser pensada e discursada como uma ação tecnológica e teleológica, que utiliza saberes múltiplos e aprendizagens cambiantes como meios para alcance das finalidades do contexto organizacional mutante. Com relação ao Administrador, há a emergência da concepção estética para apresentá-lo, quando vinculado às organizações. Por esta concepção, há a migração do histórico estereótipo do Administrador controlador e vigilante para a representação do Administrador como um profissional performático. O segundo resultado, que se apresenta como o mais relevante em relação ao Administrador, é o da fuga da profissão. A partir dos pares categóricos dialéticos, esta tese propõe algumas sínteses provisórias críticas: (i) história-naturalização: os sujeitos tomam como naturais a organização empresarial e suas demandas, naturalizando as recentes mudanças que, entre outras coisas, reduzem os postos gerenciais; (ii) práxis social-sistema: pela concepção pragmática-instrumental, as experiências dos Administradores são concebidas a partir do confinamento funcionalista em uma organização-sistema; (iii) emancipação-alienação: tanto a forma naturalizada com que especificam as organizações e sua Administração quanto a práxis interrompida velada em uma experiência reificada mostram-se como fenômenos intrinsecamente e subjetivamente alienantes e contraemancipatórios. Por outro lado, através do movimento de fuga da profissão, os entrevistados parecem (re)significar o silêncio fundador da alienação associada à condição de Administrador: a de pensar como capital, e não se pensar como trabalho. Finalmente, o texto propõe que as possibilidades de emancipação deste profissional residem na tomada de consciência de sua condição como integrante da classe trabalhadora, mesmo em tempos de riscos e incertezas. Assumindo-se como trabalhador, o Administrador poderá lutar pelo seu trabalho, repensando-o em novos termos, em que as dimensões pragmáticas-instrumentais que envolvem sua profissão possam ser dosadas e sempre mediadas por conteúdos substantivos e emancipatórios

Desenvolvimento de solenóides para eletroválvulas hidráulicas

Os solenóides para eletroválvulas, em conjunto com outros produtos e equipamentos, permitem a automação dos sistemas de distribuição de águas não potáveis, como, por exemplo, em sistemas de rega. Deste modo é possível controlar diversos parâmetros, como o caudal e a pressão da água que passa na válvula, podendo estes ser fiscalizados à distância. Neste trabalho, foram desenvolvidos solenóides para acoplar a válvulas que se destinam à rega agrícola, comercializadas pela empresa JPrior, Fábrica de Plásticos, Lda. Para o efeito, foram definidos vários processos necessários para a criação de uma linha piloto de pré industrialização destes dispositivos. Etapas como a conceção do dispositivo, prototipagem, testes de temperatura, consumo de corrente, estabilidade eletromecânica e testes de desempenho associados a diferentes valores de pressão e de caudal de funcionamento, foram essenciais para este desenvolvimento, assim como, análises estruturais e morfológicas do material que constitui o núcleo dos solenóides. Além disso, procurou-se responder às necessidades do mercado numa perspetiva mais completa do que a existente. Para isso, foram produzidos dois tipos de solenóides de 24 V AC, com pressões máximas de funcionamento de 4 bar e de 12 bar.

Modern advances in glass-coated microwires: A significant distinction as a soft magnet

174 p.

Contributo para o parqueamento móvel de galinhas da raça Preta Lusitânica no controlo de infestantes em vinhas, pomares e hortas em Agricultura Biológica

Resumo O presente trabalho foi realizado com o objetivo de apresentar propostas de estruturas de parqueamento (elétrico e mecânico), para o controlo de infestantes com galinhas. No estudo usaram-se aves da raça Preta Lusitânica para controlar infestantes nas linhas da vinha em agricultura biológica. Na elaboração das propostas de parqueamento esteve sempre presente a obrigatoriedade de promover o bem-estar das aves e avaliar os possíveis constrangimentos e perturbações causados pelas estruturas de confinamento na manifestação dos comportamentos naturais das aves. O trabalho foi dividido em seis fases. A primeira fase do trabalho foi dedicada à definição das caraterísticas das estruturas de parqueamento. A segunda fase foi dedicada à apresentação das propostas de estruturas de parqueamento das galinhas. Na terceira fase foram realizados os testes de eficácia do parqueamento das galinhas; do controlo das infestantes no que se refere à durabilidade do efeito, comparativamente ao corte mecânico e ainda uma breve análise do comportamento das galinhas. Seguiu-se a análise dos resultados dos ensaios realizados e por último elaborámos um esboço de uma estrutura de parqueamento móvel  GMÓVEL  para que possa ser eficaz no confinamento das galinhas nas linhas e entrelinhas de vinhas e pomares e entrelinhas das hortas em agricultura biológica. Os resultados demonstraram que a proposta com cerca elétrica não foi eficaz no confinamento. O controlo com galinhas da raça Preta Lusitânica revelou-se o mais eficaz no controlo das infestantes e de efeito mais longo no que se refere ao tempo de regeneração dessas infestantes. Palavras-Chave: controlo de infestantes; galinhas; agricultura biológica; preta lusitânica. 2 Abstract The present work was carried out in order to present proposals for parking structures (electrical and mechanical), for weed control. In the study they used chickens of the breed “Preta Lusitânica” to control weeds in the rows of vines in organic farming. During the preparation of the parking proposals, was always present the obligation to promote birds welfare and assess the possible constraints and disturbances caused by the containment structures in birds natural behavior. The work was split into six phases. The first phase of work was devoted to defining the characteristics of parking structures. The second phase was devoted to the presentation of the proposal parking structures for chickens. In the third phase, chickens parking effectiveness tests were made; the weed control with regard to the durability of effect, compared to the mechanical cutting and also a brief analysis of chickens behaviour. The analysis of the results of tests was carried out and finally we made a sketch of the mobile parking structure - GMÓVEL - for it to be effective in the confinement of chickens in the rows and between lines of vineyards and orchards and between lines of gardens in Organic Farming. The results demonstrated that the electric fence proposal was not effective in confinement. The weed control, using the chickens of the breed “Preta Lusitânica”, was way more effective. The effect is longer too, in relation to the regeneration time of these weeds. Key-words: Weed control; Chickens; Organic Farming; Preta Lusitânica.

Diseño y evaluación de un vector adenoviral recombinante con un promotor sintético de respuesta a campos electromagnéticos

Los adenovirus recombinantes actualmente representan la opción más utilizada en terapia génica por su eficiencia de transducción, amplio tropismo celular y gran versatilidad en comparación con otros sistemas de transferencia de genes. De igual forma, el uso de un promotor sintético inducible por campos electromagnéticos (CEM) para la expresión del gen reportero de luciferasa ha sido utilizado como vacuna de ADN en ensayos in vitro e in vivo con resultados prometedores al momento de evaluar su respuesta ante la exposición a un campo magnético (CM). En el presente trabajo se sintetizó un fragmento poliA in silico para flanquear el promotor CEM y su gen reportero, aislándolo de la acción promotora e inhibitoria de las regiones ITR (Inverted Terminal Repeat) del genoma adenoviral. Este casete de expresión se introdujo en un plásmido acarreador que comparte regiones de recombinación homóloga con el plásmido poseedor del genoma adenoviral en el sistema comercial AdEasy. Las partículas adenovirales recombinantes AdCEM-Luc generadas fueron utilizadas para medir los niveles de luminiscencia a diferentes tiempos de transducción y de exposición al CM en células HEK 293. Los resultados obtenidos comprobaron la viabilidad del adenovector AdCEM-Luc para transducir células HEK 293, y además revelaron una correlación directa entre el tiempo de incubación y los niveles de luminiscencia. No obstante, no se encontró diferencia significativa en la luminiscencia obtenida ante la exposición o ausencia del CM, lo cual es atribuible a la permisividad en la expresión génica adenoviral de la línea celular HEK 293.

Random matrix theory eta aplikazioa kaos kuantikoan

[eus] Gradu amaierako lan honetan ausazko matrizeen teoriari, RMT-ri, buruzko sarrera orokor bat egiten da ondoren aplikazio fisiko bat emateko. Teoriaren aplikazioa egiteko Kaos kuantikoa deritzon fisikaren arloa erabiliko da. Lehenik eta behin, RMT-ren kontzeptu batzuk azalduko dira helburutzat lehen auzokideen distantziaren distribuzioaren espresio lortzea izanik. Izan ere, distribuzio honek erakutsiko baititu Kaosak kuantikoki uzten dituen aztarnak. Bigarren kapituluan, aplikazio fisikoa azalduko da. Lehenengo Kaosean RMT nola aplikatzen den ikusiko da, ondoren adibide batzuen bidez argituz, eremu magnetiko batean dagoen hidrogeno atomoa eta billar kuantikoak izenarekin ezagutzen diren sistemak, batik bat.

Obtenção de nanopartículas de hexaferrita de bário pelo método pechini

In this study barium hexaferrite was (general formulae BaFe12O19) was synthesized by the Pechini method under different conditions of heat treatment. Precursors like barium carbonate and iron nitrate were used. These magnetic ceramic, with magnetoplumbite type structure, are widely used as permanent magnet because of its excellent magnetic properties, such as: high Curie temperature, good magnetic anisotropy, high coercivity and corrosion resistance. The samples were characterized by thermal analysis (DTA and TG), X- ray Diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), Scanning Electron Microscopy (SEM) end Vibrating sample Magnetometer (VSM). The results confirm the expected phase, which was reinforced according to our analysis. A single phase powder at relatively high temperatures with particle sizes around 100 nm was obtained. The characteristic magnetic behavior one of the phases has been noted (probably superparamagnetic material), while another phase was identified as a ferrimagnetic material. The ferrimagnetic phase showed vortex configuration with two central and slightly inclined plateaus. In general, increase of heat treatment temperature and time, directly influenced the technological properties of the samples