Fundamentos da exploração de petróleo e gás natural e análise geoeconômica da matriz energética brasileira atual e projeções futuras

A análise da matriz energética mundial, assim como a brasileira, nos mostra que o gás natural representará em breve um importante insumo energético favorecendo a balança de pagamentos nacional, visto que o gás poderá ser usado tanto para consumo interno, quanto para exportação. O aumento das reservas nacionais de hidrocarbonetos se deve ao desenvolvimento de tecnologias, que favoreceram o conhecimento das bacias brasileiras quanto ao seu potencial produtor de combustíveis fósseis, permitindo a descoberta de novas jazidas. O amadurecimento do mercado nacional quanto ao consumo de gás natural passa pela construção de uma infraestrutura robusta, eficiente e que possibilite a captação, o armazenamento e distribuição do mesmo. O Brasil tem todos os requisitos necessários para adentrar ao seleto grupo de países exportadores de hidrocarbonetos, a descoberta do Pré-sal tende a incrementar a importância do gás natural para o país. Ao final do trabalho são descritos cenários futuros (quanto o consumo de energéticos), onde se vê que o consumo de energia para os próximos anos crescerá a taxas superiores as das duas últimas décadas. Análise destes cenários permite antecipar o interesse de futuros investimentos no desenvolvimento do conhecimento geológico para áreas promissoras.

A variational framework for spectral discretization of the density matrix in Kohn Sham density functional theory

Kohn-Sham density functional theory (KSDFT) is currently the main work-horse of quantum mechanical calculations in physics, chemistry, and materials science. From a mechanical engineering perspective, we are interested in studying the role of defects in the mechanical properties in materials. In real materials, defects are typically found at very small concentrations e.g., vacancies occur at parts per million, dislocation density in metals ranges from $10^{10} m^{-2}$ to $10^{15} m^{-2}$, and grain sizes vary from nanometers to micrometers in polycrystalline materials, etc. In order to model materials at realistic defect concentrations using DFT, we would need to work with system sizes beyond millions of atoms. Due to the cubic-scaling computational cost with respect to the number of atoms in conventional DFT implementations, such system sizes are unreachable. Since the early 1990s, there has been a huge interest in developing DFT implementations that have linear-scaling computational cost. A promising approach to achieving linear-scaling cost is to approximate the density matrix in KSDFT. The focus of this thesis is to provide a firm mathematical framework to study the convergence of these approximations. We reformulate the Kohn-Sham density functional theory as a nested variational problem in the density matrix, the electrostatic potential, and a field dual to the electron density. The corresponding functional is linear in the density matrix and thus amenable to spectral representation. Based on this reformulation, we introduce a new approximation scheme, called spectral binning, which does not require smoothing of the occupancy function and thus applies at arbitrarily low temperatures. We proof convergence of the approximate solutions with respect to spectral binning and with respect to an additional spatial discretization of the domain. For a standard one-dimensional benchmark problem, we present numerical experiments for which spectral binning exhibits excellent convergence characteristics and outperforms other linear-scaling methods.

Preparação e avaliação biocida de compósitos à base de resinas reticuladas contendo nanopartículas de prata

Neste trabalho, foram utilizadas três resinas reticuladas comerciais de troca iônica e caráter ácido à base de estireno e divinilbenzeno: AmberliteGT73 da Rohm and Haas Co. com grupo tiol, Lewatit VPOC1800 da Bayer Co. com grupo sulfônico e Amberlyst 15WET da Rohm and Haas Co. também com grupo sulfônico. As citadas resinas comerciais foram escolhidas por apresentarem grande capacidade de troca iônica, estabilidade e grupos funcionais de interesse para a introdução de íons Ag+. As resinas foram tratadas com ácido clorídrico para garantir as formas ácidas de seus grupos funcionais e em seguida a redução dos íons Ag+, provenientes de solução de nitrato de prata, foi realizada in situ pela hidroxilamina em presença de solução protetora de colóide composta por 2-hidróxi-etil-celulose e gelatina 1:1. Alguns parâmetros foram modificados durante a redução dos íons Ag+ a Ag0, como por exemplo, o tempo de adição da solução redutora de hidroxilamina, a solução utilizada para controle do pH, e condições do repouso após o controle do pH. Após a incorporação das nanopartículas de prata, tanto as resinas comerciais quanto o produto final foram caracterizados por titulometria, fluorescência de raios-x, análise termogravimétrica, análise elementar, grau de inchamento, difração de raios-x, microscopias ótica e eletrônica. A avaliação da atividade biocida foi realizada através do método da contagem em placas utilizando-se uma cepa de Escherichia Coli ATCC25922TM em concentrações de 103 a 107 células/mL. Todos os compósitos obtidos mostraram atividade bactericida significante, sendo que foi possível perceber que a ação bactericida dos compósitos está relacionada com a presença de prata na forma metálica e a características como tamanho, formato e dispersão das partículas na matriz polimérica. Para efeito de comparação, foram realizados ensaios bactericidas com os copolímeros de partida e assim foi comprovado que a ação bactericida pôde ser atribuída somente às nanopartículas de prata

ABCD matrix for reflection and refraction of Gaussian beams at the surface of a parabola of revolution

We report the formulation of an ABCD matrix for reflection and refraction of Gaussian light beams at the surface of a parabola of revolution that separate media of different refractive indices based on optical phase matching. The equations for the spot sizes and wave-front radii of the beams are also obtained by using the ABCD matrix. With these matrices, we can more conveniently design and evaluate some special optical systems, including these kinds of elements. (c) 2005 Optical Society of America

Simple ABCD matrix method for evaluating optical coupling system of laser diode to single-mode fiber with a lensed-tip

In this paper, we present a simple technique to determine the coupling efficiency between a laser diode and a lensed-tip based on the ABCD transformation matrix method. We have compared our analysis technique to that of previous work and have found that the presented method is reliable in predicting the coupling efficiency of lensed-tip and has the advantage of simplicity of coupling efficiency calculation even by a pocket calculator. The results can be useful for designing coupling optics. (c) 2005 Elsevier GmbH. All rights reserved.

On the distribution of the signs of the conjugates of the cyclotomic units in the maximal real subfield of the qth cyclotomic field, q A prime

Let F = Ǫ(ζ + ζ ^–1) be the maximal real subfield of the cyclotomic field Ǫ(ζ) where ζ is a primitive qth root of unity and q is an odd rational prime. The numbers u₁=-1, u_k=(ζ^k-ζ^-k)/(ζ-ζ^-1), k=2,…,p, p=(q-1)/2, are units in F and are called the cyclotomic units. In this thesis the sign distribution of the conjugates in F of the cyclotomic units is studied.

Let G(F/Ǫ) denote the Galoi's group of F over Ǫ, and let V denote the units in F. For each σϵ G(F/Ǫ) and μϵV define a mapping sgn_σ: V→GF(2) by sgn_σ(μ) = 1 iff σ(μ) ˂ 0 and sgn_σ(μ) = 0 iff σ(μ) ˃ 0. Let {σ₁, ... , σ_p} be a fixed ordering of G(F/Ǫ). The matrix M_q=(sgn_σj(v_i) ) , i, j = 1, ... , p is called the matrix of cyclotomic signatures. The rank of this matrix determines the sign distribution of the conjugates of the cyclotomic units. The matrix of cyclotomic signatures is associated with an ideal in the ring GF(2) [x] / (x^p+ 1) in such a way that the rank of the matrix equals the GF(2)-dimension of the ideal. It is shown that if p = (q-1)/ 2 is a prime and if 2 is a primitive root mod p, then M_q is non-singular. Also let p be arbitrary, let ℓ be a primitive root mod q and let L = {i | 0 ≤ i ≤ p-1, the least positive residue of defined by ℓⁱ mod q is greater than p}. Let H_q(x) ϵ GF(2)[x] be defined by H_q(x) = g. c. d. ((Σ xⁱ/I ϵ L) (x+1) + 1, x^p + 1). It is shown that the rank of M_q equals the difference p - degree H_q(x).

Further results are obtained by using the reciprocity theorem of class field theory. The reciprocity maps for a certain abelian extension of F and for the infinite primes in F are associated with the signs of conjugates. The product formula for the reciprocity maps is used to associate the signs of conjugates with the reciprocity maps at the primes which lie above (2). The case when (2) is a prime in F is studied in detail. Let T denote the group of totally positive units in F. Let U be the group generated by the cyclotomic units. Assume that (2) is a prime in F and that p is odd. Let F₍₂₎ denote the completion of F at (2) and let V₍₂₎ denote the units in F₍₂₎. The following statements are shown to be equivalent. 1) The matrix of cyclotomic signatures is non-singular. 2) U∩T = U². 3) U∩F²₍₂₎ = U². 4) V₍₂₎/ V₍₂₎² = ˂v₁ V₍₂₎²˃ ʘ…ʘ˂v_p V₍₂₎²˃ ʘ ˂3V₍₂₎²˃.

The rank of M_q was computed for 5≤q≤929 and the results appear in tables. On the basis of these results and additional calculations the following conjecture is made: If q and p = (q -1)/ 2 are both primes, then M_q is non-singular.

DEVELOPMENT AND APPLICATIONS OF TIME-DEPENDENT DENSITY MATRIX FUNCTIONAL THEORY

En esta tesis estudiamos las teorías sobre la Matriz Densidad Reducida (MDR) como un marco prometedor. Nos enfocamos sobre esta teorías desde dos aspectos: Primero, usamos algunos modelos sencillos hechos con dos partículas las cuales estan armónicamente confinadas como una base para ilustrar la utilidad de la matriz densidad. Para tales sistemas, usamos la MDR de un cuerpo para calcular algunas cantidades de interés tales como densidad de momentum. Posteriormente obtenemos los orbitales naturales y su número de ocupación para algunos de los modelos, y en uno de los casos expresamos la MDR de dos cuerpos de manera exacta en términos de la MDR de un cuerpo. También usamos el teorema diferencial del virial para establecer una descripción unificada de la familia entera de estos sistemas modelo en términos de la densidad. En la seguna parte cambiamos a casos fuera del equilibrio y analizamos la así llamada jerarquía BBGKY de ecuaciones para describir la evolución temporal de un sistema de muchos cuerpos en términos de sus MDRs (a todos los órdenes). Proveemos un exhaustivo estudio de los desafíos y problemas abiertos ligados a la truncación de tales jerarquías de ecuaciones para hacerlas aplicables. Restringimos nuestro análisis a la evolución acoplada de la MDR de uno y dos cuerpos, donde los efectos de correlación de alto orden estan embebidos dentro de la aproximación usada para cerrar las ecuaciones. Probamos que dentro de esta aproximación, el número de electrones y la energía total se conservan, sin importar la aproximación usada. Luego, demostramos que aplicando los esquemas de truncación de estado base para llevar los electrones a comportamientos indeseables y no físicos, tales como la violación e incluso la divergencia en la densidad electrónica local, tanto en regímenes correlacionados débiles y fuertes.