Caracterização de polímeros unidimensionais (Poliacetileno, Poliazina e Poliazoeteno) através de cálculos espectroscópicos e transporte eletrônico

Neste trabalho é apresentado um estudo teórico da base neutro e bipolaron e estados excitados de moléculas a partir de polímeros isoeletrônicos compostos pelo Poliacetileno, Poliazina e Poliazoeteno. Os resultados obtidos, utilizando metodologia DFT e ab initio, revelam que uma boa descrição dos defeitos pode ser importante na investigação da transição isolante-metal de polímeros quase-unidimensional indicando um comportamento metálico em torno do nível de Fermi, como mecanismo de condutividade dos polímeros. Este resultado é consistente com dados experimentais e não faz menção a metodologia Su-Schrieffer-Heeger (SSH). E mais, os resultados são consistentes com características importantes como nanodispositivo e podem ser resumidos como: (i) poderia ser usado como retificador molecular uni-direcional com uma geometria conformacional com vantagem de pequeno acoplamento, (ii) a função de Green de não-equilíbrio presente na simulação poderia corrigir de tal maneira os Poliacetileno, Poliazina e Poliazoeteno sem corrente de porta, (iii) com base nas propriedades das ligações tipo, pode ser utilizada para projetar dispositivos com aplicações em eletrônica molecular.

Transporte eletrônico em nanofitas de grafeno sob a influência de fatores externos, via primeiros princípios

O grafeno é a primeira estrutura bidimensional que se obteve experimentalmente. Sua rede cristalina é uma rede hexagonal, conhecida como "Favo de Mel", possui apenas um átomo de espessura. Cortes em folhas de grafeno, privilegiando determinada direção, geram as chamadas nanofitas de grafeno. Embora o grafeno se comporte como um metal, é sabido que as nanofitas podem apresentar comportamentos semicondutor, metálico ou semimetálico, dependendo da direção de corte e/ou largura da fita. No caso de nanofitas semicondutoras, a largura da banda proibida (band gap), entre outros fatores, depende da largura da nanofita. Neste trabalho adotou-se métodos de primeiros princípios como o DFT (Density Functional Theory), afim de se obter as características tais como curvas de dispersão para nanofitas. Neste trabalho, primeiramente, são apresentados diagramas de bandas de energia e curvas de densidade de estados para nanofitas de grafeno semicondutoras, de diferentes larguras, e na ausência de influências externas. Utilizou-se métodos de primeiros princípios para a obtenção destas curvas e o método das funções de Green do Não Equilíbrio para o transporte eletrônico. Posteriormente foi investigado a influência da hidrogenização, temperatura e tensão mecânica sobre sistema, isso além, de se estudar o comportamento de transporte eletrônico com e sem influência destes fatores externos. Vale ressaltar que as nanofitas de grafeno apresentam possibilidades reais de aplicação em nanodispositivos eletrônicos, a exemplo de nanodiodos e nanotransistores. Por esse motivo, é importante se ter o entendimento de como os fatores externos alteram as propriedades de tal material, pois assim, espera-se que as propriedades de dispositivos eletrônicos também sejam influenciadas da mesma maneira que as nanofitas.

Transporte eletrônico e quiralidade molecular: um estudo de dispositivos orgânicos em sistemas de dois terminais

No presente trabalho, investigamos o transporte eletrônico molecular em dois compostos orgânicos, o Ponceau SS (PSS) e o Oligo-(para)fenileno-vinileno (PPV) através de cálculos ab initio e função de Green de não equilíbrio (FGNE). Estes métodos demonstraram equivalência para a descrição destes dispositivos moleculares. Fizemos cálculos quânticos para o Hamiltoniano derivado de Hartree-Fock (HF) e obtivemos as propriedades de corrente-voltagem (I-V) para as duas estruturas moleculares. Com o método FGNE conseguimos modelar o transporte através de um sistema de multiníveis eletrônicos obtendo a corrente descrevendo as regiões de ressonância e a assimetria do sistema. Como resposta o PSS demonstrou assimetria para polarizações direta e reversa e a ressonância é alcançada mostrando que o dispositivo opere como um transistor molecular bi-direcional. Para o PPV investigamos também as propriedades geométricas através da conexão entre transporte eletrônico e o grau de quiralidade molecular que foi calculado usando o índice quiral que depende apenas das posições atômicas. Obtivemos que moléculas quirais e propriedades estruturais podem induzir uma assimetria no transporte eletrônico, resultando num processo de retificação. Também obtivemos que a resposta elétrica (I-V) e momento de dipolo elétrico são proporcionais ao grau de quiralidade molecular. Estes resultados sugerem que o transporte eletrônico neste sistema pode ser explorado na avaliação do seu grau de quiralidade.

Estudo do transporte eletrônico em nanoestruturas baseadas em carotenoides e tétrades com fulereno C60

Neste Trabalho é apresentado um estudo teórico da estrutura eletrônica de uma molécula de fulereno C60 com junções em quatro terminais baseados em grupos doadores de elétron – etratiofulvaleno (TTF) – e grupos aceitadores de elétrons – fenilpropanodinila (FPP) e dispositivos moleculares baseados em derivados dos Carotenoides. O mecanismo de transporte investigado para os derivados dos Carotenoides foram utilizados para o melhor entendimento das curvas de Fowler- Nordheim (FN) e Millikan-Lauritsen (ML) para os sistemas baseados em fulereno C60. Em todos os casos foi possível confirmar que a análise empírica de Millikan-Lauritsen (ML) também é suficiente para descrever em todos os aspectos a espectroscopia de voltagem de transição (TVS). Para estudar os sistemas, foram feitas otimizações de geometria sistematicamente e observado uma transferência eletrônica calculada por métodos derivados de Hartree-Fock e Teoria do Funcional Densidade (DFT). Os resultados apresentados mostram um estudo detalhado do rearranjo de carga molecular para a estrutura, que sob a ação de um campo elétrico externo apontou que o transporte de carga está diretamente ligado ao tipo de junção que esse sistema é submetido de forma que a voltagem aplicada é intensa o bastante para criar um potencial de saturação nos sistemas em estudo: fulereno C60 com três terminais de tetratiofulvaleno e um terminal de fenil-propanodinila (C60-(TTF)₃-FPP); fulereno C60 com quatros terminais de fenil-propanodinila (C60-(FPP)₄). Os resultados mostram que se tem um retificador molecular que pode trabalhar corretamente como um retificador macroscópico.

Estudo geofísico sobre a erosão fluvial do Rio Guamá na orla da Universidade Federal do Pará, Belém (PA)

Este trabalho apresenta estudo geofísico de parte de orla fluvial sujeita à erosão, com o objetivo primordial de avaliar o seu uso na detecção de áreas degradadas pela erosão em estágio crítico, antes de seu desmoronamento. Esta área está situada ao longo de 600 m à margem do rio Guamá, entre a ponte do rio Tucunduba e o Porto de Canoagem, dentro do campus da Universidade Federal do Pará (UFPA), na cidade de Belém no Estado do Pará (Brasil). Conta, em alguns trechos, com diferentes tipos de contenção de erosão, entre os quais muro de concreto e sacos de cimento. A área é consequentemente, um laboratório para se testar a eficiência da Geofísica em detectar as zonas em que a ação da erosão, embora ainda não observável em superfície, atue, de modo a auxiliar obras de contenção da orla antes do seu colapso. Foram utilizados quatro métodos geofísicos: Potencial Espontâneo (SP), Eletrorresistividade, Slingram (LIN) e Radar de Penetração do Solo (GPR). As medidas foram levantadas durante a maré baixa e a maré alta na tentativa de mapear os caminhos preferenciais subsuperficiais para a entrada de água trazida pela maré alta e, por esse meio, para o trabalho erosivo. O efeito global da maré é aumentar as oscilações nas medidas de SP, Eletrorresistividade e LIN e aumentar a intensidade das reflexões obtidas com o GPR em relação às medidas obtidas com maré baixa. Na maré alta, as medidas mostram, em relação às medidas obtidas na maré baixa: I) Em zona com erosão, a redução da voltagem obtida com o método SP, a diminuição da resistividade obtida com imageamento realizado com o método da Eletrorresistividade, o aumento da condutividade LIN bem como tanto o aumento da intensidade das reflexões como a perturbação da continuidade dos refletores obtidos com o Método GPR II) Em zona com contenção, o aumento da voltagem SP, o aumento da resistividade obtida com Eletrorresistividade, a diminuição da condutividade LIN e, finalmente, a atenuação de reflexões obtidas com o GPR e redução do efeito global da maré. A despeito das dificuldades, os resultados demonstram que a Geofísica pode ser uma ferramenta auxiliar na previsão de locais onde a queda erosiva do terreno provocado por ela está prestes a ocorrer bem como na análise da eficácia da obra de contenção realizada.

Lugar de cadeirante é em casa?: Mobilidade, acessibilidade no transporte coletivo e o espaço da diferença em São Luís

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Ferramenta de avaliação do transporte hidroviário de passageiros da região amazônica

A Amazônia brasileira detém mais de 60% da água doce disponível no Brasil, por onde passa um dos maiores rios do mundo, o Rio Amazonas, tanto em extensão como em volume de água, além de abrigar uma das maiores redes hidroviárias do Planeta, com centenas de rios caudalosos. É nesse sistema que a presente pesquisa se propôs a fazer uma análise quantitativa e qualitativa da frota de embarcações, terminais e demanda de passageiros que são transportados pelos rios da Amazônia brasileira, visando contribuir para o desenvolvimento tecnológico do transporte hidroviário de passageiros na região. Através de um método matemático para o cálculo do valor da tarifa por passageiro, que leva em consideração as características físicas e operacionais de cada linha, buscou-se analisar os valores praticados, assim como otimizou-se os parâmetros de uma embarcação com as condições ideais e de menor custo por passageiro transportado. Neste aspecto verificou-se ainda, que o custo do transporte do passageiro pode ser reduzido com um projeto de embarcação mais adequado para cada linha e respectiva demanda. Os dados, informações e previsões sobre a produção do transporte hidroviário de passageiros são apresentados para melhor entendimento do setor de maneira a possibilitar propostas de transportes mais eficientes, de acordo com as características da via navegável e do ambiente operacional. Com o método de avaliação de custo proposto foi possível verificar que o custo do transporte hidroviário de passageiro na Amazônia não é homogêneo, em virtude da grande diversidade de embarcações que operam em cada linha, e que, a otimização do projeto adequado para cada linha pode ter grande reduções no custo do passageiro transportado.

Transporte eletrônico de nanofita de grafeno sob a influência de constrições e oxidação

Neste trabalho, investigamos os efeitos da funcionalização de grupos oxidativos sobre a estrutura de nanofitas de grafeno zigue-zague e também os efeitos de constrições, onde estes efeitos foram analisados por meio de transporte eletrônico via campo externo longitudinal. Nossos cálculos foram parametrizados pelo modelo semi-empírico de Huckel estendido-ETH, adotando-se o método das funções de Green de não equilíbrio- NEGF. As correntes foram calculadas via equação de Landauer que usa a função de transmissão da região espalhadora ao fluxo de elétrons com energia (E) vinda do eletrodo esquerdo. Por meio dessa abordagem, foi possível analisarmos o comportamento dos portadores de carga em cada um os dispositivos propostos, bem como, a natureza de tal comportamento. Verificaram-se nas curvas I(V) dois regimes de transporte: Ôhmico e NDR, verificando máximos de corrente e, também a tensão de limiar (VTh1transporte para a nanofita (sem oxidação, alta oxidação, media oxidação e baixa oxidação, respectivamente) isso sugere estados eletrônicos localizados devido à presença de duas nanoconstrições na nanofita de grafeno como regiões de confinamentos quânticos e proporcionais a funcionalização. Observou-se que o poro ao centro da fita criou duas nanoconstrições nas laterais da fita, permitindo assim o confinamento eletrônico nos dispositivos baseados em nestas fitas, caracterizando-as como um diodo de tunelamento ressonante-DRT verificado pela relação pico/vale 7:1. Podemos concluir que nossa proposta de dispositivo está consoante aos resultados experimentais para nanodispositivos e que suas aplicabilidades não se restringirão diante dos estados de oxidação, sendo um fator positivo e que contribui para os aspectos fenomenológicos de transporte eletrônico em grafeno e para a fabricação de nanodispositivos de baixo custo.

Aporte hídrico e de material particulado em suspensão para a Baía do Marajó: contribuições dos rios Jacaré Grande, Pará e Tocantins

O sistema estuarino Amazônico é influenciado pelo regime de maré e pelas variações da descarga fluvial que modificam o regime das correntes e contribuem com aportes de material particulado em suspensão (MPS) acarretando diversas modificações morfológicas ao longo do rio. A quantificação desses parâmetros fornece um entendimento sobre as taxas de exportação e importação de materiais ou volume e suas implicações na geomorfologia estuarina. O objetivo desse estudo é avaliar a hidrodinâmica, o transporte de volume e de MPS em diferentes períodos nos rios Jacaré Grande, Pará e foz do Tocantins. Coletaram-se dados de velocidade e direção da corrente, maré, turbidez, transporte de volume e MPS, ao longo de um ciclo de maré no período seco (2012) e chuvoso (2013). O rio Pará exportou volume, nos dois períodos. O rio Tocantins importou no período seco e exportou no período chuvoso. O rio Jacaré Grande influenciado pelo rio Amazonas, importou no período chuvoso e exportou no período seco. A análise dos métodos de transporte de volume mostrou uma tendência de exportação em direção ao rio Amazonas e a baía do Marajó no período seco e para baía do Marajó no período chuvoso. Os valores de MPS no período chuvoso foram maiores, sendo decrescente do rio Jacaré Grande até o rio Tocantins, respectivamente período seco e chuvoso. A turbidez seguiu a mesma tendência de MPS com a maré, tendo os valores máximos durante a enchente. Os métodos de transporte de MPS, mostrou valores similares e que obedecia a mesma direção. O rio Jacaré Grande atuou como exportador no período seco e importador no período chuvoso, o rio Pará como exportador nos dois períodos e o rio Tocantins como importador no período seco e exportador no período chuvoso. O sistema formado pelos três rios mostrou a mesma tendência de exportação nos dois períodos, tendo no período seco duas rotas de exportação, o rio Amazonas e a baía do Marajó, e no período chuvoso uma rota de exportação, a baía do Marajó. Anualmente o sistema exporta entre 5 a 7,2 milhões de toneladas, sendo que possivelmente a baía do Marajó recebe entre 3,7 a 5,8 milhões de toneladas, podendo o volume transportado para a região oceânica ser bem maior.Os fluxos de MPS associado à variabilidade das condicionantes ambientais modelam a região estuarina, como na foz do rio Tocantins e na Baía do Guajará, sendo preciso um monitoramento continuo devido a possíveis acidentes náuticos ou a derramamentos de óleo ou qualquer contaminante na região que acarrete danos ao meio.

Compartimentação geomorfológica e processos deposicionais no megaleque fluvial do rio São Lourenço, Pantanal mato-grossense

A planície sedimentar do Pantanal é um extenso trato deposicional moderno, no qual megaleques fluviais são as feições que mais se destacam, sendo o do rio Taquari o maior e mais conhecido. Também notável é o megaleque do rio São Lourenço, que, apesar de possuir área de cerca de 16.000 km², é ainda pouco conhecido nos seus aspectos geológicos e geomorfológicos. Situado na borda noroeste do Pantanal, o megaleque do São Lourenço coalesce com o do Taquari, sendo dele separado pela planície fluvial interleque do rio Piquiri. Com base na interpretação de dados orbitais e na sua validação em campo, foi possível identificar padrões de canais, interpretar processos sedimentares, reconhecer fenômenos de avulsão fluvial e delinear lobos deposicionais. Foram reconhecidos três compartimentos geomorfológicos no megaleque do São Lourenço: 1) lobos deposicionais abandonados indiferenciados, situados na porção proximal/média do megaleque e constituídos por sedimentos pleistocênicos depositados por paleocanais distributários, atualmente em dissecação por canais tributários; 2) cinturão de meandros de idade holocênica, limitado por terraços marginais e resultado de agradação fluvial em vale inciso, cuja direção está condicionada por estruturas N65E; 3) lobos deposicionais ativos, situados na porção distal do megaleque e principal área de sedimentação do sistema deposicional, caracterizados por frequentes eventos de avulsão, bifurcações do canal, padrão de drenagem distributária e presença de lóbulos deposicionais. Os lobos deposicionais ativos foram formados a partir de importante evento de avulsão fluvial, que culminou com o abandono da porção inferior do cinturão de meandros.

Estudo petrográfico e geoquímico dos ironstones da base da Formação Pimenteiras, Borda Oeste da Bacia do Parnaíba, Tocantins

Ironstones, que ocorrem na base da Formação Pimenteiras (Devoniano), na borda noroeste da Bacia do Parnaíba, foram investigados ao longo dos perfis Xambioá-Vanderlândia e Colinas do Tocantins-Couto Magalhães. Esses ironstones formam camadas de espessura decimétrica, descontínuas e intercaladas em arenitos e siltitos, que jazem sobre rochas do cinturão Araguaia. Além da textura oolítica, os ironstones de Xambioá-Vanderlândia diferem dos de Colinas do Tocantins-Couto Magalhães por conterem menores quantidades de material terrígeno, notadamente quartzo, e maiores proporções de oxi-hidróxidos de Fe. São ainda mais enriquecidos em V, Sr, Zr e Σ_ETR e mais empobrecidos em Al₂O>sub>3 e Rb. Diferem também no padrão de distribuição dos ETR normalizados ao North American Shale Composite (NASC), especialmente com relação aos valores de (ETRI)_N, os quais, mais altos nos ironstones oolíticos e mais baixos nos não oolíticos, geram curvas convexas e côncavas, respectivamente. No campo, não foram estabelecidas as relações espaciais entre as duas variedades de ironstones, porém sugere-se que elas representem diferentes fácies da mesma formação ferrífera. Possivelmente, a deposição da fácies não oolítica ocorreu mais afastadamente da borda continental, em ambiente de águas mais profundas e calmas, onde foram descarregadas maiores quantidades de sedimentos detríticos; a deposição da fácies oolítica transcorreu em águas mais rasas e agitadas, com menor suprimento de material terrígeno. O transporte do Fe poderia ter resultado, em grande parte, da erosão fluvial de áreas continentais marcadas por ambientes redutores, o que teria favorecido a solubilidade daquele metal na forma de complexos orgânicos.

Avaliação experimental de métodos de armadilhas de sedimentos para determinação do transporte costeiro da praia da Romana, ilha dos Guarás (nordeste do Pará)

A Praia da Romana é governada por ondas, com altura média de 1,5 m, ventos (média de 4,6 m/s) predominantemente de NE e regime de meso-macromarés semidiurnas (altura de 4,3 m - março/2010; 3,4 m - agosto/2010). A metodologia consistiu em coletas de sedimentos com armadilhas e medições de intensidade de correntes longitudinais e ventos locais em janeiro, março e agosto de 2010. Nas armadilhas eólicas, o peso acumulado de sedimentos foi muito baixo, variando de 0,02 g a 0,8 g (máximo ocorrido em agosto no setor leste, assim como a velocidade dos ventos: 6,7 m/s). Nos traps portáteis, o peso mínimo ocorreu em março (setor leste, maré vazante: 0,74 g/ h/m³), e o máximo em janeiro (setor central, maré enchente: 139 g/h/m³). A intensidade das correntes longitudinais variou de 0,20 m/s (maré vazante) a 1,41 m/s (maré enchente). Concluiu-se que a maior forçante do transporte de sedimentos na praia é a corrente de maré enchente, que intensifica as correntes longitudinais do setor leste ao oeste. Secundariamente, os ventos de NE que minimizam a perda de sedimentos na praia, especialmente nos setores central e leste. Posteriormente as ondas, mantendo o sentido do transporte (E-W) devido suas incidências na costa com direção NE.

Circulation and salt intrusion in the Piaçaguera Channel, Santos (SP)

A análise de dados termohalinos e correntes medidos em uma estação fixa no Canal de Piaçaguera (Estuário de Santos) no inverno foi feita em termos de condições cíclicas da maré (quadratura e sizígia) e quase-estacionária, com o objetivo de caracterizar a estratificação da massa de água estuarina, sua circulação e transporte de sal forçados pela modulação quinzenal da maré. Foram utilizados métodos clássicos de análise de dados observacionais horários e quase sinóticos e de simulações analíticas de perfis estacionários de salinidade e do componente longitudinal da velocidade. Durante o ciclo de maré de quadratura as velocidades de enchente (v<0) e vazante (v>0) variaram de -0.20 m/s a 0.30 m/s, associadas à pequena variação de salinidade entre a superfície e o fundo (26.4 psu a 30.7 psu). No ciclo de sizígia a velocidade aumentou de -0.40 m/s a 0.45 m/s, mas a estratificação de salinidade permaneceu praticamente a mesma. Os perfis estacionários teóricos de salinidade e de velocidade apresentaram boa concordância (Skill próximo a 1,0) quando comparados aos perfis observacionais. Durante a modulação quinzenal da maré não houve alteração na classificação do canal estuarino (tipo 2a-parcialmente misturado e fracamente estratificado), pois a taxa de aumento da energia potencial não foi suficiente para ocasionar a erosão da haloclina. Esses resultados, associados à alta estabilidade vertical (RiL >20) e ao número de Richardson estuarino (1,6), permitem as seguintes conclusões: i) o mecanismo que forçou a circulação e os processos de mistura foi principalmente o balanço da descarga fluvial com a maré, associado ao componente baroclínico da força de gradiente de pressão; ii) não houve variações nas principais características termohalinas e da circulação devido à modulação quinzenal da maré; e iii) os perfis quase estacionários de salinidade e da velocidade foram adequadamente simulados com um modelo analítico clássico.

Ecologia do bagre Ageneiosus ucayalensis Castelnau, 1855 (Siluriformes: Auchenipteridae) em uma ria fluvial da Amazônia oriental

Esta tese apresenta informações sobre a ecologia de A. ucayalensis, avaliando a influência da variação pluviométrica, sexual e interindividual na biologia reprodutiva e trófica da espécie, além da contribuição para o conhecimento anatômico e histológico do sistema reprodutor dos machos. Foram realizadas pescas experimentais mensais para a coleta dos espécimes, os quais tiveram seus aspectos ecológicos e morfológicos estudados conforme as análises de rotina para esses parâmetros. A variação pluviométrica influenciou a reprodução dessa espécie, que apresentou desova total e se reproduziu no período com maior intensidade de chuvas. A espécie apresentou hábito alimentar carnívoro com forte tendência a piscivoria e a sua ecologia trófica não foi influenciada pela variação pluviométrica ou pelo sexo, sofrendo influência apenas da especialização individual. A morfologia dos testículos de A. ucayalensis diferiu da registrada para outras espécies de Auchenipteridae e foi evidenciada a inseminação, que pode corresponder a uma associação gamética interna para garantir que os espermatozoides consigam fertilizar os oócitos quando liberados no meio aquático. Desta forma, o presente trabalho fornece importantes informações sobre a autoecologia e a morfologia do sistema reprodutor dos machos dessa espécie, que por ser carnívoro desenvolve um importante papel na cadeia alimentar.

Population structure and relative growth of the Amazon shrimp Macrobrachium amazonicum (Heller, 1862) (Decapoda: Palaemonidae) on two islands in the fluvial-estuarine plain of the Brazilian Amazon

This study aimed to describe the population structure of the Amazon shrimp Macrobrachium amazonicum, as well as their relative growth between the length of the cephalothorax and the total length, and between the length of the cephalothorax and the total mass of shrimps of a fluvial-estuarine plain in the State of Pará. Shrimps were sampled monthly from August 2006 to July 2007, using trawl nets, taking three replicates at each site (Arapiranga and Mosqueiro) per month, totaling 72 replicates. We caught 5,510 specimens, being 90.90% from Arapiranga Island and 9.1% from Mosqueiro Island. The highest densities occurred in July (1.33 individuals/m²), at the beginning of the dry season and in December (1.66 individuals/m²), at the beginning of the rainy season. The morphometric analysis for separate and grouped sexes resulted in negative and positive allometric growth. Ovigerous females were observed in all months, indicating continuous reproduction and the majority (67.81%) was caught during the less rainy season. The abundance and continuous reproduction of M. amazonicum show that this estuary offers conditions for the proper development of this population.