Mestrado em Ciência dos Materiais

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TRABALHO Ações
Síntese caraterização estrutural e magnética do sistema FeMnO3 sintetizado pelo método Sol-gel
Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
Tipo Dissertação
Data 30/04/2025
Área MATERIAIS
Orientador(es)
  • John Carlos Mantilla Ochoa
Coorientador(es)
    Orientando(s)
    • Wesley Jose Mariano de Oliveira
    Banca
    • Alexandre Silva Santos
    • Cicero Rafael Cena da Silva
    • Diogo Duarte dos Reis
    • Emanoel Jose Ferreira da Conceicao
    • John Carlos Mantilla Ochoa
    Resumo
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      Efeito magnetocalórico na rede kagomé antiferromagnética com campos desordenados
      Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
      Tipo Dissertação
      Data 06/03/2025
      Área MATERIAIS
      Orientador(es)
      • Fabio Mallmann Zimmer
      Coorientador(es)
        Orientando(s)
        • Habibb Yasser Dalloul
        Banca
        • Carlos Alberto Vaz de Morais Junior
        • Fabio Mallmann Zimmer
        • Joao Vitor Batista Ferreira
        • Samuel Leite de Oliveira
        • WILLIAN CARVALHO DA SILVA
        Resumo Exploramos o efeito magnetocalórico (EMC) em um sistema geometricamente frustrado sob o efeito de campos magnéticos desordenados. Foram considerados spin de Ising na rede kagomé antiferromagnética na presença de campos aleatórios locais (RF, do inglês random fields) que seguem uma distribuição de probabilidade bimodal. As repostas magnéticas e termodinâmicas desse modelo são investigadas utilizando a teoria de campo
        médio com clusters (TCMC). Os resultados obtidos mostram que os RFs afetam profundamente o comportamento do sistema, reduzindo a temperatura crítica e formando novos platôs de
        magnetização. Foi observado um potencial magnetocalórico promissor em temperaturas intermediárias próximas do regime crítico, 0.8 ≤ T/J ≤ 1.1 (particularmente na fase paramagnética) e campos externos de intensidade moderada, 2 ≤ h/J ≤ 4, suportados
        pela grande variação de entropia isotérmica associada à alta degenerescência do estado fundamental da rede kagomé. As descobertas presentes neste trabalho sustentam que a
        diluição, que pode introduzir a física dos campos aleatórios, viabiliza a expansão da faixa de temperaturas associada à maior eficiência do efeito magnetocalórico.
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        Estudo da Geometria Atômica da Superfície Pt(100)-(1 × 1)
        Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
        Tipo Dissertação
        Data 27/02/2025
        Área MATERIAIS
        Orientador(es)
        • Diogo Duarte dos Reis
        Coorientador(es)
          Orientando(s)
          • JOÃO VITOR DE OLIVEIRA RIBAS
          Banca
          • Alem Mar Bernardes Goncalves
          • Bruno Spolon Marangoni
          • Diogo Duarte dos Reis
          • Flavio Santana Michels
          • Vinicius Pascotto Gastaldo
          Resumo Este trabalho apresenta um estudo estrutural da superfície Pt(100)-(1×1) utilizando difração de elétrons de baixa energia (LEED). O experimento foi realizado no Laboratório Nacional de Luz Sincrotron - Sirius, na estação experimental SAPE, sob condições de ultra-alto vácuo. Os padrões de difração de LEED foram coletados na faixa de energia de 30 a 700eV, com a amostra mantida a 322K e o feixe de elétrons em incidência normal. As curvas de intensidade versus energia I(V) foram obtidas para vinte feixes de difração, posteriormente reduzidas a quatro feixes simetricamente independentes ao se calcular a média dos feixes equivalentes. A análise estrutural foi realizada comparando as curvas I(V) teóricas e experimentais, utilizando o fator-R de Pendry (Rp) como parâmetro quantitativo. O modelo estrutural final apresentou um Rp de 0,3548, consistente com os valores de modelos encontrados na literatura, mas exibindo características distintas nas distâncias interplanares: uma expansão em d12 (2,12%), uma compressão em d23 (-2,19%) e uma expansão em d34 (2,27%). Esses resultados divergem do padrão típico de contração observado em metais, sugerindo a necessidade de investigações adicionais com um conjunto mais amplo de dados experimentais para alcançar uma determinação estrutural mais precisa.
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          Inativacao fotodinamica e fototermica de Escherichia coli e Staphylococcus aureus via nanoparticulas de polimeros conjugados
          Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
          Tipo Dissertação
          Data 21/02/2025
          Área MATERIAIS
          Orientador(es)
          • Anderson Rodrigues Lima Caires
          Coorientador(es)
            Orientando(s)
            • Hygor Chaves da Silva
            Banca
            • Alessandra Ramos Lima
            • Anderson Rodrigues Lima Caires
            • Cicero Rafael Cena da Silva
            • Priscila Sabioni Cavalheri
            • Samuel Leite de Oliveira
            Resumo Este trabalho investigou a síntese, caracterização e ação fotodinâmica de nanopartículas (NPs) dos polímeros conjugados (PCs) poly-(2,5-di-hexyloxy-cyanoterephthalylidene) (Cn-PPV), poly[2,6-(4,4-bis-(2-ethylhexyl)-4H-cyclopenta[2,1-b;3,4-b′]dithiophene)-alt-4,7(2,1,3-benzothiadiazole)] (PCPDTBT) e a nova blenda, oriunda da mistura de Cn-PPV e PCPDTBT, nomeada de Cn-TBT, cujas nanoestruturas foram denominadas de Cn-TBT-NPs, visando a fotoinativação bacteriana. A eficácia dessas NPs foi avaliada contra Staphylococcus aureus (Gram-positiva) e Escherichia coli (Gram-negativa), utilizando irradiação com luz visível. As NPs demonstraram eficiência na geração de espécies reativas de oxigênio EROs e ¹O₂, além de induzirem efeitos fototérmicos quando irradiadas com laser no infravermelho (806 nm), resultando em inviabilização bacteriana. Dentre as NPs sintetizadas, as Cn-TBT-NPs destacaram-se por combinar as propriedades fotodinâmicas e fototérmicas dos polímeros originais, resultando em maior eficácia na inativação de S. aureus quando submetida a concentração de 8 µg mL-1. Essa maior eficiência pode ser atribuída à maior permeabilidade da parede celular da S. aureus, facilitando a penetração. As Cn-TBT-NPs também apresentaram maior rendimento na geração de ¹O₂. Em contraste, E. coli, uma bactéria Gram-negativa com estrutura de parede celular mais complexa, exigiu uma concentração maior que 16 µg mL-1 para alcançar uma inativação similar. Os resultados sugerem que as Cn-TBT-NPs apresentam grande potencial como fotossensibilizadoras, especialmente no combate a bactérias Gram-positivas. A sinergia entre os efeitos fotodinâmicos e fototérmicos, aliada à capacidade de absorção de luz visível, oferece uma abordagem promissora para a inativação fotodinâmica antimicrobiana. Este estudo reforça a importância do desenvolvimento de novas nanoestruturas no combate à resistência antimicrobiana, proporcionando uma alternativa eficaz e segura aos tratamentos convencionais.

            Palavras-chaves: Processos fotoinduzidos, Nanotecnologia aplicada, Engenharia de materiais e Mecanismos de inativação.
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            O impacto das placas neutras na produção de hidrogênio e oxigênio em um eletrolisador de água de compartimento único
            Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
            Tipo Dissertação
            Data 14/02/2025
            Área MATERIAIS
            Orientador(es)
            • Caue Alves Martins
            Coorientador(es)
              Orientando(s)
              • Karolina Ferraz Freitas
              Banca
              • Caue Alves Martins
              • Diogo Duarte dos Reis
              • Giuseppe Abiola Camara da Silva
              • Martha Janete de Giz
              • Victor Hugo Rodrigues de Souza
              Resumo A crise ambiental devido às emissões de gases de efeito estufa exige a exploração de soluções alternativas para a transição energética. Assim, novas medidas paliativas são necessárias para diminuir o impacto dos motores de combustão alimentados por combustíveis fósseis em funcionamento. Uma alternativa que ainda enfrenta ceticismo é a assistência à combustão através da adição de hidrogênio. De fato, a literatura e as empresas comerciais têm aumentado o uso e a investigação desses eletrolisadores devido ao baixo custo, mas ainda restam questões a serem abordadas, como o papel das placas neutras em eletrolisadores de compartimento único. Este estudo investiga o impacto de placas neutras na produção de hidrogênio e oxigênio em um eletrolisador de água alcalina de compartimento único equipado com eletrodos de aço inoxidável. Usando eletrólitos à base de NaHCO₃, analisamos as reações de evolução de hidrogênio e oxigênio por meio de medições em meia célula e no eletrolisador. Várias configurações com 3, 4 e 5 placas neutras foram examinadas. Nossas descobertas revelam que a redução do número de placas neutras aumenta a densidade da corrente e o fluxo de gás, indicando maior eficiência. Utilizando espectroscopia de impedância eletroquímica, descobrimos que os capacitores construídos pelas placas neutras aumentam a resistência geral, que pode ser usada para controlar a temperatura. Também encontramos o impacto da condutividade do eletrólito no desempenho de eletrolisadores equipados com diferentes placas neutras. Portanto, a mudança do eletrólito pode ajustar a condutividade, sendo uma estratégia melhor para controlar a densidade da corrente de saída e a temperatura de acordo. Seguimos parâmetros eletroquímicos, fluxo de gases e a composição dos gases de saída em eletrólise de longo tempo, mostrando que é possível usar eletrolisadores de compartimento único de baixo custo para produzir hidrogênio e oxigênio de forma estável em uma composição virtualmente estável, o que pode ser uma alternativa promissora para a transição energética, no que diz respeito à otimização da combustão de gás liquefeito de gasolina e de outros combustíveis fósseis.
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              CARACTERIZAÇÃO DO RESÍDUO DE PÓ DE VIDRO BLINDEX® PARA SUBSTITUIÇÃO PARCIAL DO CIMENTO NA MISTURA SOLO-CIMENTO
              Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
              Tipo Dissertação
              Data 13/12/2024
              Área MATERIAIS
              Orientador(es)
              • Armando Cirilo de Souza
              Coorientador(es)
                Orientando(s)
                • Duilio Rodrigues Porto Junior
                Banca
                • Alberto Adriano Cavalheiro
                • Armando Cirilo de Souza
                • Daniel Anijar de Matos
                • Flavio Aristone
                • Jolimar Antonio Schiavo
                Resumo O vidro é um material que está presente em vários setores da economia, com isso, a industrialização do vidro gera muitos resíduos nos diferentes processos da sua utilização. Existem alguns projetos que utilizam este resíduo para a fabricação de cerâmica e concreto, visto que pode ser uso do como matéria-prima para outros compósitos. Um composto muito utilizado nas camadas de pavimentação é o solo-cimento, visto que o cimento estabiliza quimicamente o solo aumentando a resistência da mistura. Diante desse material composto,
                buscamos inovar com uma nova composição de solo-cimento, utilizando resíduos de vidro industrial, com propósito de contribuir de forma econômica no setor de pavimentação e consequentemente com o meio ambiente, minimizando a quantidade de resíduos enviados aos aterros sanitários. O
                trabalho foi desenvolvido seguindo algumas etapas, ou seja, a primeira etapa foi obter o material precursor, onde as amostras obtidas foram retiradas como resíduo da indústria na forma de lama com alta viscosidade, durante a etapa de lapidação das placas de vidro, em seguida as amostras foram submetidas a um processo de desidratação e refinamento, resultando num pó com granulometria na ordem de 46 mesh, representando nosso precursor principal. Na segunda etapa as amostras precursoras de pó de vidro, foram submetidas aos processos de caracterização, utilizando as técnicas auxiliares de difração de raios-X, análises
                térmicas (TG e DSC), microscopia eletrônica de varredura (MEV) acoplada ao EDS. Na terceira etapa as amostras foram submetidas aos ensaios mecânicos dos corpos de prova, para verificar a possibilidade da substituição parcial e/ou integral do cimento na mistura solo-cimento observando os parâmetros mínimos de aceitação da Norma do DNIT 143/2022 – 2,1 Mpa de resistência à compressão simples na cura de 7 dias. Os resultados encontrados nos ensaios de
                análise térmica de TG, mostraram uma perda de massa de 5,7% com gradiente de temperatura de 1.100 °C para a amostra de pó de vidro padrão; já o DSC, apresentou um pico endotérmico no intervalo de 700 °C a 820 °C, referente ao processo de transição vítrea, e, a partir de 870 °C o material apresentou uma inclinação ascendente de excelente estabilidade térmica. Os resultados do MEV, mostraram através das micrografias, uma granulometria com geometria poliédrica e ausência de precipitação de fase. Os resultados de EDS, confirmaram a presença de Si, Na e Ca em maiores concentrações. Os resultados da difração de raios-X, mostraram uma estrutura amorfa. Os resultados referentes aos ensaios mecânicos com os CPs de solo-cimento e solo-cimento-pó de vidro, demonstraram que o pó de vidro contribui em 35% e 42% de
                resistência à tração por compressão axial quando comparado ao solo-cimento com 5% e 7% de cimento respectivamente. Portanto, os resultados apresentados pela composição utilizando pó de vidro, demonstra ser um novo material com propriedades físico-químico, muito promissor na aplicação de pavimentação dentro da Norma do DNIT 143/2022, podendo substituir significativamente uma determinada porcentagem de cimento, contribuindo economicamente com o setor de transporte.
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                Compósitos de óxido de grafeno auto-estruturado, carbon black e polianilina aplicados como eletrodos para supercapacitores.
                Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
                Tipo Dissertação
                Data 30/09/2024
                Área MATERIAIS
                Orientador(es)
                • Diego Carvalho Barbosa Alves
                Coorientador(es)
                  Orientando(s)
                  • Juliana Dias Pedrosa Marques
                  Banca
                  • Alem Mar Bernardes Goncalves
                  • Cicero Rafael Cena da Silva
                  • Diego Carvalho Barbosa Alves
                  • Diogo Duarte dos Reis
                  • Fabiana Pereira de Sousa
                  • Luiz Eduardo Gomes
                  • Paulo de Sousa Carvalho Junior
                  Resumo Frente a diferentes formas de geração de energia renováveis e intermitentes, o armazenamento de energia é um fator relevante à transição energética mundial para gerenciar e distribuí-la de forma contínua. Neste sentido é importante idealizar um dispositivo eficiente, sustentável e viável financeiramente. Neste trabalho, será apresentada a síntese e o estudo de compósitos de óxido de grafeno auto-estruturados, denominado aerografeno, atuando como eletrodo positivo para supercapacitores. O estudo levou em conta a incorporação de carbon black e a polianilina na fase esmeraldina. Foram realizados quatro tipos de sínteses e os compósitos foram avaliados quanto à proporção carbono/aditivo e quanto ao tratamento térmico. Os materiais foram caracterizados morfologicamente por MEV e caracterizados eletroquimicamente através por Voltametria Cíclica e por Carga e Descarga. Os resultados obtidos mostraram que o compósito de aerografeno com polianilina na proporção 1:3 obteve melhor desempenho, com capacitância cerca de 4 maior em relação aos demais, atingindo-se um valor de 2.255,49 F·g^(-1) sobre uma taxa de varredura de 2 m·V·s^(-1), dentro de uma janela de potencial de 0,65V. Logo, a incorporação de polianilina confirmou a superioridade capacitiva no armazenamento de energia. Mostrando que o compósito é um material promissor para ser explorado em tecnologias de dispositivos de armazenamento, especificamente, supercapacitores.

                  Palavras chaves: aerografeno, óxido de grafeno reduzido, polianilina, PANI, supercapacitores.
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                  Síntese e caracterização de nanopartículas de quitosana carreando curcumina para avaliação de inativação fotodinâmica
                  Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
                  Tipo Dissertação
                  Data 14/06/2024
                  Área MATERIAIS
                  Orientador(es)
                  • Anderson Rodrigues Lima Caires
                  Coorientador(es)
                    Orientando(s)
                    • Laís Fernandes Aguilera
                    Banca
                    • Anderson Rodrigues Lima Caires
                    • Cicero Rafael Cena da Silva
                    • Evaristo Alexandre Falcão
                    • Samuel Leite de Oliveira
                    • William Marcondes Facchinatto
                    Resumo Há muito tempo a humanidade enfrenta diversas doenças ocasionas por infecções bacterianas. A descoberta dos antibióticos mudou completamente a medicina moderna e prolongaram a expectativa de vida humana. Contudo, abusos e utilização indevida de antibióticos ao longo dos anos é um dos fatores que leva a atingir a resistência bacteriana a níveis alarmantes. O desenvolvimento de uma nova geração de medicamentos anti-infecciosos utilizando produtos naturais antimicrobianos é bastante promissor, outra estratégia promissora para erradicar os microrganismos é a inativação fotodinâmica (IFD). Em vista disso, o presente trabalho teve como objetivo sintetizar e caracterizar nanopartículas (NPs) de quitosana carreando curcumina (NPs Cur) para avaliar sua eficácia no processo de inativação fotodinâmica (IFD). As NPs Cur foram caraterizadas por microscopia de força atômica, espalhamento dinâmico de luz e potencial Zeta. Além disso as NPs-Cur obtiveram uma eficiência de encapsulação de 96%, e uma liberação mais lenta em comparação a curcumina livre. Para a realização dos ensaios biológicos foram utilizadas as cepas Staphylococcus aureus (ATCC 25923) e Escherichia coli (ATCC 25922). Elas foram divididas em dois grupos: (I) grupo irradiado e (II) grupo não-irradiado. O tempo de internalização das NPs foi de 1 hora. Os grupos irradiados de ambas as cepas foram submetidos a 1 hora de iluminação com luz LED, no comprimento de onda de 450 nm (azul) e dose energética de 28,84 mW.cm-2. As concentrações de NPs Cur, 0,02 mg.mL-1; 0,04 mg.mL-1; 0,08 mg.mL-1; Polaxamer 407 a 25 mg.mL-1 e Quitosana + TPP a 1 mg.mL-1, para IFD foram testadas. Para realizar as análises morfológicas das cepas após a IFD, foram obtidas imagens de microscopia eletrônica de varredura (MEV) e Criomicroscopia Eletrônica de Transmissão (Crio-ME). Para avaliar a produção de espécies reativas de oxigênio (EROs) utilizou-se o marcador fluorescente dihydroethidium (DHE) e monitorou a produção de EROs ao longo do tempo. As NPs Cur apresentaram efeitos fotodinâmicos para as duas cepas testadas, bem como induziram efeitos bactericidas nas concentrações mais altas testadas. Os resultados de MEV e Crio-ME mostraram que a IFD promoveu mudanças morfológicas nas estruturas das paredes celulares das bacterianas, lisando as células. Os resultados obtidos indicam que as NPs Cur possuem potencial para fotoinativação de bactérias e que esses resultados estão diretamente relacionados a produção de EROs.
                    Palavras chaves: nanopartículas, quitosana, curcumina, inativação fotodinâmica, bactérias.
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                    NANOMOLÉCULA FRUSTRADA COM INTERAÇÃO KONDO
                    Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
                    Tipo Dissertação
                    Data 07/06/2024
                    Área MATERIAIS
                    Orientador(es)
                    • Fabio Mallmann Zimmer
                    Coorientador(es)
                      Orientando(s)
                      • RENATO CAMY DE ARAÚJO BITTENCOURT
                      Banca
                      • Ben Hur Bernhard
                      • Carlos Alberto Vaz de Morais Junior
                      • Diogo Duarte dos Reis
                      • Fabio Mallmann Zimmer
                      • Joao Vitor Batista Ferreira
                      Resumo Sistemas magneticamente frustrados são objeto de estudo que envolvem intensa pesquisa na Física com promissoras aplicações na área tecnológica. O comportamento magnético de tais sistemas se caracteriza por uma forte competição entre as interações, que introduz múltiplos estados degenerados de menor energia. Elétrons de condução em sistemas desse tipo podem afetar a concorrência nas interações quando os seus spins interagem com os momentos magnéticos localizados (interação Kondo). Neste trabalho, propomos estudar a relação entre interação Kondo e frustração em clusters magnéticos. Para tal,
                      avaliamos os efeitos causados pela dopagem de um, dois e três elétrons itinerantes em um cluster triangular de três sítios contendo momentos magnéticos localizados em interações
                      de troca antiferromagnéticas. Na investigação, adotamos dois modelos para as interações de troca: Ising e Heisenberg. Além disso, utilizamos o método de diagonalização exata para obter os resultados numéricos. Exploramos a correlação entre spins localizados D, a correlação entre os spins localizados e spins itinerantes F e a correlação spin total ao quadrado em temperatura baixa para avaliar os efeitos da interação Kondo no cluster. Os resultados mostram que na presença de spins itinerantes, para baixas intensidades do parâmetro de interação Kondo (JK) e interação de troca nula, induz-se uma correlação ferromagnética para os spins localizados. Ao considerar a interação de troca (JAF ) antiferromagética anisotrópica (Ising), o cluster ainda mantém a correlação D ferromagnética entre os spins localizados. À medida que a interação Kondo aumenta, essa correlação decresce, e o aumento da concentração de elétrons itinerantes intensifica esse decréscimo, levando a correlação a atingir o valor nulo. A correlação F é sempre negativa, evidenciando um acoplamento antiferromagnético entre os momentos magnéticos localizados e
                      os momentos itinerantes. Além disso, F se intensifica ao aumentar o número de spins itinerantes no cluster. Para interações de troca isotrópicas, a correlação D é antiferromagnética em baixas intensidades de JK, porém torna-se ferromagnética a partir de um
                      valor crítico de JK, o qual depende da concentração de elétrons itinerantes. Outra quantidade importante é a correlação de spin total ao quadrado, que, na presença de apenas um elétron itinerante, assemelha-se ao descrito por um estado singleto e posteriormente um estado tripleto gerado por dois férmions quando JK aumenta. Para os casos em que se têm dois ou três spins itinerantes, o comportamento do spin total se altera, decrescendo com a concentração de spins itinerantes a medida que JK aumenta. Conclui-se que a interação Kondo entre spins itinerantes e momentos magnéticos de clusters geometricamente
                      frustrados altera significativamente as propriedades magnéticas do cluster e, dessa forma, afeta fortemente a frustração geométrica.
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                        Processamento e caracterização térmica da laterita para aplicação na construção civil
                        Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
                        Tipo Dissertação
                        Data 03/06/2024
                        Área MATERIAIS
                        Orientador(es)
                        • Armando Cirilo de Souza
                        Coorientador(es)
                          Orientando(s)
                          • Rafaela Marques Silva
                          Banca
                          • Armando Cirilo de Souza
                          • Caue Alves Martins
                          • Flavio Aristone
                          • Jolimar Antonio Schiavo
                          • Matheus Gustavo da Silva
                          Resumo O setor da construção civil realiza pesquisas para tornar suas atividades mais sustentáveis e econômicas. Estão sendo realizadas pesquisas para desenvolver e empregar novos materiais e novos processos que atendam aos critérios de sustentabilidade ambiental e socioeconômica, sem que haja redução na confiabilidade e durabilidade dos materiais e processos já existentes. Neste contexto, existe a laterita, um tipo de solo abundante em diversas regiões geográficas e amplamente empregada na história da construção civil. O objetivo deste trabalho foi realizar o processamento e a caracterização de uma nova placa cerâmica a base de laterita e obter um padrão de corpos de provas com propriedades que possam ser utilizados como um material de baixo custo, projetando e confeccionando um novo produto de construção civil dentro das normas da ABNT e que atenda às demandas do mercado. O processamento das amostras foi realizado com a trituração dos torrões de laterita até a granulometria de 45 Mesh. As amostras na forma de pastilhas foram obtidas prensando o pó de laterita com uma carga de 1,5 ton/cm². As pastilhas foram submetidas a diferentes processos de sinterização, usando intervalo de 100 °C, partindo da temperatura ambiente até 600 °C. Estas amostras foram submetidas às análises térmicas de TG e DSC, aos ensaios de MEV, EDS, DRX, FTIR e microdureza Vickers. Os corpos de prova na forma de placas cerâmicas foram obtidos prensando o pó de laterita utilizando uma prensa isostática a uma pressão manométrica de 140 Kg/cm². Os corpos de prova foram sinterizados da mesma forma que as pastilhas e submetidos à análise dimensional, teste de absorção de água e teste de flexão em três pontos. Os resultados das análises TG e DSC mostraram a estabilidade térmica após 600 °C e dois picos endotérmicos, o primeiro relacionado à transição das fases da gibsita e da nacrite para formar fase da caulinita e o segundo pico endotérmico está associado à desidroxilação da caulinita. Os resultados do MEV mostraram através das micrografias um excelente grau de homogeneidade das amostras e a diminuição da porosidade superficial em função da temperatura de sinterização. Com o EDS foi possível identificar a presença de óxido de Fe, e Al em maior concentração nas amostras. Os resultados de DRX mostraram a transição das fases da gibsita e da nacrite para formar a fase da caulinita e a transição da caulinita, que após passar por uma desidroxilação, se transformou na metacaulinita de estrutura amorfa. O FTIR mostrou a estabilidade dos grupos funcionais dos minerais identificados no material nas temperaturas de sinterização de 300 °C e 600 °C. O ensaio de microdureza Vickers mostrou a influência da temperatura de sinterização para o aumento da dureza das amostras. A análise dimensional apresentou a homogeneidade morfológica e geométrica das placas cerâmicas. O teste de absorção de água apresentou índices de acordo com as normas para as placas cerâmicas sinterizadas de 300 °C a 600 °C. O teste de flexão em três pontos mostrou que a placa cerâmica sinterizada à 600 °C apresentou o maior módulo de resistência à flexão. Concluiu-se que as placas cerâmicas de laterita sinterizadas entre 300 °C e 600 °C estão de acordo com as normas vigentes de absorção de água, sendo classificadas como placas cerâmicas pertencentes ao Grupo III, de alta absorção de água e prensadas a seco. Conforme os resultados obtidos as placas cerâmicas de laterita sinterizadas entre 300 °C e 600 °C podem ser aplicadas na construção civil e a sinterização destas placas cerâmicas é fundamental para o aumento da dureza e do módulo de resistência á flexão.

                          Palavras-chave: Cerâmica, Sustentabilidade, Sinterização, Solos, Intemperização.
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                          SENSOR ELETROQUÍMICO FABRICADO VIA IMPRESSÃO 3D PARA QUANTIFICAÇÃO DE MISTURAS ETANOL/ÁGUA VIA ESPECTROSCOPIA DE IMPEDÂNCIA ELETROQUÍMICA.
                          Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
                          Tipo Dissertação
                          Data 29/05/2024
                          Área MATERIAIS
                          Orientador(es)
                          • Diego Carvalho Barbosa Alves
                          Coorientador(es)
                            Orientando(s)
                            • Pablo de Andrade Paixão
                            Banca
                            • Bruno Gabriel Lucca
                            • Diego Carvalho Barbosa Alves
                            • Emilson Ribeiro Viana Júnior
                            • Ive silvestre de Almeida
                            • Joao Vitor Batista Ferreira
                            Resumo Desenvolvemos um sistema eletroquímico impresso em três dimensões miniaturizado e de baixo custo para quantificação rápida e precisa do teor de etanol em etanol combustível usando a técnica de espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE). O design monolítico do sistema incorpora separadores de eletrodos termoplásticos isolantes, sendo apenas a tampa móvel, permitindo fácil montagem e manuseio. O dispositivo portátil, medindo aproximadamente 26 x 24 mm, tem capacidade máxima de 1 mL, tornando-o adequado para análises laboratoriais portáteis. Ao utilizar a constante dielétrica de etanol e misturas de etanol combustível com água, a célula EIE miniaturizada quantifica efetivamente o conteúdo de etanol. Para validar seu desempenho, comparamos medições de quatro postos de gasolina com um densímetro digital, e os valores obtidos em nosso sistema combinaram perfeitamente. Nosso dispositivo eletroquímico impresso em 3D miniaturizado e de baixo custo pode ser impresso e montado em menos de 2 horas, oferecendo uma solução econômica para quantificação rápida e precisa de etanol. Sua versatilidade, preço acessível e compatibilidade com plataformas de análise portáteis tornam-no altamente aplicável em diversos setores, incluindo controle de qualidade de combustível e análise on-site em locais remotos.
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                            Elaboração de protocolo para identificação de resíduos de disparo por arma de fogo utilizando espectroscopia LIBS e aprendizado de máquina
                            Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
                            Tipo Dissertação
                            Data 04/08/2023
                            Área MATERIAIS
                            Orientador(es)
                            • Bruno Spolon Marangoni
                            Coorientador(es)
                            • Cicero Rafael Cena da Silva
                            Orientando(s)
                            • Guilherme Cioccia Neves
                            Banca
                            • Anderson Rodrigues Lima Caires
                            • Bruno Spolon Marangoni
                            • Cicero Rafael Cena da Silva
                            • Diogo Duarte dos Reis
                            • Gustavo Nicolodelli
                            • JADER DE SOUZA CABRAL
                            Resumo A violência por arma de fogo causa milhares de vítimas anualmente no Brasil. Isso ocorre, dentre outros fatores, devido à baixa taxa de resolução de homicídios em diversas regiões do país. A eficiência é fundamental para investigação, pois quase a totalidade dos crimes que são solucionados tem sua investigação finalizada no primeiro ano após o ocorrido. Um dos métodos para gerar evidências periciais sobre os suspeitos de realizarem disparos por arma de fogo é a identificação de resíduos de disparo em suas mãos na forma de partículas inorgânicas, geralmente compostas por chumbo (Pb) e antimônio (Sb). O método padrão ouro para identificação de GSR (Gunshot Residues) é o MEV-EDS que, apesar de ser extremamente preciso, demanda muito tempo de trabalho para identificar cada amostra. Este trabalho propõe um novo protocolo de coleta e análise de GSR como alternativa ao MEV-EDS, baseando-se em técnicas que associam espectroscopia LIBS com algoritmos de aprendizado de máquina. Com a metodologia proposta, o modelo treinado em com base no algoritmo SVM foi capaz de prever com precisão amostras positivas e negativas, estabelecendo probabilidades para cada previsão. Com base nas probabilidades, um limite de previsão foi definido para descartar previsões pouco confiáveis. O modelo final foi capaz de prever com precisão as amostras verdadeiras de cada classe e eliminar as amostras contaminadas e aberrantes (fora do padrão esperado), o que demonstrou o potencial do novo protocolo para analisar inúmeras amostras simultaneamente e em condições de campo, onde não é possível controlar elementos contaminantes.
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                            Estudo de Nanopartículas de TiO2 dopadas com V: Avaliação da Eficiência Catalítica
                            Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
                            Tipo Dissertação
                            Data 22/06/2023
                            Área MATERIAIS
                            Orientador(es)
                            • André Luis de Jesus Pereira
                            Coorientador(es)
                              Orientando(s)
                              • Caio Tabox de Freitas
                              Banca
                              • André Luis de Jesus Pereira
                              • Argemiro Soares da Silva Sobrinho
                              • Cicero Rafael Cena da Silva
                              • Fábio Alencar dos Santos
                              • Marcilene Cristina Gomes
                              Resumo Atualmente muitos pesquisadores têm como objetivo contribuir para o desenvolvimento de novas tecnologias que sejam harmônicas com o meio ambiente, ecologicamente limpas, seguras e sustentáveis. A degradação de contaminantes orgânicos por meio dos processos catalíticos de adsorção que utilizam reações de semicondutores dopados com elevada área superficial que interagem com o adsorvato tem sido bastante estudada. Dentre os óxidos semicondutores, o dióxido de titânio TiO2 tem sido o catalisador mais estudado para a degradação de diferentes corantes. No entanto, devido as grandes limitações do TiO2 como catalisador na oxidação de corantes, outros meios podem ser utilizados para melhorar sua eficiência. Assim, a busca por novos materiais que apresentam boa atividade catalítica para adsorver e degradar contaminantes está aumentando. Nesse contexto, este trabalho teve como objetivo preparar nanoestruturas dopadas com TiO2 dopadas com diferentes concentrações de vanádio (V) para estudar suas propriedades estruturais, ópticas e eletrônicas e, consequentemente, sua eficiência nos processos de degradação de corantes orgânicos. As nanoestruturas de TiO2, que foram preparadas utilizando o método dos precursores poliméricos, foram dopadas com as seguintes porcentagens de concentrações teóricas em mol de V em relação à concentração de Ti 0,0% (amostra pura), 0,2%, 0,5%, 1,0%, 2,0% e 3,0%. A caracterização das amostras foi realizada por meio de medidas de difração de raios X (DRX), espalhamento Raman, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia de raios X por dispersão em energia (EDX), espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios-X (XPS). Os resultados indicam que as amostras cristalizam majoritariamente na fase anatase independente da concentração de V incorporado. Além disso, há um indicativo de que o vanádio incorpora de maneira substitucional ao Ti na rede do TiO2. Foram realizados testes de adsorção (no escuro) de azul de metileno e foi constatado que o aumento da concentração de V incorporado promove um aumento significativo da adsorção do azul de metileno (AM) pelas nanopartículas e, ao mesmo tempo, o aumento da concentração de V promove uma diminuição de eficiência catalítica das nanopartículas.
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                              Cálculo dos Elementos de Matriz para Determinação da Densidade Espectral do Modelo de Anderson de Dois Canais
                              Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
                              Tipo Dissertação
                              Data 14/06/2023
                              Área MATERIAIS
                              Orientador(es)
                              • Joao Vitor Batista Ferreira
                              Coorientador(es)
                                Orientando(s)
                                • Luiz Felipe Scatena Guizado
                                Banca
                                • Cicero Rafael Cena da Silva
                                • Diogo Duarte dos Reis
                                • Fabio Mallmann Zimmer
                                • Joao Vitor Batista Ferreira
                                • Vivaldo Leiria Campo Júnior
                                • Wilder Rodrigues Cardoso
                                Resumo Metais não magnéticos contendo átomos magnéticos, em concentração bem reduzida, são conhecidos como sistemas metálicos com impurezas magnéticas diluídas. Em um intervalo de valores de baixa temperatura eles apresentam propriedades físicas com comportamento diferente do esperado para um metal ideal (sem impurezas). Abaixo desta faixa de temperatura, eles voltam a ter o comportamento esperado para um metal ideal, descrito como regime líquido de Fermi.

                                Atribui-se a causa desta diferença a um fenômeno físico denominado de Efeito Kondo, em homenagem a Jun Kondo. Este pesquisador propôs um modelo que foi capaz de descrever, parcialmente, estes resultados. De acordo com este modelo, as propriedades físicas em baixa temperatura podem ser caracterizadas por um parâmetro, denominado de temperatura Kondo.

                                Por algum tempo o modelo de Kondo foi capaz de explicar o comportamento de sistemas com impurezas magnéticas. E verificou-se que outro modelo, o modelo de Anderson, era equivalente e também capaz de explicar o Efeito Kondo. Mas experimentos com novos materiais (ligas metálicas) mostraram a limitação desta descrição teórica. Trabalhos posteriores, principalmente de Nozières e Blandin, deram origem a diversos novos modelos nos quais um sistema com impurezas pode apresentar características diferentes daquelas apontadas por Kondo.

                                Nestes novos modelos, as propriedades físicas em baixa temperatura podem apresentar comportamento diferente do metal ideal, sendo esta situação denominada de regime não-líquido de Fermi. Um destes modelos é usado nesta dissertação e é denominado de modelo de Anderson de Dois Canais. Este modelo descreve um Efeito Kondo \textit{anômalo} quando os elétrons da banda de condução do metal podem interagir com a impureza magnética via duas ressonâncias.

                                A proposta desta dissertação é calcular os elementos de matriz para determinação da densidade espectral do modelo de Anderson de Dois Canais. De acordo com os valores atribuídos a parâmetros físicos, este modelo é capaz de reproduzir os resultados de Jun Kondo ou descrever propriedades físicas em regime não líquido de Fermi.

                                Partimos da definição analítica da densidade espectral encontrada na literatura. Adequamos esta expressão para ser usada com o método Grupo de Renormalização Numérica, técnica que diagonaliza o modelo de Anderson computacionalmente. Calculamos elementos de matriz que auxiliarão numa futura implementação computacional do cálculo da densidade espectral.
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                                A UTILIZAÇÃO DO VIDRO MOÍDO COMO AGREGADO MIÚDO EM REVESTIMENTOS ASFÁLTICOS: UMA REVISÃO SISTEMÁTICA
                                Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
                                Tipo Dissertação
                                Data 17/03/2023
                                Área MATERIAIS
                                Orientador(es)
                                • Alem Mar Bernardes Goncalves
                                Coorientador(es)
                                • Daniel Anijar de Matos
                                Orientando(s)
                                • Viviane Zório Peixoto Arima
                                Banca
                                • Alem Mar Bernardes Goncalves
                                • Alexandre Meira de Vasconcelos
                                • Cicero Rafael Cena da Silva
                                • Daniel Anijar de Matos
                                • Daniel Araujo Gonçalves
                                • Diogo Duarte dos Reis
                                Resumo O estudo, a compreensão e a dinamização da malha viária são interesses globais de
                                importância ainda maior no Brasil, devido ao uso frequente do meio de transporte
                                rodoviário. Para atingir uma suficiente proposta de elevação da viabilidade e
                                expansão das rodovias brasileiras, considerando as necessidades econômicas e
                                ambientais, a reciclagem de insumos industriais ou domésticos com propriedades
                                vantajosas para a melhoria do desempenho, longevidade e recuperação de
                                pavimentos pode oferecer uma solução para o problema do uso de materiais com
                                impacto ambiental prejudicial e alto custo. O objetivo central desta dissertação foi
                                avaliar a influência da adição de vidro moído como agregado miúdo, em diferentes
                                proporções, nas misturas asfálticas. Como objetivo secundário, foram investigadas
                                as propriedades mecânicas, como resistência, rigidez e durabilidade da mistura,
                                para avaliar a viabilidade de sua aplicação. Trata-se de uma revisão sistemática da
                                literatura, com 18 publicações compreendidas entre 2012 e 2022, nas bases de
                                dados Scientific Electronic Library Online (SciELO), Scopus e Web of Science.
                                Observou-se que a mistura do vidro moído aos pavimentos asfálticos pode melhorar
                                a resistência e flexibilidade das misturas asfálticas, dependendo da porcentagem de
                                mistura ajustada para o uso desejado. Para fins tradicionais, uma porcentagem entre
                                10% e 15% foi sugerida para resultados ótimos, combinados com outros
                                componentes para reduzir a vulnerabilidade e aumentar a longevidade. Além disso,
                                há um senso de economia sistêmica neste material, pois não só reduz os custos
                                diretos, mas também ajuda a reduzir os custos ambientais, gerando menos resíduos
                                e, dessa maneira, promovendo menor impacto ambiental.
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                                ESTUDO DA INFLUÊNCIA DAS CONDIÇÕES DE TRATAMENTO TÉRMICO NAS PROPRIEDADES DE FILMES DE WO3 DEPOSITADOS POR DC SPUTTERING
                                Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
                                Tipo Dissertação
                                Data 07/02/2023
                                Área MATERIAIS
                                Orientador(es)
                                • André Luis de Jesus Pereira
                                Coorientador(es)
                                • Argemiro Soares da Silva Sobrinho
                                Orientando(s)
                                • Andrea Alves Boaventura
                                Banca
                                • André Luis de Jesus Pereira
                                • Argemiro Soares da Silva Sobrinho
                                • Cicero Rafael Cena da Silva
                                • Douglas Marcel Gonçalves Leite
                                • Fábio Alencar dos Santos
                                • Luis Fernando da Silva
                                Resumo Um dos principais problemas que afringem a sociedade moderna residem na emissão descontrolada de gases tóxicos no meio ambiente. Desta forma, o desenvolvimento da tecnologia de sensores resistivos, visando torná-los mais eficientes e baratos, tem sido o foco de diversos grupos de pesquisa e da indústria nos últimos anos. O desenvolvimento desta tecnologia é essencial para, entre outras aplicações, monitorar a qualidade do ar. Dentre os materiais mais promissores a serem aplicados neste tipo de sensor, o trióxido de tungstênio (WO3) se destaca por possuir diversas propriedades interessantes como excelente seletividade, resposta rápida, fácil construção, flexibilidade e propriedades físico-químicas estáveis. Apesar de ser possível encontrar diversos trabalhos envolvendo WO3 aplicado a sensores de gás resistivos, ainda são necessários mais estudos para viabilizar sua aplicação prática. Os principais obstáculos relacionados à aplicação do WO3 em sensores de gás resistivos estão relacionados à seletividade e estabilidade química. Neste contexto, o objetivo principal deste trabalho foi avaliar como diferentes parâmetros de tratamento térmico influenciam nas propriedades de filmes de WO3 depositados pela técnica de DC Magnetron Sputtering. Os filmes foram crescidos a temperatura ambiente em substrato de vidro, em atmosfera de oxigênio e argônio. Após a deposição, os filmes foram tratados termicamente a 300 oC, 400°C, 500ºC e 600ºC, tanto em pressão atmosférica, quanto a baixa pressão (10 mtorr). Serão apresentados resultados das caracterizações estruturais, vibracionais, ópticas e elétricas dos filmes, obtidos por meio de medidas de espectroscopia Raman, difração de raios x e espectroscopia ultravioleta visível.

                                Palavras-chave: Óxido de Tungstênio, DC Magnetron Sputtering, Tratamento Térmico, Sensores de Gás.
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                                Síntese, caracterização e avaliação do potencial fotossensibilizador de nanopartículas do polímero conjugado PCPDTBT visando a fotoinativação de bactérias
                                Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
                                Tipo Dissertação
                                Data 27/01/2023
                                Área MATERIAIS
                                Orientador(es)
                                • Anderson Rodrigues Lima Caires
                                Coorientador(es)
                                  Orientando(s)
                                  • Thalíta Hellen Nunes Lima
                                  Banca
                                  • Alessandra Ramos Lima
                                  • Anderson Rodrigues Lima Caires
                                  • Cynthia Suzyelen Albuquerque Caires
                                  • Heberton Wender Luiz dos Santos
                                  • Samuel Leite de Oliveira
                                  Resumo A resistência antimicrobiana é um dos principais desafios atuais da saúde global. Estima-se que se nenhuma ação for tomada no presente, em 2050, o número de mortes por bactérias resistentes será de 10 milhões por ano e as perdas econômicas podem chegar a 100-210 trilhões de dolares . Nesse cenário, os polímeros conjugados (PCs) têm mostrado excelentes propriedades fototônicas, como por exemplo o poli[2,6-(4,4-bis-(2-Etilhexil)-4H-ciclopenta[2,1-b;3,4-b']ditiofeno)-alt-4,7(2,1,3benzotiadiazol)]-PCPDTBT que tem sido usado como um agente fotoativável na terapia fototérmica de células cancerosa. Entretanto, o fato do PCPDTBT não ser solúvel em água, torna o uso deste polímero um desafio para a maioria das aplicações biomédicas. Assim, este trabalho teve como objetivo sintetizar, caracterizar e aplicar nanopartículas de PCPDTBT (PCPDTBT-NPs) no processo de fotoinativação de bactérias. Neste caso, as nanopartículas foram sintetizadas utilizando o método de nanoprecipitação. Para a avaliação da atividade microbiológica, foram utilizadas as bactérias Escherichia coli (E. coli) e Staphylococcus aureus (S. aureus). As cepas foram incubadas com o PCPDTBT-NPs por 1 h e então submetidas a dois tratamentos: (i) irradiados e (ii) não irradiados. Os grupos irradiados foram expostos a luz branca, vermelha, verde e azul. Para desvendar os mecanismos fotoinativação foram realizados experimentos de avaliação de produção de espécies reativas de oxigênio utilizando a sonda fluorescente DCFH-DA e também foram estudados os efeitos fototérmicos induzidos pelas nanopartículas. As PCPDTBT-NPs produzidas possuem diâmetro hidrodinâmico médio de 140,2 nm e um valor de potencial zeta em torno de 2,03 mV. Além disso, apresentaram duas bandas de absorção com máximos em aproximadamente 408 e 655 nm, enquanto o sinal de fluorescência apresentou duas bandas nas regiões entre 400-500 nm e 600-800 nm. As PCPDTBT-NPs não apresentaram efeitos bactericidas para o grupo não submetidos a irradiação, já as amostras que foram expostas à luz branca apresentaram um efeito fotobactericida contra E. coli. Observou-se a geração de EROs para todos as condições de irradiação. Por outro lado, apenas a luz branca produziu uma elevação da temperatura significativa para o contexto de inativação fototérmica de microrganismo. Portanto, os resultados sugerem que as PCPDTBT-NPs são materiais promissores para serem usados para fotoinativar bactérias através de uma ação combinada do efeito fotodinâmico (geração de EROs) e fototérmico (geração de calor).
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                                  Diferenciação de espécies de Eucalipto usando análise multivariada e espectroscopia no infravermelho
                                  Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
                                  Tipo Dissertação
                                  Data 12/12/2022
                                  Área MATERIAIS
                                  Orientador(es)
                                  • Cicero Rafael Cena da Silva
                                  Coorientador(es)
                                  • Daniel Araujo Gonçalves
                                  Orientando(s)
                                  • Miller de Oliveira Lacerda
                                  Banca
                                  • Bruno Spolon Marangoni
                                  • Cicero Rafael Cena da Silva
                                  • Daniel Araujo Gonçalves
                                  • Diogo Duarte dos Reis
                                  • Guilherme Botega Torsoni
                                  • Michael Jones da Silva
                                  Resumo A madeira de eucalipto é empregada para a produção de celulose, móveis, construção civil, entre outras aplicações, possuindo espécies mais indicadas para cada uso. A separação e classificação de espécies de madeira baseia se em características como a cor, o cheiro, o sabor, a textura ou o brilho. Alternativamente, análises laboratoriais mais elaboradas podem ser empregadas, demandando maior tempo e custo para análises. Portanto, é necessário desenvolver um novo método preciso, rápido e de baixo custo para a classificação de espécies de madeira. Neste trabalho, investigamos o uso da espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) associado ao aprendizado de máquina como alternativa para a classificação de 6 diferentes espécies de árvores da família dos eucaliptos: Eucalyptus camaldulensis, Corymbia citriodora, GG100, Eucalyptus grandis, Eucalyptus saligna e Eucalyptus urophylla. Utilizando algoritmos de aprendizado de máquina nos dados obtidos da análise de componentes principais (PCA) do espectro de FTIR de amostras de alburno em pó, foi possível obter modelos preditores para a classificação das espécies. O espectro de infravermelho foi dividido em três regiões, 4000 – 700, 3000 – 2800 e 2000 – 700 cm-1, para análise da influência da celulose, hemicelulose, lignina e extrativos vegetais nos diferentes classificadores. O algoritmo Support Vector Machine (SVM), atingiu uma acurácia superior a 90% - em todos os intervalos estudados – nos testes de validação do tipo Leave One Out Cross Validation.

                                  Palavras-chave: Eucalipto; FTIR; Alburno; Análise Multivariada; Aprendizado de Máquina.
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                                  Efeitos das mutações E484A, E484K e E484Q na proteína Spike do SARSCoV-2: Um estudo in silico
                                  Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
                                  Tipo Dissertação
                                  Data 19/08/2022
                                  Área MATERIAIS
                                  Orientador(es)
                                  • Marcos Serrou do Amaral
                                  Coorientador(es)
                                    Orientando(s)
                                    • Jéssica de Moraes Carretone
                                    Banca
                                    • Bruno Spolon Marangoni
                                    • Danilo da Silva Olivier
                                    • Fabio Mallmann Zimmer
                                    • Marcos Serrou do Amaral
                                    • Sergio Leandro Espindola Preza
                                    Resumo A COVID-19, causada pelo vírus SARS-CoV-2 se tornou uma pandemia em
                                    março de 2020 e desde então tem causado inúmeros prejuízos, tanto materiais quanto
                                    em vidas. Como todos os vírus de RNA, possui alta capacidade de mutação,
                                    principalmente na proteína Spike. O objetivo é analisar os efeitos das mutações
                                    E484A, E484K e E484Q, em comparação com a estrutura nativa, através de Dinâmica
                                    Molecular. Os dados de RMSD e RMSF mostraram que a variante E484K foi a que
                                    obteve maior variação entre todas as variantes e a nativa. As variantes E484A e
                                    E484Q mostraram comportamento semelhante à nativa. A região do laço que se liga
                                    ao receptor ACE-2 mostrou menores valores de RMSD e RMSF em todas as variantes
                                    e a nativa.
                                    Palavras-chave: SARS-CoV-2, COVID-19, Spike
                                    “ESTUDO ESTRUTURAL DA CLOROFILA A COM NANO PARTÍCULAS DE PRATA: UMA ABORDAGEM COMPUTACIONAL"
                                    Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
                                    Tipo Dissertação
                                    Data 08/07/2022
                                    Área MATERIAIS
                                    Orientador(es)
                                    • Marcos Serrou do Amaral
                                    Coorientador(es)
                                    • Danilo da Silva Olivier
                                    Orientando(s)
                                    • Nayhara Bandeira Duarte Feitosa de Queiroz
                                    Banca
                                    • Danilo da Silva Olivier
                                    • Fabio Mallmann Zimmer
                                    • Heberton Wender Luiz dos Santos
                                    • Julio Alberto Peres Ferencz Junior
                                    • Marcos Serrou do Amaral
                                    • Sergio Leandro Espindola Preza
                                    Resumo Nas últimas décadas, a nanotecnologia tem sido rapidamente desenvolvida e aplicada em muitos campos, como medicina, estética, indústria, tecnologia de comunicação, entre outras. As nanopartículas de prata (AgNPs) são um dos nanomateriais mais produzidos e utilizados devido à sua capacidade antimicrobiana e antibacteriana, permitindo uma ampla gama de aplicações comerciais. Com o aumento do uso e descarte de produtos produzidos com nanotecnologia, estima-se que o acúmulo de nanomateriais no meio ambiente será inevitável, com efeitos prejudiciais aos ecossistemas. Nesse cenário, também é importante entender os riscos das interações entre nanopartículas e as plantas, que são componentes fundamentais de todo o ecossistema e que estão mais potencialmente expostas às nanopartículas devido a sua constante interação com o ar, solo e água. Nas plantas, encontramos a clorofila que está dentre as moléculas mais importantes da natureza, é super versátil com atividades que não se limitam a apenas desempenhar um papel importante na natureza, mas também em várias aplicações humanas e artificiais, seja como indicador da concentração de herbicida, biomaterial, biossensor ou até mesmo na produção de gás hidrogênio. Neste contexto, o presente trabalho buscou avaliar a interação entre a clorofila e AgNPs através de técnicas de dinâmica molecular. O estudo teórico da estrutura tem sido um desafio pois como ela apresenta um íon metálico coordenado aos nitrogênio, não há parâmetros de campo de força disponíveis na literatura. Para que fosse possível realizar o estudo, foi necessário construir os parâmetros de campo de força. O mesmo foi realizado utilizando o software MCPB.py, um construtor para parâmetros de centro de metal baseado em Python que utiliza o método seminário.
                                    Com o modelo gerado foi possível obter o estudo computacional da estrutura. As estruturas de Clorofila e feofitina foram otimizadas pelo método DFT, nível de teoria B3LYP com conjuntos de base 6-31G . As dinâmicas foram realizadas no software AMBER18, nos ensembles NpT por 200 ns. A nanopartícula foi inserida através do campo de força INTERFACE, e sua dinâmica com a clorofila foi realizada em 300 ns. Com os resultados foi possível observar diferenças significativas nas estruturas da clorofila após o tempo de dinâmica molecular, além disso os resultados obtidos nos levam a crer que a presença das AgNPs causam algum tipo de interferência no sistema. Resultados mais conclusivos, como o estudo experimental sugere, demonstrando que as AgNP podem apresentar um risco potencial para as plantas serão necessários no futuro.

                                    Palavras-chave: Dinâmica Molecular, MCPB.py, nanopartícula de prata.
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