Dissertação-PPGFA
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Item Estudo termodinâmico da formação de moléculas em ambientes astroquímicos(2024-03-08) Oliveira, Sergio Pilling Guapyassu de; Ojeda González, Arian; Oliveira, Alexandre Soares de; Neto, Orlando Roberto; Pontes, Marcelo André Petry; Mateus, Marcelo Silva; São José dos CamposNeste trabalho realizamos uma investigação teórica/computacional sobre a formação de moléculas em ambientes espaciais. O trabalho foi dividido em duas partes sendo a primeira com o foco na termoquímica da formação de algumas moléculas selecionadas (ex., CO3, C4O, C3O2, C5O, entre outras) e, a segunda, com o foco no estudo de reações químicas relacionados a formação de fosfina (PH3) a partir de compostos iônicos e sua implicação em astroquímica. As moléculas selecionadas para o cálculo das entalpias de formação são espécies previstas de existirem em gelos astrofísicos quando são expostos a presença de radiação ionizante. Esses cálculos são utilizados, por exemplo, para um eventual ordenamento nos coeficientes de taxa calculados com o programa PROCODA, que mapeia a evolução química de gelos astrofísicos irradiados em laboratório, desenvolvido pelo Dr. Sergio Pilling. Em relação ao PH3, cabe salientar que, a química do fósforo é essencial à vida na Terra e sua detecção em ambientes astrofísicos, como a alta atmosfera do planeta Vênus, impulsionou investigações nos campos da astroquímica e astrobiologia com a finalidade de entender e propor mecanismos reativos fotoquímicos, geoquímicos ou biológicos que expliquem seu equilíbrio nestes ambientes. Os cálculos teóricos foram realizados utilizando o programa de química quântica ORCA Quantum Chemistry. Para a obtenção das entalpias de formação das moléculas selecionadas foram utilizados o método b3lyp e base def2-tzvp. Os cálculos das entalpias de reação para a formação de PH3 foram realizadas em três reações: i) PH+ + H2 PH3+; ii) PH + H2+ PH3+; e iii) PH3+ + e- PH3. Nessa etapa, o procedimento seguiu para etapas de otimização de geometria e cálculos de energia eletrônica e energia do ponto zero nos métodos MP2, M06-2X, ꞷB97X e ꞷB97X -D3 e verificados com o cálculo de coupled cluster (CC). Os valores das entalpias da reação i) revelaram que as reações são energeticamente favoráveis (ΔH < 0) em ambientes astrofísicos e ii) que a reação PH+ + H2 PH3+ possui dois estados de transição bem definidos. Os valores obtidos nesse estudo auxiliam no entendimento da formação e presença de moléculas em ambientes espaciais e ajudam a contribuir com a melhor compreensão da área de astroquímica e astrobiologia tanto na fase gasosa quanto na fase sólida.Item Desenvolvimento e caracterização de nanocelulose para aplicações em filtros de ar visando aplicações aeroespaciais(2024-03-08) Vieira, Lúcia; Oliveira, Virgínia Klausner de; Pillat, Valdir Gil; Contini, Rita de Cássia Mendonça Sales; Sousa, Letícia Pereira dos Santos Ferreira Barbosa de; São José dos CamposEste estudo contém a descrição do desenvolvimento e da caracterização de filtros de ar eletrofiados, utilizando uma combinação de álcool polivinílico (PVA) e nanocelulose, com ênfase em sua aplicação em ambientes aeroespaciais. A combinação do PVA com a nanocelulose eletrofiados promete materiais com propriedades aprimoradas, aproveitando as características únicas da nanocelulose e a versatilidade do PVA. A nanocelulose foi obtida a partir do subproduto do processo de fermentação da bebida kombucha, oferecendo uma fonte de material de baixo custo. Para garantir a pureza do material, foram implementados métodos de esterilização eficazes e ambientalmente amigáveis, como o uso de plasma não- térmico e ultrassom de alta potência. O estudo investigou a influência de técnicas inovadoras de purificação, incluindo o plasma gliding arc e técnica consolidada como o ultrassom de alta potência, na remoção de bactérias e resíduos fermentativos. Os resultados indicaram que o ultrassom foi a técnica mais eficaz, sendo selecionado para experimentos futuros, já o plasma propiciou a formação de um subproduto. As nanofibras tratadas com ultrassom foram então adicionadas à solução de PVA e Ácido Cítrico (AC) para eletrofiação de não tecidos e caracterizadas via microscopia eletrônica de varredura para verificar a morfologia. O tratamento por ultrassom provou ser superior, eliminando efetivamente as bactérias enquanto preserva a estrutura das fibras de celulose, deixando apenas as fibras de celulose visíveis. Os espectros de ressonância magnética nuclear (RMN) dos núcleos de 13C revelaram uma nova banda ativa atribuída ao tratamento com plasma, sugerindo a presença de um novo radical identificado como C2H2-Y, potencialmente originário de compostos de nitrogênio ou oxigênio no ambiente de plasma atmosférico. A Microscopia Confocal de Fluorescência e a Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) confirmaram a erradicação eficaz das bactérias com ambos os métodos.Item Análise de estruturas de galáxias espirais grand design via Séries e Transformadas de Fourier(2023-02-28) Oliveira Filho, Irapuan Rodrigues de; Oliveira, Virgínia Klausner de; Hernandez-Jimenez, José Andrés; Puerari, Ivânio; Vera-Villamizar, Nelson; Costa, Stella Faria; Caritá, Lucas Antonio; São José dos CamposUtilizando imagens do DESI Legacy Imaging Survey nas bandas g, r e z, foi realizada uma análise das estruturas espirais das galáxias IC 4566, NGC 768 e IC 1256. O objetivo deste trabalho é aplicar as Transformadas de Fourier unidimensional e bidimensional para análise das estruturas presentes em galáxias espirais grand design. Para isso, foram criados programas em P YTHON para implementação dos métodos, realizados testes com espirais teóricas e galáxias estudadas em outros trabalhos e assim, feita a aplicação nas três galáxias. Primeiramente, aplicamos a Série e a Transformada de Fourier bidimensional para determinação das componentes pmq dominantes em cada uma das estruturas espirais, além da medição do pitch angle a de cada modo. Em seguida, foi implementada a Transformada de Fourier unidimensional para determinação da ressonância de corrotação. Como resultado, IC 1256 apresentou como modo dominante m ? 3 e |a| « 21.8 , e as galáxias IC 4566 e NGC 768, m ? 2 com |a| « 16.9 e |a| « 18.9 , respectivamente. Com relação à ressonância de corrotação, para IC 4566 determinamos que o caráter do padrão espiral é trailing com raio de corrotação em 7.8 kpc e leading em 16 kpc; para NGC 768 o caráter do padrão é trailing e o raio de corrotação está em 15 kpc . Os métodos apresentam boa caracterização das estruturas espirais de galáxias grand design e os valores obtidos para o pitch angle aproximam-se de valores apresentados em outros estudos e técnicas.Item Investigação observacional da candidata a variável cataclísmica polar CRTS J091936.6-055519(2023-03-03) Palivanas, Natália; Oliveira, Alexandre Soares de; Jablonski, Francisco José; Oliveira Filho, Irapuan Rodrigues de; Palivanas, Natália; São José dos CamposEste trabalho tem como objetivo principal o estudo da candidata a variável ca- taclísmica polar CRTS J091936.6-055519, selecionada a partir de estudos prévios exploratórios, com dados de múltiplas técnicas observacionais. Para isso, utilizamos dados de fotometria, espectroscopia e polarimetria obtidos nos observatórios OPD e SOAR, e do telescópio espacial TESS. Buscando por periodicidades nos dados de fotometria TESS, determinamos o período orbital, até então desconhecido, em P = 0, 078100 ± 0, 000002 d, abaixo do period gap das variáveis cataclísmicas. A curva de luz é modulada pelo período orbital, com morfologia compatível à de uma polar não eclipsante. Os espectros possuem um contínuo plano com linhas de emissão em comprimentos de onda típicos de polares, ressaltando-se a presença de H ß e He II 4686 Å intensas e com razão He II/H ß ? 0.75. A velocidade radial das linhas de emissão, ajustadas como uma componente e como a combinação de duas componentes, seguem a modulação orbital do período encontrado e com amplitudes de até 500 km/s. A curva de luz obtida como subproduto da polarimetria é dominada por flickering e, quando em fase, mostra uma modulação compatível com o período orbital. A busca de periodicidades nos dados de fotometria, polarização e velocidade radial recuperam o período orbital obtido com os dados TESS, contudo com menos precisão devido à menor cobertura e resolução temporal das observações. Os dados polarimétricos indicam a presença polarização linear e circular no filtro V, ainda que pouco intensas. A polarização circular varia entre ±8% de forma independente da modulação orbital. As características analisadas apontam para o caso de uma polar com baixa polarização, porém dados adicionais podem auxiliar na confirmação da classificação. De todo modo, descobertas como a CRTS J091936.6-055519 certamente contribuem para aprimorar o debate e entendimento acerca das variáveis cataclísmicas.Item Atualização e modernização do circuito de síntese de frequência do BDA (Brazilian Decimetric Array)(2023-10-04) Machado, Telmo Claudinei; Oliveira Filho, Irapuan Rodrigues de; Oliveira, Alexandre Soares de; Fagundes, Paulo Roberto; Fernandes, Francisco Carlos Rocha; Souza, Carlos Alexandre Wuensche de; São José dos CamposA maioria dos eventos solares energéticos, como explosões solares (flares) e eje-ções de massa coronal (CMEs), têm origem na energia magnética acumulada na atmosfera solar, especialmente em regiões ativas. Porém, ainda é necessário estu-dar melhor os mecanismos de acumulação, liberação e transporte, que pode ser feito por diversos instrumentos, em solo ou no espaço. Investigar o Sol em faixas espectrais não ópticas ou de rádio requer a colocação de instrumentos em órbita para evitar o bloqueio atmosférico terrestre nessas bandas, gerando custos subs-tanciais. Assim, uma alternativa menos onerosa foi sugerida: criação, instalação, supervisão e operação de instrumentos em terra, principalmente nas faixas óptica e de rádio. O interferômetro rádio, chamado de Brazilian Decimetric Array (BDA), foi proposto para realizar investigações de fenômenos solares (como flares e CMEs, auxiliando em suas previsões) assim como investigações galácticas e extragalácti-cas. Além da redução de custos, essa alternativa permite monitoramento da evolu-ção das emissões em rádio desde a liberação. Por exemplo, em observações de CME com coronógrafos (como LASCO), a localização, do ponto de target não pode ser obtida. Outras observações são complementares e importantes, como as inter-ferométricas em rádio. Um interferômetro rádio é um instrumento que combina si-nais de dois ou mais elementos, compostos de antenas, e os respectivos recepto-res, para criar uma imagem em rádio mais detalhada do objeto observado. Consi-derando que um radiotelescópio sozinho não gera imagens, dois (ou mais) podem gerar imagens, com melhor ou pior resolução, dependendo das linhas de base e cobertura do plano UV. Para frequências relativamente altas (f > 1 GHz), são em-pregados receptores super-heteródinos, projetados para converter sinais das fre-quências altas para as mais baixas, a fim de permitir o transporte do sinal pelos cabos e componentes do receptor com baixa perda e mantendo coerência de fase, o que permite a detecção, armazenamento e processamento do sinal. O interferô-metro rádio é composto por vários radiotelescópios, sendo um instrumento comple-xo, podendo envolver mais etapas de conversão de frequência ao longo das eta-pas para estabilidade do sinal, principalmente em fase. Em um interferômetro, o ajuste de frequência de cada receptor consome muito tempo. Para agilizar, minimi-zar perdas e maximizar a estabilidade do sinal, foi concebida a automatização da síntese de frequência dos receptores do BDA. Este desenvolvimento pioneiro em-prega microcontrolador de baixo custo junto com circuitos convencionais. É uma tecnologia desenvolvida na própria instituição, a partir de competência existente, implicando significativa redução de custos. Neste trabalho, são apresentados o no-vo circuito da síntese de frequências, as características do hardware e do software, assim como parâmetros de ajuste e controle, resultados de testes de bancada e de validação operacional.Item Estudo das Camadas Intermediárias descendentes na região equatorial e de baixa latitude brasileira(2021-12-10) Silva, Ana Paula Monteiro da; Muella, Márcio Tadeu de Assis Honorato; Ojeda González, Arian; Nogueira, Paulo Alexandre Bronzato; Valentim, Ângela Machado dos Santos; Pillat, Valdir Gil; São José dos CamposO presente trabalho tem como objetivo principal estudar o comportamento das camadas intermediárias descendentes (CIs) sobre a região equatorial e de baixa latitude brasileira de Palmas-TO (10,12º S; 48,21º O) e São José dos Campos-SP (23,07º S; 45,52º O) respectivamente, durante os períodos de baixa (2008/2009) e alta (2013/2014) atividade solar correspondente ao ciclo 24. Os resultados deste estudo indicam que as camadas intermediárias ocorrem predominantemente durante o dia e apresentam um comportamento típico de descida que pode atingir as alturas da camada E e se fundir com as camadas E-esporádicas em desenvolvimento. A probabilidade de ocorrência das camadas intermediárias no setor brasileiro é alta e parece ser independente da sazonalidade e da atividade solar. O comportamento sazonal médio de altura e frequência de topo da CI para o setor de baixa latitude apresenta um comportamento regular entre 09:00 UT (06:00 LT) e 21:00 UT (18:00 LT). Em Palmas, tal característica foi observada somente no solstício de inverno, já que nos demais períodos sazonais um padrão oscilatório foi observado nos valores médios de altura. Com relação a variação sazonal média com a hora local na ocorrência dos eventos de CI durante o mínimo solar, observou-se dois máximos em São José dos Campos para todos os períodos sazonais avaliados, sendo o primeiro no período da manhã (entre 10:00 UT (07:00 LT) e 12:00 UT (09:00LT)) e o segundo no período da tarde (entre 14:00 UT (11:00 LT) e 19:30 UT (16:30LT)). Em Palmas, comportamento similar foi observado mais claramente somente no solstício de inverno. Até o presente momento, nenhuma relação foi encontrada entre a variação da altura virtual da camada intermediária e a variação da altura virtual da base da camada F. Algumas peculiaridades também foram encontradas neste estudo, tais como: camadas intermediárias noturnas, camadas intermediárias simultâneas, ou seja, a ocorrência de mais de uma camada em um mesmo ionograma e camadas intermediárias formadas a partir do desprendimento da base da camada F. Além disso um estudo sobre a influência dos ventos na formação e dinâmica das CIs foi realizado e constatou-se que em setores de baixa latitude brasileira, a inclusão da maré semidiurna foi essencial para modular a descida das CIs para altitudes inferiores. Já para setores equatoriais foi necessário incluir uma correção no modelo de ventos (multiplicando-o por um fator de 1,5), para que resultados mais coerentes fossem encontrados. Mostrou-se que as ondas de gravidade podem ter um papel importante na formação/desenvolvimento da camada intermediária sobre a região de São José dos Campos. O impacto da tempestade magnética no comportamento das CIs também foi brevemente discutido neste trabalho, no entanto, acredita-se que estudos mais detalhados são necessários para que os efeitos dos distúrbios magnéticos sobre as CIs possam ser melhores compreendidos.