Thesis (Ph. D.)--University of Washington, 1998. / Vita. Includes bibliographical references (p. [225]-236).

Thesis (Ph. D.)--University of Washington, 1998. / Vita. Includes bibliographical references (p. [139]-145).

Thesis (Ph. D.)--University of Oregon, 1999. / Typescript. Includes vita and abstract. Includes bibliographical references (leaves 165-166). Also available for download via the World Wide Web; free to University of Oregon users. Address: http://wwwlib.umi.com/cr/uoregon/fullcit?p9948028.

Nous avons développé un microscope à émission d'électrons balistiques (BEEM) sous ultra-vide, dédié à l'étude des propriétés électroniques d'interfaces d'hétérostructures à base de semiconducteurs III-V pertinentes pour des applications potentielles en électronique de spin. Dans un premier temps, nous avons étudié les contacts Schottky épitaxiés Au(110)/GaAs(001) et Fe(001)/GaAs(001). Nous montrons d'un point de vue théorique que le transport cohérent d'électrons chauds à travers le métal et la conservation de la composante transverse du vecteur d'onde électronique à l'interface métal/GaAs sont à l'origine des signatures spectroscopiques BEEM contrastées observées expérimentalement sur ces deux systèmes. Ensuite, l'étude du contact tunnel MgO/GaAs(001) a révélé la présence de canaux de conduction situés dans la bande interdite de MgO. Ces canaux sont associés à la présence de lacunes d'oxygène localisées dans l'oxyde, qui diminuent fortement la hauteur de barrière tunnel. Finalement, le phénomène de magnétorésistance d'électrons chauds dans la vanne de spin Fe/Au/Fe/GaAs(001) permet d'observer par BEEM des domaines et des parois de domaines magnétiques avec une résolution latérale nanométrique.

[pt] Organismos vivos têm seus próprios meios de locomoção e são capazes de se reproduzir. Além disto, o habitat no qual os organismos estão inseridos é tipicamente heterogêneo, de modo que as condições ambientais variam no tempo e no espaço. Nesta tese, são propostos e investigados modelos teóricos para compreender o comportamento coletivo de organismos vivos, visando responder questões relevantes sobre a organização e preservação da população utilizando técnicas analíticas e numéricas. Inicialmente, considerando um habitat homogêneo, em que as propriedades estatísticas das condições ambientais são independentes do tempo e do espaço, estudamos como padrões espaço-temporais podem emergir na distribuição da população devido a interações não-locais e investigamos o papel das flutuações ambientais neste processo. Em seguida, assumindo um meio ambiente heterogêneo, analisamos o caso de um único domínio de habitat. Considerando uma classe de equações não lineares, introduzindo flutuações temporais e interações entre os organismos, fornecemos uma perspectiva geral da estabilidade de populações neste caso, desafiando os conceitos ecológicos anteriores. Em um segundo passo, assumindo uma paisagem complexa fragmentada, consideramos que os indivíduos têm acesso a informações sobre a estrutura espacial do meio. Mostramos que os indivíduos sobrevivem quando as regiões espaciais viáveis estão suficientemente aglomeradas e observamos que o tamanho da população é maximizado quando os indivíduos utilizam parcialmente a informação do meio ambiente. Finalmente, como resultados exatos analíticos não são factíveis em muitas situações importantes, propomos uma abordagem efetiva para interpretar os dados experimentais. Assim, somos capazes de conectar a heterogeneidade do ambiente e a persistência da população, caracterizada pela distribuição de probabilidade para os tempos de vida. / [en] Living entities have their own means of locomotion and are capable of reproduction. Furthermore, the habitat in which organisms are embedded is typically heterogeneous, such that environment conditions vary in time and space. In this thesis, theoretical models to understand the collective dynamics of living beings have been proposed and investigated aiming to address relevant questions such as population organization and persistence in the environment, using analytical and numerical techniques. Initially, considering an homogeneous habitat, in which the statistical properties of the environmental conditions are time and space independent, we study how spatiotemporal order can emerge in the population distribution due to nonlocal interactions and investigate the role of environment fluctuations in the self-organization process. Further, we continue our investigation assuming an heterogeneous environment, starting with the simplest case of a single habitat domain, and we obtain the critical conditions for population survival for different population dynamics. Considering a class of nonlinear equations, introducing temporal oscillations and interactions among the organisms, we are able to provide a general picture of population stability in a single habitat domain, challenging previous ecological concepts. At last, assuming a fragmented complex landscape, resembling realistic properties observed in nature, we additionally assume that individuals have access to information about the spatial structure. We show that individuals survive when patches of viable regions are clustered enough and, counter-intuitively, observe that population size is maximized when individuals have partial information about the habitat. Finally, since, analytical exact results are not feasible in many important situations, we propose an effective approach to interpret experimental data. This way we are able to connect environment heterogeneity and population persistence.

La théorie des jeux en champ moyen constitue un formalisme puissant introduit récemmentpour étudier des problèmes d’optimisation stochastiques avec un grand nombre d’agents. Aprèsavoir rappelé les principes de base de cette théorie et présenté quelques cas d’applicationtypiques, on étudie en détail un modèle stylisé de séminaire, de type champ moyen. Nousdérivons une équation exacte qui permet de prédire l’heure de commencement du séminaire etanalysons différents régimes limites, dans lesquels on parvient à des expressions approchées de lasolution. Ainsi on obtient un "diagramme de phase" du problème. On aborde ensuite un modèleplus complexe de population avec des effets de groupe attractifs. Grâce à une analogie formelleavec l’équation de Schrödinger non linéaire, on met en évidence des lois d’évolutions généralespour les valeurs moyennes du problème, que le système vérifie certaines lois de conservation etl’ on développe des approximations de type variationnel. Cela nous permet de comprendre lecomportement qualitatif du problème dans le régime de fortes interactions. / Mean Field Games Theory is a theoretical framework developed recently to deal withstochastic optimization problems when the number of agents is large. First the mathematicaltools are introduced heuristically, step by step, and some examples are presented in finance,economy and social problems. I study then thoroughly a seminar toymodel and derive anequation for the starting time of the meeting. The analysis of the limit regimes allows to builda "phase diagram" of the problem. In a second time, a herding problem, where individualshave their own preferences and are attracted by the group, is tackled. Thanks to a formal analogywith the Non Linear Schrödinger equation, some explicit solutions, conservation laws andso-called variational approximations are derived. Finally I use these tools to get a qualitativeunderstanding of the solution’s behaviour in the strong interaction regime.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O objetivo geral deste projeto é propor um modelo bidimensional que descreva o novo estado supercondutor, que apresenta simetria de cristal líquido, chamado de supercondutor nemático. O estudo começa com uma introdução sobre a teoria de Landau-Ginzburg das transições de fase, onde são discutidos conceitos como parâmetro de ordem e as ordens das transições de fase, que são essenciais para o desenvolvimento deste projeto. Em seguida, é feita uma discussão sobre as principais características dos supercondutores como a resistência zero, o efeito Meissner-Ochsenfeld, os tipos de supercondutores, o surgimento de vórtices e uma análise sobre a teoria de Landau-Ginzburg para transição de fase metal-supercondutor. Após isto, é feita uma abordagem sobre os principais tipos de cristais líquidos, com destaque ao cristal líquido nemático, onde é desenvolvida a teoria de Landau-Ginzburg para transição de fase isotrópica-nemática e um estudo sobre o surgimento de disclinações no cristal líquido nemático em duas dimensões. Por fim, é apresentado o modelo proposto para descrever o estado supercondutor nemático, com a construção da teoria de Landau-Ginzburg, o estudo do acoplamento entre as fases e os defeitos topológicos presentes nesse estado. / The objective of this project is to propose a two-dimensional model that describes the new superconducting state, which has liquid crystal symmetry, called nematic superconductor. The study begins with an introduction to the Ginzburg-Landau theory of phase transitions, which are discussed concepts such as order parameter and the orders of phase transitions, which are essential for the development of this project. Then, there is a discussion of the main characteristics of superconductors such as zero resistance, the Meissner effect-Ochsenfeld, the types of superconductors, the appearance of vortex and an analysis of the Landau-Ginzburg theory to metal superconductor phase transition. After this, an approach is made on the main types of liquid crystals, especially the nematic liquid crystal, which is developed Ginzburg-Landau theory for nematicisotropic phase transition and a study about the disclinations in the two dimensional nematic liquid crystal. Finally, the proposed model is presented to describe the nematic superconductor state, with the construction of the Ginzburg-Landau theory, the study of coupling between the phases and the topological defects resent in this state.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O objetivo geral deste projeto é propor um modelo bidimensional que descreva o novo estado supercondutor, que apresenta simetria de cristal líquido, chamado de supercondutor nemático. O estudo começa com uma introdução sobre a teoria de Landau-Ginzburg das transições de fase, onde são discutidos conceitos como parâmetro de ordem e as ordens das transições de fase, que são essenciais para o desenvolvimento deste projeto. Em seguida, é feita uma discussão sobre as principais características dos supercondutores como a resistência zero, o efeito Meissner-Ochsenfeld, os tipos de supercondutores, o surgimento de vórtices e uma análise sobre a teoria de Landau-Ginzburg para transição de fase metal-supercondutor. Após isto, é feita uma abordagem sobre os principais tipos de cristais líquidos, com destaque ao cristal líquido nemático, onde é desenvolvida a teoria de Landau-Ginzburg para transição de fase isotrópica-nemática e um estudo sobre o surgimento de disclinações no cristal líquido nemático em duas dimensões. Por fim, é apresentado o modelo proposto para descrever o estado supercondutor nemático, com a construção da teoria de Landau-Ginzburg, o estudo do acoplamento entre as fases e os defeitos topológicos presentes nesse estado. / The objective of this project is to propose a two-dimensional model that describes the new superconducting state, which has liquid crystal symmetry, called nematic superconductor. The study begins with an introduction to the Ginzburg-Landau theory of phase transitions, which are discussed concepts such as order parameter and the orders of phase transitions, which are essential for the development of this project. Then, there is a discussion of the main characteristics of superconductors such as zero resistance, the Meissner effect-Ochsenfeld, the types of superconductors, the appearance of vortex and an analysis of the Landau-Ginzburg theory to metal superconductor phase transition. After this, an approach is made on the main types of liquid crystals, especially the nematic liquid crystal, which is developed Ginzburg-Landau theory for nematicisotropic phase transition and a study about the disclinations in the two dimensional nematic liquid crystal. Finally, the proposed model is presented to describe the nematic superconductor state, with the construction of the Ginzburg-Landau theory, the study of coupling between the phases and the topological defects resent in this state.

Nesta dissertação aplicamos conceitos de Teoria de Jogos Evolucionária ao jogo Hawk-Dove introduzido originalmente por Maynard Smith como um modelo para lutas convencionais [37]. Estudamos então a competição entre estratégias puras (consistentes) e mistas/aleatórias (inconsistentes) em uma extensão deste jogo que, sujeita a efeitos estocásticos, apresenta um mecanismo de drift que leva à população a um equilíbrio monomórfico da estratégia inconsistente. Também estudamos o problema do altruísmo forte e os efeitos de uma demografia de grupos em sua evolução, baseado no framework 2LFW de Schonman, Vicente e Caticha [58]. Elaboramos uma fórmula para a probabilidade de extinção do processo em seus estágios iniciais e calculamos e simulamos os equilíbrios estáveis do framework no regime de seleção fraca em t ! 1 para alguns jogos de interesse. / In this dissertation we have applied Evolutionary Game Theory concepts to the Hawk-Dove game that has been originally introduced by Maynard Smith as a model for conventional aggression [37]. We then studied the competition between pure (consistent) and mixed/random (inconsistent) strategies in an extension of this game which, subject to stochastic effects, presents a drift mechanism that drives the population to a monomorphic equilibrium of the inconsistente strategy. We have also studied the problem of Strong Altruism and the effects of a group demography in its evolution, based on Schonman, Vicente and Catichas 2LFW framework [58]. We have elaborated a formula for the processs extinction probability in its initial stages and calculated and simulated the stable equilibriums of the framework under weak selection for t ! 1 for some games of interest.

Neste trabalho, Compressed Sensing é introduzido do ponto de vista da Física Estatística. Após uma introdução sucinta onde os conceitos básicos da teoria são apresentados, incluindo condições necessárias para as medições e métodos básicos de reconstrução do sinal, a performance típica do esquema Bayesiano de reconstrução é analisada através de um cálculo de réplicas exposto em detalhe pedagógico. Em seguida, a principal contribuição original do trabalho é introduzida --- o algoritmo Bayesiano de Compressed Sensing Online faz uso de uma aproximação de campo médio para simplificar cálculos e reduzir os requisitos de memória e computação, enquanto mantém a acurácia de reconstrução do esquema offline na presença de ruído aditivo. A última parte deste trabalho contém duas extensões do algoritmo online que permitem reconstrução otimizada do sinal no cenário mais realista onde conhecimento perfeito da distribuição geradora não está disponível. / In this work, Compressed Sensing is introduced from a Statistical Physics point of view. Following a succinct introduction where the basic concepts of the framework are presented, including necessary measurement conditions and basic signal reconstruction methods, the typical performance of the Bayesian reconstruction scheme is analyzed through a replica calculation shown in pedagogical detail. Thereafter, the main original contribution of this work is introduced --- the Bayesian Online Compressed Sensing algorithm makes use of a mean-field approximation to simplify calculations and reduce memory and computation requirements, while maintaining the asymptotic reconstruction accuracy of the offline scheme in the presence of additive noise. The last part of this work are two extensions of the online algorithm that allow for optimized signal reconstruction in the more realistic scenarios where perfect knowledge of the generating distribution is unavailable.