Este trabalho apresenta um novo formalismo bi-dimensional em diferenças finitas no domínio do tempo (2D-FDTD) para a simulação de estruturas baseadas em metamateriais. A natureza dispersiva destes meios é levada em consideração de forma precisa pela inclusão dos modelos materiais de Drude para os tensores permissividade elétrica e permeabilidade magnética. Todos os elementos dos tensores são considerados neste formalismo, o que o torna muito atraente para a modelagem de uma classe geral de estruturas eletromagnéticas. Dois efeitos de enorme impacto são analisados em detalhes, sendo eles a cobertura de invisibilidade e o rotacionamento de campo. Ambos os efeitos requerem a utilização de técnicas de transformação de coordenadas a qual deve ser aplicada apenas na região onde os campos eletromagnéticos precisam ser manipulados, tirando vantagem da invariância das equações de Maxwell quanto a estas operações. Esta técnica redefine localmente os parâmetros de permissividade e permeabilidade do meio transformado. O formalismo implementado apresentou grande estabilidade e precisão, uma conseqüência direta da natureza dispersiva dos modelos materiais de Drude, o que o caracteriza como uma boa contribuição para uma completa compreensão da fenomenologia por trás destes efeitos fascinantes. Os resultados numéricos apresentaram boa concordância com os disponíveis na literatura. Foi também observado que ambas estruturas são muito sensíveis a variações de freqüência do campo de excitação. / This work introduces an extended two-dimensional finite difference time domain method (2D-FDTD) for the simulation of metamaterial based structures. The dispersive nature of these media is accurately taken into account through the inclusion of the Drude material models for the permittivity and permeability tensors. All tensor elements are properly accounted for, making the formalism quite attractive for the modeling of a general class of electromagnetic structures. Two striking effects are investigated with the proposed model, namely, the invisibility cloaking and the field rotation effects. Both effects require the utilization of a coordinate transformation technique which must be applied only in the region where the electromagnetic field needs to be manipulated, taking advantage of the invariance of Maxwell\'s equations with respect to these operations. This technique locally redefines the permittivity and permeability parameters of the transformed media. The implemented formalism has proved to be quite stable and accurate, a direct consequence of the dispersive nature of the Drude material model, which characterizes it as a good contribution to fully understand the phenomenology behind these fascinating effects. The numerical results are in good agreement with those available in the literature. It was also verified that both structures are very sensitive to frequency variations of the excitation field.

A condução de calor em sólidos é estudada geralmente em materiais isotrópicos onde a condutividade térmica não é dependente da direção. Porém, muitos materiais (naturais ou não) são ditos anisotrópicos. Destes podemos citar cristais, madeiras, rochas, forjados a frio, laminados, estruturas reforçadas com fibras (de vidro, de carbono, etc). Matematicamente, a condutividade térmica de isotrópico é um escalar. Já em um material anisotrópico, esta se apresenta como um tensor de segunda ordem (nove componentes). Desta forma, o estudo de trocas de calor torna-se muito dificultoso. Uma maneira adequada de tratar tais dificuldades é transformar este tensor de nove componentes, função de três coordenadas de direção, em três únicas componentes (ditas principais) com suas respectivas (e novas) direções (ditas também principais). Esta abordagem é semelhante ao estudo de tensor de tensões mecânicas em sólidos. Mesmo reduzindo o número de componentes ainda, logicamente, é necessário conhecer estas "ditas principais" para que haja solução do problema de troca de calor. Para tanto, este projeto propõe o desenvolvimento de um modelo matemático-experimental para determinação destas condutividades principais e de suas direções, que são obtidas pela determinação dos seus respectivos autovalores e cossenos diretores.

Orientador: Marcelo dos Santos Pereira / Banca: Manoel Cleber de Sampaio / Banca: Alves Rosinei Batista Ribeiro / Resumo: O processo de rebitagem é largamente utilizado na indústria aeronáutica para fabricação de fuselagens de aviões. Durante esse processo deformações locais são introduzidas nas estruturas por meio da expansão dos rebites devido sua conformação. A deformação plástica causa uma expansão no rebite e consequentemente na estrutura circundante onde o mesmo foi inserido. Este trabalho tem como objetivo analisar o efeito da anisotropia na propagação da deformação induzida em corpos de prova de ligas 2024 que passaram pelo processo de rebitagem, em chapas de alumínio termicamente tratadas. O experimento avaliou como a geometria do grão, relacionadas ao tamanho e forma dos mesmos, assim como o efeito do tratamento térmico, influenciam na expansão diametral. Foram empregados corpos de prova de liga de alumínio 2024 com tratamento térmico T3 e TO, comumente utilizadas pela indústria aeronáutica, em diferentes direções de grãos, longitudinal e transversal, onde foram cravados rebites e avaliado o alongamento dos corpos de prova pelo efeito da rebitagem. Os resultados obtidos comprovam que a anisotropia exerce uma influência significativa no fator expansão e que a deformação plástica na direção transversal de laminação foi aproximadamente 60% maior que na direção de laminação para os dois tratamentos térmicos analisados. Também foi constatado que o tratamento térmico do material influencia no fator expansão. Verificou-se que a expansão dos corpos de prova recozidos foi o dobro nas direções t... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The riveting process is wide used at Aerospace industry during airplane fuselage construction. During this process, local deformations are introduced in the structures by the rivet expansion, due the plastic deformation. The plastic deformation makes the rivet expand inside the hole and consequently, the structure around the rivet expand too. The goal of this research is to analyses the anisotropy effect in the squeezing force propagation in specimens of 2024 alloys that were submitted to the riveting process, in aluminum plates heated treatment. The research analyzed the grain geometry related to size and form, and how the heat treatment effect influences the hole diameter expansion. It was used specimens of aluminum alloy 2024 T3 and TO, commonly used in aerospace industry, in different grains directions, longitudinal and transversal. Rivets were installed and the specimen stretching was analyzed. The results prove that the anisotropy have a significative influence in the expansion factor, the plastic deformation in the transversal rolled direction was about 60% bigger than rolled direction for the two heat treatment analyzed. Also, it was verified that the material heat treatment influences the factor expansion. According the results the expansion in the relieved specimens condition were the double in the transversal and longitudinal direction than the aging specimens condition / Mestre

Neste trabalho desenvolveu-se uma técnica de medir a magnetostricção em filmes, determinando-se a defiexão do substrato devido à tensão elástica magiletostrictiva originada no filme pela aplicação de um campo externo. Para isto desenvolveu-se um sistema de medir microdeslocamentos baseado no desbalanceamento de uma ponte capacitiva formado pelo próprio filme , numa configuração inédita até o momento. O sistema permite obter além da magnetostricção de saturação, a curva de histerese magnetostrictiva com resolução na medida do deslocamento de 5nm. O estudo da magnetostricção em filmes finos ferromagnéticos tem particular importância para o controle da anisotropia, uma vez que a tensão intrínseca do filme , vinculado ao seu caráter magnetostrictivo contribui para a anisotropia efetiva. Foi instalada também uma técnica de estimar a tensão do filme , medindo a curvatura do substrato pela reflexão de um feixe de Laser. Com a informação da tensão efetiva e a magnetostricção de saturação pode-se determinar a contribuição magnetoelástica para a anisotropia efetiva do material. Como aferição do método obteve-se curvas de magnetostricção para um filme de Níquel. Estudou-se ainda a evolução da magnetostricção associada as propriedades magnéticas e estruturais de multicamadas de Cobalto-Paládio sujeitas a tratamentos térmicos. / In this work an experimental setup has been developed in order to measme magnetostriction of thin films based on the measurement of the magnetostrictive deflection of the end of a beam formed by the film and the substrate, when a magnetic field is applied. For this purpose, a system to measure very small displacements was constructed based on a capacitance bridge in which the film itself is a plate of the a capacitor. The final setup has new and original features. The measuring system allows one to extract, besides the saturation magnetostriction, the magnetostrictive histeresis curve with a resolution of 5nm in the beam's end deflection. The study of magnetostriction in very thin films has a specific importance because of the possibility of controlling the anisotropic features through the intrinsic stress whithin the material, which is related to the magnetostrictive character, and which contributes to the effective anisotropy. In this work it was also developed a technique to measure the film 's stress, measuring the curvature of the substrate and film based on the reflection o f a laser beam. Extracting both informations, the magnetostriction and the stress, one can determine the magnetoelastic contribuition to the effective anisotropy of the material. For the purpose of testing the measuring systems that were installed, the magnetostriction curve of pure nickel film was measured. The evolution of the magnetostrictive properties of Co/Pd multilayers films were also studied as a function of different annealing temperatures and of their cristalline and magnetic status.

As moléculas AHBA (2-Amino-N-hexadecil-benzamida) e DPH (1,6-Difenil-1,3,5- hexatrieno) são sondas fluorescentes com características particulares, comumente utilizadas para monitorar diferentes regiões das bicamadas lipídicas, no entanto, pouco se sabe sobre a mobilidade e dinâmica destas sondas em membranas e quais os principais fatores que influenciam as suas interações com solventes polares e apolares. Esta tese teve por objetivo estudar essas sondas em diferentes ambientes, para ampliar o entendimento de suas estruturas, mobilidade e dinâmicas rotacionais em diferentes solventes e em bicamadas lipídicas. Utilizou-se a técnica de Dinâmica Molecular (DM) para obter as trajetórias das sondas em caixas com diferentes proporções de água e 1,4-dioxano e também nas membranas de POPC (1-palmitoil-2-oleoil-sn-glicerol-3-fosfocolina) e DMPC (1,2-dimiristoil-sn-glicerol-3-fosfocolina). Com as trajetórias geradas, foram analisadas a estrutura, a solvatação e a dinâmica rotacional das sondas em misturas de solventes e membranas modelo. Para as DM em solventes, os resultados indicaram um comportamento atípico das duas moléculas, com a diminuição da interação com a água a medida que diminuía-se a proporção de 1,4-dioxano na caixa. Em membranas, a localização e mobilidade da sonda AHBA apresentaram comportamento semelhante em POPC e DMPC, com os tempos obtidos a partir da curva de autocorrelação rotacional do seu dipolo comparáveis aos medidos pelo experimento de anisotropia de fluorescência resolvida no tempo. Já para o DPH, os resultados em POPC indicaram que a sonda alinha-se paralelamente à superfície da membrana e apresenta muito mais liberdade para se movimentar quando comparada às aos resultados de DM em DMPC, onde a sonda se alinhou paralelamente às caudas dos fosfolipídios e teve uma restrição bem maior para seus movimentos. Os tempos de correlação rotacional do seu dipolo em POPC apresentaram boa concordância com os obtidos experimentalmente. Em contrapartida, os resultados em DMPC mostraram que é preciso mais tempo de DM para comparação entre a correlação rotacional teórica e a experimental, por ser um sistema mais compactado. De qualquer forma, os resultados indicam que a DM é uma técnica promissora para modelagem da dinâmica rotacional de moléculas em membranas. / AHBA (2-Amino-N-hexadecyl benzamide) and DPH (1,6-diphenyl-1,3,5-hexatriene) molecules are fluorescent probes with particular characteristics commonly used to monitor different regions of the lipid bilayers, however, little is known about the mobility and dynamics of these probes in membranes and the main factors that influence their interactions with polar and non-polar solvents. This thesis aimed to study these probes in different environments, to extend the understanding of their structures, mobility and rotational dynamics in different solvents and in lipid bilayers. It was used the Molecular Dynamic (MD) technique to obtain the trajectories of the probes in boxes with different proportions of water and 1,4-dioxane, and also in membranes of POPC (1-palmitoyl-2- oleoy l-sn-glycerol-3 -phosphocholine) and DMPC (1,2-dimyristoyl-sn-glycerol-3-phosphocholine). With the trajectories generated, the structure, solvation and rotational dynamics of the probes were analyzed in solvent mixtures and model membranes. For simulations in solvents, the results indicate an atypical behavior of the two molecules with the decrease of the interaction with water, when decreased the proportion of 1,4-dioxane in the box. In membranes, the location and mobility of AHBA showed similar behavior for on DMPC and POPC, with the decay times obtained from the dipole rotational autocorrelation curve comparable to experimental time-resolved fluorescence anisotropy data. For the DPH in POPC, the results indicated that the probe is aligned parallel to the membrane surface and is much more free to move when compared to simulations in DMPC, where the probe is aligned parallel to the tails of the phospholipids, and had a greater restriction for their movement. The rotational correlation times of their dipole in POPC showed good agreement with those obtained experimentally. On the other hand, the results in DMPC, showed that it needs more time of simulation for comparison between the theoretical and experimental rotational correlation, because it a more compressed system. In any way, the results indicate that MD is a promising technique for modeling the rotational dynamics of molecules in membranes.

Filmes de ligas FePt com uma estrutura quimicamente ordenada Tetragonal de Face Centrada FCT (tipo L1 IND.0) e textura [001] apresentam anisotropia magnética perpendicular, alta coercividade e grande efeito Kerr polar magnetoóptico. Entretanto, filmes completamente ordenados são normalmente obtidos através de um processo de \"sputtering\" com deposições em altas temperaturas do substrato(T IND. S > OU =600 ºC) ou por pós-tratamento térmico em temperaturas maiores que 500 ºC. As pesquisas atualmente em desenvolvimento visam a obtenção dessa estrutura ordenada a temperaturas mais baixas, o que seria mais adequado para aplicações práticas dos filmes. Neste trabalho, procuramos as melhores condições para a preparação de filmes de FePt com a fase ordenada FCT(001) em reduzidas temperaturas. Investigamos a influência do método de deposição, temperatura do substrato, espessura do filme e tipo de substrato sobre o grau de ordem química e textura dos filmes de FePt e, consequentemente, sobre suas propriedades magnéticas. Os filmes finos de ligas Fe IND.xPt IND. x-1(com x = 50 at%) foram preparados por \"Sputtering Magnetron DC\", através de dois diferentes métodos de deposição: pelo usual de codeposição e pelo método de deposiçãO alternada monocamadas atômicas (DAM). Os filmes foram crescidos sobre substratos de SiO IND.2/ Si(100), Si(100) e MgO(100), com e sem uma camada \"buffer\" de Pt ( com espessuras de 50 1 766 nm), sob T IND. s variando de temperatura ambiente a 600 ºC. O \"buffer\" de Pt foi usado para permitir melhores condições para a indução de um crescimento \"epitaxial\" da ordenada fase FCT(001) nos filmes de FePt. Os resultados da caracterização estrutural e magnética realizados através das técnicas de Difração de RAios-X (XRD) e Magnetometria de Amostra Vibrante (VSM) mostram que os substratos de MgO São adequados para induzir um crescimento \"epitaxial\" de filmes de FePt ) com uma estrutura FCT e textura [001]. Entretanto, com o uso de um \"buffer\" de Pt otimizado (com predominante fase FCC(100)), pré-depositado sobre MgO, foram obtifos melhores resultados em termos de \"epitaxia\" conveniente para o ordenamento da estrutura cristalina, para os filmes de FePt preparados por ambos os métodos de deposição. Os resultados mostram também que o efeito de um crescimento \"epitaxial\" induzido varia com a espessura do filme. Em relação ao método de deposição, os resultados revelam a maior eficiência de método DAM em comparação com o métodos de codeposição para a preparação de filmes de FePt com a fase FCT(001), em temperaturas reduzidas (T IND.s < OU = 400ºC). Com o uso do método DAM, foi possível a obtenção da fase ordenanda FCT(001) em filmes de FePt crescidos diretamente sobre o MgO em T IND. s = 400ºC. Para filmes de FePt crescidos sobre Pt/MgO, a formação da fase FCT(001) foi verificada em T IND.s = 200ºC e um alto grau de ordenamento químico (S = 0,88) em T IND. s = 400ºC. Estudos de Espectroscopia de Absorção de Rios-X (XAS) também foram realizados. / FePt alloy films, with a chemically ordered face-centered-tetragonal FCT (type LI IND.0) structure and [001] texture, present perpendicular magnetic anisotropy, high coactivity and large polar magneto-optical Kerr effect. However, completely ordered films are usually obtained either by sputtering process at high substrate temperatures (T IND.s MAIOR IGUAL A 600°C) or by postanneling treatment at temperatures higher than 500°C. For technological purposes the preparation temperatures has to be as low as possible. In this work we have searched the more adequate conditions to preparation of FePt films with ordered FCT(001) phase at reduced temperatures. We have investigated the influence of deposition methods, substrate temperature, thickness of film, and type of substrate on the degree of the chemical ordering and preferred texture of FePt films and, consequently, on their magnetic properties. The Fe IND.xPt IND.1-x alloy thin films (with x SEMELHANTE A 50 at%) were prepared by DC Magnetron Sputtering, via two different deposition methods: a conventional code position method and an alternate monatomic layer (DAM) deposition method. The films were grown on SiO IND.2/Si (100), Si (100) and MgO (100) substrates, with and without a Pt buffer layer (thickness ranging from 50 to 76 nm), at T IND.s varying from room temperature to 600°C. The Pt buffer layer was used for obtaining better conditions to the induction of an epitaxial grown of FePt films with the ordered FCT(001) phase. The results of structural and magnetic characterization performed by X-ray diffraction (XRD) and vibrating sample magnetometry (VSM) show that the MgO substrates are adequate to induce an epitaxial growth of FePt films with a FCT structure and [001] texture. However, with the use of an optimized Pt FCC(100) buffer layer pre-deposited on MgO, the best conditions to an epitaxial induced growth were obtained, by both deposition methods. The results show also that the quality of the epitaxial induced growth depends on the thickness of the film. In relation to the deposition method in comparison to the code position method for preparation of FePt FCT(001) films, at reduced temperatures (T IND.s MENOR IGUAL A 400°C). With the use of the DAM method it was possible to obtain the ordered FCT(001) phase in the FePt film grown directly on MgO, at T IND.s = 400°C. For FePt film grown on Pt/MgO, the formation of the FCT(001) phase was verified at T IND.s = 200°C, and high degree of chemical order (S=0,88) was obtained at T IND.s = 400°C. X-ray Absorption Spectroscopy (XAS) studies also were done.

Neste trabalho foram estudados os processos de migração e transferência de energia em derivados de polifluoreno, de estrutura totalmente conjugada e de conjugação confinada. A dinâmica de estado excitado dos derivados PF-BNI, PFOPPV e PFPPV foi estudada em solução diluída de diferentes solventes através de espectroscopia eletrônica de alta resolução temporal. O derivado PF-BNI, contendo N-(2-benzotiazol)-1,8-naftalimida (BNI) como terminador da cadeia de poli(9,9\'dioctilfluoreno), foi sintetizado pela rota de Yamamoto. O material apresenta alto rendimento quântico de fluorescência e suas propriedades de emissão são moduladas pela polaridade do solvente. As medidas de fluorescência resolvida no tempo mostraram a migração do exciton singlete ao longo da cadeia polimérica e a formação de um estado excitado de transferência de carga intracadeia (ICCT). Os derivados PFOPPV e PFPPV são copolímeros de fluoreno contendo unidades fluoreno-vinileno-fenileno no segmento cromofórico. No PFOPPV o segmento cromofórico é confinado entre segmentos alifáticos (-(CH2)8-) flexíveis, no PFPPV a cadeia principal é totalmente conjugada. A dinâmica de estado excitado dos derivados, PFOPPV e PFPPV, é caracterizada pela presença de segmentos cromofóricos contendo isômeros cis e trans. No PFOPPV, a sua estrutura segmentada permite a transferência de energia entre os segmentos cromofóricos, via interações dipolo-dipolo. A transferência acarreta a depolarização da emissão de fluorescência. No caso do PFPPV a migração de energia ocorre em menos de 20 ps e o decaimento de fluorescência decorre da emissão de segmentos contendo isômeros cis e trans, já na condição estacionária. / This work reports the study of energy transfer and migration processes in fully conjugated and segmented polyfluorene derivatives. The excited-state dynamics of the derivatives, PF-BNI, PFOPPV and PFPPV was studied in diluted solution of different solvents by means of ultrafast time-resolved spectroscopy. Poly(9,9\'-dioctylfluorene) end-capped with N-(2-benzothiazole)-1,8-naphthalimide, named PF-BNI, was prepared via Yamamoto-coupling reaction. This derivative is a highly fluorescence material with emission modulated by solvent polarity. Time-resolved fluorescence measurements showed the singlet exciton migration through the polymer backbone and the formation of an intrachain charge transfer excited-state (ICCT). PFOPPV and PFPPV are both fluorene copolymers containing fluorene-vinylene-phenylene moieties in the backbone. Whereas the PFPPV backbone is fully conjugated, the chromophore segment in PFOPPV backbone is confined between aliphatic (-(CH2)8-) flexible segments. The excited-state dynamics of both copolymers is characterized by the presence of conjugated moieties containing cis and trans isomers. The segmented structure of PFOPPV allows the resonant energy transfer between the chromophores, which is provided by dipole-dipole interactions. The energy transfer process leads to the depolarization of PFOPPV fluorescence emission. For PFPPV the energy migration occurs in less than 20 ps and the fluorescence decay is ascribed to the emission of chromophore segments containing cis and trans, already in a photostationary condition.

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A liga de alumínio AA 5182 é utilizada para a fabricação de tampas de latas de bebidas, além de aplicada também no setor automotivo. Essa liga tem elevada resistência mecânica devido à presença de Mg. O presente trabalho visa estudar os efeitos da anisotropia desta liga laminada a frio e submetida a diferentes tipos de tratamento de estabilização e pintura. Nesse estudo, foram comparadas amostras com teores de magnésio e cobre variando dentro da faixa dessa liga nas condições: laminada a frio, pintada e tratada termicamente a 150 °C / 1 hora, 165 °C / 1 hora e a 180 °C / 1 hora. Foram analisadas e comparadas a microestrutura, tamanho médio de grão, dureza e propriedades mecânicas nas condições citadas. Observou-se que não há alteração nas partículas de segunda fase em nenhuma das condições testadas. As propriedades mecânicas do material pintado são semelhantes às do material tratado termicamente a 150 °C / 1 hora. Para todas as condições testadas, as propriedades mecânicas reduzem em 3 a 6% a 45° do sentido de laminação e as propriedades dos materiais tratados termicamente ou pintado são reduzidas em 4 a 10% quando comparadas às amostras na condição laminado a frio. Para as duas amostras, observou-se que os efeitos da anisotropia são reduzidas com o aumento da temperatura de tratamento. / The aluminum alloy AA 5182 is used for the production of lids for beverage cans, besides this it is also applied at the auto market. This alloy has an enhanced resistance due to Mg presence. This work aim to evaluate the effect on the anisotropy of this alloy cold rolled submitted to different heat treatments and coated. At this study it was compared samples with different Mg and Cu content varying within the specification of the alloy at the following conditions: cold rolled, coated, and heat treated at 150 °C / 1 hour, 165 °C / 1 hour; 180 °C / 1 hour. It was analyzed and compared the microstructure, average grain size, hardness and mechanical properties on the conditions mentioned. It was not observed any differences at the second phase particles at this conditions. The mechanical properties of the painted material are similar to the heat treated at 150 °C / 1 hour. For all the conditions tested, the mechanical properties decrease around 3 - 6% at 45° of the rolling direction and the mechanical properties of the heat treated or painted material decrease around 4 - 10% compared to the cold rolled. For both samples it was observed that the anisotropy reduces with the increase of the temperature of the heat treatment.

Šiame darbe nagrinėjamas šviesos atspindžio parametrų priklausomybė nuo SbSI kristalo įvairių kristalografinių plokštumų atžvilgiu.Tai darboma sukurtos skaičiavimo programo spagalba. / On purpose about structure of the light, you must to make measurement of light reflections parameters. Following are outputting of equation of the Fresnel. Parameters of light reflection describe . In this work we finding following parameters with the help of the program “Mathematica”. And we finding the contingent on light incidence , rotate angle , anisotropy coefficient a.