Submitted by Luciclea Silva (luci@ufpa.br) on 2018-12-12T13:55:39Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_EfeitoFaradayKerr.pdf: 16378412 bytes, checksum: 333149481fb52c66a887b86674ecf0f0 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciclea Silva (luci@ufpa.br) on 2018-12-12T13:56:05Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_EfeitoFaradayKerr.pdf: 16378412 bytes, checksum: 333149481fb52c66a887b86674ecf0f0 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-12-12T13:56:05Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_EfeitoFaradayKerr.pdf: 16378412 bytes, checksum: 333149481fb52c66a887b86674ecf0f0 (MD5) Previous issue date: 2018-10-05 / A fotônica é um campo de pesquisa cuja finalidade reside na utilização da luz (fótons) ao invés de elétrons (eletrônica) na realização de determinadas funções como, por exemplo, o armazenamento, a transferência e o processamento de sinais. Dentro desse contexto, abre-se a possibilidade de desenvolvimento e produção de dispositivos cuja capacidade de armazenamento supera as dos dispositivos eletrônicos. Para tanto, é preciso controlar os fótons semelhantemente ao que é feito na eletrônica com os elétrons. O controle da radiação dentro da fotônica pode ser realizado através dos efeitos magneto-ópticos, como por exemplo, os efeitos de Faraday e de Kerr. O efeito de Faraday é utilizado como base de funcionamento de dispositivos tais como isoladores ópticos, sensores de corrente e outros. Por sua vez, o efeito de Kerr pode constituir a base de funcionamento de dispositivos de armazenamento de dados (memória magneto-óptica). No presente trabalho são estudados os efeitos magneto-ópticos de Faraday e Kerr, bem como a transmissão da radiação eletromagnética nas regiões do terahertz e infravermelho. Na faixa de frequência que corresponde ao THz são analisados o efeito de Faraday, o efeito de Kerr e a transmitância da radiação em estruturas periódicas de grafeno com diferentes geometrias. As estruturas analisadas neste trabalho podem apresentar, para campos magnéticos fracos (B = 1 por exemplo), rotação de Faraday maior que 3_ dependendo da escolha da geometria que podem ser círculos, quadrados, quadrados com pequenos cortes nos cantos e fitas. A rotação de Faraday nestes sistemas pode ser explicada por meio de um modelo simples de circuito onde a introdução de periodicidade no grafeno altera a impedância do sistema e consequentemente muda as propriedades magneto-ópticas do mesmo melhorando a rotação de Faraday em altas frequências (maiores que 7 THz) ainda com valores de campos magnéticos tidos como fracos. Tal característica não é possível se obter em uma folha uniforme de grafeno, uma vez que para esta só é possível obter forte rotação de Faraday em altas frequências com campos magnéticos fortes (10 T, por exemplo). Adicionalmente, para as três estruturas periódicas foi calculada a rotação de Kerr que pode chegar ao valor 3,96_ dependendo da geometria escolhida. Para todos os casos, a máxima rotação de Faraday e Kerr ocorrem para frequências maiores que 8 THz. Estes resultados são melhores do que a resultados já publicados. Na região do infravermelho são estudos os efeitos de Faraday e Kerr, bem como a transmissão óptica extraordinária em uma estrutura plasmônica híbrida composta por quatro camadas. Para esta, a rotação de Faraday é de 7,9_ e 0,25 de transmitância para o comprimento de onda 945 nm. Adicionalmente, o efeito de Kerr pode chegar a 23_. Estes resultados são melhores do que a resultados já publicados. Na estrutura proposta, a melhora da rotação de Faraday deve-se ao aumento do fator Q das ressonâncias na camada de material magneto-óptico. / Photonics is a research field whose purpose lies in the use of light (photons), rather than electrons (electronics) in the realization of certain functions such as storage, transfer and processing of signals. In this context, it opens the possibility of development and production of devices whose storage capacity surpasses those of electronic devices. To do this, it is necessary to control the photons similarly, to what is done in electronics with the electrons. The control of radiation, in the context of photonics, can be realized through magneto-optical effects, such as the Faraday and Kerr effects. The Faraday effect is used as the basis of operation of devices such as optical isolators, current sensors and others. In turn, the Kerr effect is the basis of the operation of data storage devices (optical magnetic memory). In the present work, magneto-optical effects of Faraday and Kerr, as well as the transmission of electromagnetic radiation are studied in the regions of terahertz and infrared. In the frequency range that corresponds to the THz, the Faraday effect, the Kerr effect and the radiation transmittance are analyzed in periodic structures of graphene with different geometries. The structures analyzed in this work can present RF, for weak magnetic fields (B =1 T, for example), greater than 3_ depending on the choice of geometry that can be circles, squares, squares with small cuts in the corners and ribbons. Faraday rotation in these systems can be explained by a simple circuit model where the introduction of periodicity in the graphene promotes the increase of the system impedance and consequently changes the magneto-optical properties of the system, improving the rotation of Faraday at high frequencies (larger than 8 THz) still with magnetic field values taken as weak. This characteristic can not be obtained in a uniform sheet of graphene, since it is possible to obtain a strong rotation of Faraday at high frequencies with strong magnetic fields (10 T, for example). Additionally, for the three periodic structures it was calculated the Kerr rotation that can reach the value 3.96_ depending on the geometry chosen. For all cases, the maximum frequency of Faraday and Kerr rotations occur for frequencies greater than 7 THz. These results are better than results already published. In the infrared region are studies the effects of Faraday, Kerr, as well as extraordinary optical transmission in a plasmonic hybrid structure composed of four layers. For this, the Faraday rotation is of 7_ and 0.25 of of transmittance For wavelength 945 nm. Additionally, the Kerr effect can reach 23_. These results are better than results already published. In the proposed structure, the improvement of Faraday’s rotation is due to the increase of the Q factor of the resonances in the magneto-optical material layer.

Fundação de Apoio a Pesquisa e à Inovação Tecnológica do Estado de Sergipe - FAPITEC/SE / The curricular reforms have occured in the last decades have been promoting changes in the objectives and approaches of Science Teaching; in this context, there is the defense of the insertion of the History of Science through the Contextual Approach proposed by Professor Michael R. Matthews, that is, the presentation of the socio-historical context that permeates the scientific knowledge together with the approach of concepts. The objective is to investigate how the theoretical constructs of Michael Faraday can contribute in the scope of Science Teaching, through the Contextual Approach, for scientifically more structured understandings regarding the Electrical Nature of Matter, having as reference the survey of students' conceptions expressed in the literature. The hypothesis raised is that the relation between electrical phenomena and the structure of matter can already be thought in the light of the constructs of Michael Faraday, showing the need to understand how the "particles" behaved in the electrolysis performed by this scientist. Date collection was performed by bibliographical research, which consisted in the elaboration and outline of procedures that guided the search and details of sources; for the treatment of the data was used the Content Analysis, which consists in the exhibition and interpretation of the content of all class of documents and texts from systematic descriptions and inferences. The categories established a priori were constructed in agreement with the students' conceptions obtained through the literature and with the proposal of the Contextual Approach, like: Mechanisms that theorize the constitution of the matter; Composition of matter and its relation with electricity and; External influences on the production of scientific knowledge. In terms of students' conceptions expressed in the literature, in general aspects the results show that students propose atomic models without considering their application context, do not recognize the loss / transfer of electrons as a possible model, have difficulties explaining the nature and mobility of the ions, as well as to relate the mobility of ions to the formation of the electric current. The results allow to infer that the conceptions presented by students in the high school and university present approximations with the ideas put forward during the sociohistorical period of Michael Faraday. The elements derived from this study, which are based on the Teaching-Historiography-Contextual Approach triad, are insertable in the classroom approach and can enhance the conceptual understanding, as well as the dynamics of the scientific enterprise. / As reformas curriculares ocorridas nas últimas décadas têm promovido mudanças nos objetivos e abordagens do Ensino de Ciências; nesse contexto, surge a defesa da inserção da História da Ciência através da Abordagem Contextual proposta pelo professor Michael R. Matthews, ou seja, a apresentação do contexto sócio-histórico que permeia o conhecimento científico em conjunto com a abordagem dos conceitos. Como objetivo propõe-se investigar como os constructos teóricos de Michael Faraday podem contribuir no âmbito do Ensino de Ciências, através da Abordagem Contextual, para compreensões cientificamente mais estruturadas quanto à Natureza Elétrica da Matéria, tendo como referência o levantamento das concepções dos estudantes expressas na literatura. A hipótese levantada é que a relação entre fenômenos elétricos e estrutura da matéria já pode ser pensada à luz dos constructos de Michael Faraday, mostrando a necessidade de se entender como as “partículas” se comportavam na eletrólise realizada por esse cientista. A coleta dos dados foi realizada através de Pesquisa Bibliográfica, que consistiu na elaboração e esboço dos procedimentos metodológicos que guiaram a busca e o detalhamento das fontes; para o tratamento dos dados, utilizou-se a Análise de Conteúdo, que consiste na exposição e interpretação do conteúdo de toda classe de documentos e textos a partir de descrições sistemáticas e inferências. As categorias estabelecidas a posteriori foram construídas em concordância com as concepções dos estudantes obtidas através da literatura e com a proposta da Abordagem Contextual, sendo elas: Mecanismos que teorizam a constituição da matéria; Composição da matéria e sua relação com a eletricidade, e Influências externas na produção do conhecimento científico. No que se refere às concepções dos estudantes expressas na literatura, em aspectos gerais os resultados apontam que os estudantes propõem modelos atômicos sem considerarem seu contexto de aplicação, não reconhecem a perda/transferência de elétrons como um modelo possível, possuem dificuldades para explicar a natureza e mobilidade dos íons, assim como relacionar a mobilidade de íons à formação da corrente elétrica. Os resultados, portanto, permitem inferir que as concepções apresentadas por estudantes nos níveis médio e universitário apresentam aproximações com as ideias postas em debate durante o período sócio-histórico de Michael Faraday. Com efeito, os elementos oriundos deste estudo, os quais estão pautados na tríade Ensino-Historiografia-Abordagem Contextual, são passíveis de inserção na abordagem de sala de aula e podem potencializar a compreensão conceitual, assim como a dinâmica do empreendimento científico. / São Cristóvão, SE