Esta tese é composta por duas partes. Na primeira parte, os efeitos da interação elétron-elétron nas configurações do estado fundamental de dois anéis quânticos acoplados (CQRs) são estudados. Os CQRs podem formar um novo tipo de molécula artificial, onde o raio dos anéis juntamente com a distância entre os anéis, são novos parâmetros ajustáveis que fornecem novos graus de liberdade para controlar a estrutura eletrônica destas moléculas. Através da bem estabelecida teoria do funcional densidade dependente de spin, as configurações ou fases do estado fundamental dos CQRs com alguns elétrons são determinadas. Uma rica variedade de fases para o estado fundamental destas novas moléculas artificiais é encontrada para sistemas contendo até N=13 elétrons. Para CQRs com N menor ou igual a 8 são obtidas qualitativamente configurações para o estado fundamental similares às dos pontos quânticos acoplados (CQDs). As novas configurações eletrônicas aparecem para N maior ou igual a 9. Na segunda parte desta tese é desenvolvido um método numérico para estudar o espalhamento eletrônico através de um ponto quântico com N-elétrons confinados. Considera-se que o ponto quântico está imerso num sistema bidimensional ou confinado em um canal unidimensional. As taxas de espalhamento são obtidas resolvendo iterativamente a equação de Lippmann-Schwinger incluindo a interação elétron-elétron entre o elétron incidente e os N-elétrons confinados dentro do QD. Para exemplificar, este método é aplicado para um elétron externamente injetado sobre um QD contendo um único elétron. As taxas de espalhamento elástico, inelástico e de spin-flip são obtidas. Os efeitos da interação de troca no espalhamento eletrônico e transporte através do QD são analisados.Também são considerados os processos do espalhamento multi-canal neste sistema e suas influências nas propriedades de transporte. / This thesis is composed of two parts. In the first part, we study the effects of electron-electron interactions on the ground state configurations of two vertically coupled quantum rings (CQRs). The CQRs can form a new type of artificial molecule (AM) where the ring radius together with the inter-ring distance are new tunable parameters providing new degrees of freedom to modulate and control the electronic structure of the artificial ring shaped molecules. In this work, we apply the well established spin-density functional theory to study the ground state configurations or phases of few-electron CQRs. A rich range of ground state phases of these new quantum ring AMs is uncovered for systems containing up to N = 13 electrons. For CQRs with N less or equal to 8 we found qualitatively similar ground state phases as for coupled quantum dots (CQDs). Novel phases appear for N greater or equal to 9. In the second part of this thesis, we develop a numerical method to study the electron scattering through an occupied quantum dot (QD) with a few electrons. The QD is considered embedded in a two-dimensional system or confined in a one-dimemsional channel. An external electron is injected and scattered through the QD. The scattering rates are obtained by solving iteratively the Lippmann-Schwinger equation including the electron-electron interactions between the incident electron and the N-electrons confined in the QD. As an example, we apply this model for an externally injected electron through a QD with one electron inside. The elastic, inelastic, and spin-flip scattering rates are obtained. The effects of electron exchange interaction on the electron scattering and transport through the QD are analyzed. We also show the multi-channel scattering processes in such systems and their influences on the electron transport properties.

Apresentamos dois modelos para o elétron na eletrodinâmica clássica que incorporam alguns efeitos da eletrodinâmica quântica. No primeiro modelo, o elétron é tratado como uma partícula extensa como conseqüência das oscilações de alta-freqüência (Zitterbewegung) que sua carga elétrica realiza. Mostramos que este modelo prevê corretamente a magnitude do spin do elétron e lhe atribui o mesmo fator giromagnético previsto pela equação de Dirac sem correções radiativas. Neste modelo, a auto-energia do elétron diverge logaritmicamente como resultado da distribuição extensa de sua carga elétrica. No segundo modelo, a criação de pares virtuais em torno do elétron é levada em conta por uma generalização da lagrangeana do campo eletromagnético que respeita as simetrias da eletrodinâmica clássica. Esta generalização altera a interação entre o elétron e o campo eletromagnético em pequenas distâncias e permite que a auto-força de uma partícula puntiforme seja determinada de modo consistente. Mostramos que as soluções da equação de movimento resultante não apresentam auto-aceleração nem pré-aceleração, sendo consistentes com a causalidade. / We present two models for the electron in classical electrodynamics, which include some effects from quantum electrodynamics. In the first model, the electron is treated as an extended particle owing to the high-frequency oscillations (Zitterbewegung) of its electrical charge. We show that this model predicts correctly the magnitude of the electron spin and it gives the electron the same gyromagnetic factor as predicted by Dirac equation without radiative corrections. In this model, the electron self-energy has a logarithmic divergence due to the extended distribution of its electric charge. In the second model, virtual pair creation around the electron is taken into account by a generalization of the lagrangian for the electromagnetic field that preserves the symmetries of classical electrodynamics. This generalization changes the interaction of the electron with the electromagnetic field at small distances and allows us to evaluate the self-force of a point particle in a consistent way. We show that the solutions of the derived equation of motion do not exhibit self-acceleration nor pre-acceleration, being consistent with causality.

Esta tese é composta por duas partes. Na primeira parte, os efeitos da interação elétron-elétron nas configurações do estado fundamental de dois anéis quânticos acoplados (CQRs) são estudados. Os CQRs podem formar um novo tipo de molécula artificial, onde o raio dos anéis juntamente com a distância entre os anéis, são novos parâmetros ajustáveis que fornecem novos graus de liberdade para controlar a estrutura eletrônica destas moléculas. Através da bem estabelecida teoria do funcional densidade dependente de spin, as configurações ou fases do estado fundamental dos CQRs com alguns elétrons são determinadas. Uma rica variedade de fases para o estado fundamental destas novas moléculas artificiais é encontrada para sistemas contendo até N=13 elétrons. Para CQRs com N menor ou igual a 8 são obtidas qualitativamente configurações para o estado fundamental similares às dos pontos quânticos acoplados (CQDs). As novas configurações eletrônicas aparecem para N maior ou igual a 9. Na segunda parte desta tese é desenvolvido um método numérico para estudar o espalhamento eletrônico através de um ponto quântico com N-elétrons confinados. Considera-se que o ponto quântico está imerso num sistema bidimensional ou confinado em um canal unidimensional. As taxas de espalhamento são obtidas resolvendo iterativamente a equação de Lippmann-Schwinger incluindo a interação elétron-elétron entre o elétron incidente e os N-elétrons confinados dentro do QD. Para exemplificar, este método é aplicado para um elétron externamente injetado sobre um QD contendo um único elétron. As taxas de espalhamento elástico, inelástico e de spin-flip são obtidas. Os efeitos da interação de troca no espalhamento eletrônico e transporte através do QD são analisados.Também são considerados os processos do espalhamento multi-canal neste sistema e suas influências nas propriedades de transporte. / This thesis is composed of two parts. In the first part, we study the effects of electron-electron interactions on the ground state configurations of two vertically coupled quantum rings (CQRs). The CQRs can form a new type of artificial molecule (AM) where the ring radius together with the inter-ring distance are new tunable parameters providing new degrees of freedom to modulate and control the electronic structure of the artificial ring shaped molecules. In this work, we apply the well established spin-density functional theory to study the ground state configurations or phases of few-electron CQRs. A rich range of ground state phases of these new quantum ring AMs is uncovered for systems containing up to N = 13 electrons. For CQRs with N less or equal to 8 we found qualitatively similar ground state phases as for coupled quantum dots (CQDs). Novel phases appear for N greater or equal to 9. In the second part of this thesis, we develop a numerical method to study the electron scattering through an occupied quantum dot (QD) with a few electrons. The QD is considered embedded in a two-dimensional system or confined in a one-dimemsional channel. An external electron is injected and scattered through the QD. The scattering rates are obtained by solving iteratively the Lippmann-Schwinger equation including the electron-electron interactions between the incident electron and the N-electrons confined in the QD. As an example, we apply this model for an externally injected electron through a QD with one electron inside. The elastic, inelastic, and spin-flip scattering rates are obtained. The effects of electron exchange interaction on the electron scattering and transport through the QD are analyzed. We also show the multi-channel scattering processes in such systems and their influences on the electron transport properties.

Processos fotofísicos em polímeros conjugados estão intimamente relacionados com a conformação dos segmentos moleculares. Filmes finos de polímeros conjugados apresentam uma anisotropia intrínseca resultante da conformação dos segmentos moleculares tornando esses materiais atrativos em estudos fotofísicos pela emissão polarizada apresentada quando excitado via radiação eletromagnética ou sob aplicação de uma diferença de potencial elétrico. Neste trabalho procuramos correlacionar o espectro de emissão fotoluminescente de filmes finos de um derivado do polifluoreno, nominalmente poli(9,9-dioctilfluorenil-2-7-diil) terminado com dimetilfenil, com sua anisotropia molecular. Filmes finos mecanicamente estirados sofrem um processo de reordenamento molecular induzindo a emissão de luz polarizada predominantemente na direção de estiramento. O estiramento ocasiona ainda um aumento no comprimento de conjugação efetivo dos segmentos moleculares influenciando no acoplamento elétron-fônon. Através da técnica de elipsometria, foi possível determinar os estados de polarização da luz (através dos parâmetros de Stokes) e medidas de fotoluminescência estacionária dependente da temperatura nos possibilitou aferirmos sobre o acoplamento elétron-fônon a partir do Princípio de Franck-Condon. Medidas de fotoluminescência de excitação (PLE) determinou que o espectro da PL consiste da sobreposição espectral de duas espécies emissoras: a espécie isolada e a espécie agregada. Para baixas temperaturas a PL apresenta picos de emissão bem definidos como resultado da dinâmica molecular do PFO correspondendo ao favorecimento de emissão da espécie isolada. Para temperaturas acima da temperatura de transição \'beta\' (~270 K), a emissão da espécie agregada é favorecida, ocorrendo uma possível transferência de energia da espécie isolada para a agregada. O estiramento induz um aumento do comprimento de conjugação, refletido na diminuição do fator de Huang-Rhys, \'S IND. ISO\'POT. LO\'|140 K = 0,40 para amostra não estirada e \'S IND. ISO\'POT.2LO\'| 140 K = 0,19 para a amostra com a maior taxa de estiramento, tornando o espectro mais resolvido. Amostras não estiradas sob excitação paralela ao estiramento apresentaram polarização total de emissão P = 3,4% linearmente paralela ao estiramento e anisotropia de fluorescência de r = 0,025 e amostras com estiramento L = 2Lo apresentaram P = 46,1% de emissão polarizada ao longo da direção de estiramento e uma anisotropia de fluorescência de r = 0,27. A emissão polarizada mostrou ser independente da temperatura. A anisotropia de fluorescência mostrou ser fortemente dependente do estiramento e da anisotropia para temperaturas acima de 340 K, temperatura característica de um inicio de transição de fase do PFO. / Photophysics processes in conjugated polymer are closely related with the molecular segments conformation. Conjugated polymers thin films has shown an intrinsic anisotropy due to the molecular segments conformation making this materials attractive in photophysics studies by its polarized emission when stimulated by light or biased. In this work, we correlated the photoluminescence spectra of a derivative PFO polymer thin films, namely poly(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl) end capped with dimethylphenyl, with the molecular anisotropy. Mechanically stretched thin films undergo a molecular rearrangement process of inducing emission of light predominantly polarized in the direction of stretch. The stretching also causes an increase in the effective conjugation length of the molecular segments influencing the electron-phonon coupling. By ellipsometry technique, it was possible to determine the polarization states of light (by the Stokes parameters) and temperature dependent stationary photoluminescence measurements enabled us to get the electron-phonon coupling from the Franck-Condon principle. Measurements of photoluminescence excitation (PLE) have determined that the PL spectrum consists of spectral overlap of the two emitting species: the isolated and aggregated species. At low temperatures the PL emission peaks has presented well-defined as a result of PFO molecular dynamics favoring the emission of the isolated species. For temperatures above the transition beta temperature (270 K), the emission of aggregated species is favored, causing a possible energy transfer isolated to aggregate species. The stretching induces an increase in the conjugation length, reflected in the decreasing Huang-Rhys factor \'S IND. ISO\' POT. LO\'|140 K = 0,40 to non-stretched samples and \'S IND. ISO\' POT. 2Lo\'| 140 K = 0,19 for the sample with the highest draw ratio, making the spectrum more resolved. Unstretched samples under polarized excitation parallel to the stretching showed total polarized emission P = 3,4% linearly parallel to the stretching and fluorescence anisotropy of r = 0,025 and the L = 2Lo samples showed P = 46,1% of polarized emission along the direction of stretching and fluorescence anisotropy r = 0,27. The polarized emission was found to be independent of temperature. The fluorescence anisotropy was found to be strongly dependent of stretching rates and for temperatures above 340 K, a characteristic onset temperature of phase transition of the PFO.

Foi sintetizada e caracterizada a spiro-ciclopentil-1,2-dioxetanona, um derivado de 1,2-dioxetanona inédito, de forma a se contribuir com informações acerca da quimiluminescência de peróxidos orgânicos. Estudos mecanísticos da decomposição quimiluminescente de 1,2-dioxetanonas são escassos, principalmente quando comparados à enorme quantidade de resultados existentes sobre a formação de estados excitados na decomposição de 1,2-dioxetanos. A spiro-ciclopentil-1,2-dioxetanona foi preparada pela ciclização do 1-carbóxi-1- hidroperóxiciclopentano com N,N-diciclohexilcarbodiimida, com rendimento de 1,2%, e caracterizada por RMN de 1H e 13C a baixa temperatura e pelo comportamento cromatográfico da solução peroxídica. Evidências para a ocorrência do mecanismo de Luminescência Iniciada Quimicamente por Troca de Elétron (CIEEL) na formação de estados excitados, na sua variante intermolecular, foram obtidas por estudos cinéticos da decomposição quimiluminescente dessa 1,2-dioxetanona por diferentes ativadores (ACTs). Entretanto, a decomposição desse peróxido ocorre com rendimentos de formação de estados excitados singlete baixos (ΦS≈ 10-4 E mol-1), indicando que essa 1,2-dioxetanona também possui baixa eficiência de formação de estados excitados, conforme constatado recentemente para outros derivados. Foram encontradas evidências para a ocorrência de uma transferência de elétron na etapa limitante de velocidade, onde o ACT é formado no estado excitado, com um coeficiente de transferência de elétron de α = 0,19. Ainda, foi observada uma correlação entre a energia livre liberada para a formação de estados excitados e os rendimentos quânticos, nos moldes do mecanismo CIEEL. De acordo com os resultados obtidos nesse trabalho e em trabalhos anteriores, postula-se que o tamanho do substituinte alquílico no anel da 1,2-dioxetanona causa um efeito drástico na eficiência da decomposição catalisada do peróxido na seqüência CIEEL, diminuindo o valor da constante de equilíbrio para a formação inicial do complexo de transferência de carga Em uma segunda parte do trabalho, foi averiguado o mecanismo da reação peróxi-oxalato em meios aquosos, uma vez que a maioria dos trabalhos sobre esta transformação nestes meios possui ênfase na aplicação analítica. Foi observado que as reações dos oxalatos de bis(2,4,6-triclorofenila) (TCPO), moderadamente reativo, e bis(2,4-dinitrofenila) (DNPO), altamente reativo, com H2O2 e catálise por imidazol, ocorrem pelo mesmo mecanismo, em 1,2-dimetoxietano e em misturas aquosas desse solvente. Para TCPO, observou-se que há a formação de um intermediário de catálise nucleofílica, previamente ao ataque nucleofílico do H2O2. Para DNPO, há uma adição nucleofílica direta do H2O2 ao éster, com e sem catálise básica por imidazol. Em meios aquosos, a hidrólise do éster oxálico ocorre paralelamente à peridrólise, que leva à emissão de luz. Entretanto, as constantes de velocidade para a peridrólise do éster são significativamente maiores do que as para a sua hidrólise. Observou-se que a reação de TCPO com H2O2 em meios orgânico e aquoso, catalisada por 2,6-lutidina (2,6-dimetilpiridina), ocorre com essa base agindo como um catalisador não-nucleofílico. Por último, estudou-se a reação de TCPO com H2O2 em tampão carbonato de potássio, um meio essencialmente aquoso, onde a espécie reativa é a base conjugada do H2O2; entretanto, a constante de velocidade da peridrólise se mostrou similar à de hidrólise do éster oxálico. Nessa última parte do trabalho, foi demonstrado que a reação peróxi-oxalato também pode ser conduzida em meios aquosos. / Spiro-cyclopentyl-1,2-dioxetanone, a new 1,2-dioxetanone derivate, was synthesized and characterized, in order to contribute to the present mechanistic knowledge on organic peroxide chemiluminescence. Mechanistic studies on the chemiluminescent 1,2-dioxetanone decomposition are highly limited, especially when compared to the huge amount of data available for 1,2-dioxetanes. The spiro-cyclopentyl-1,2-dioxetanone was prepared by 1-carboxy-1-hydroperoxycyclopentane cyclization with N,N-dicyclohexylcarbodiimide, in a 1.2% yield and characterized by low temperature 1H and 13C NMR and the chromatographic behavior of the peroxide solution. Evidence for the occurrence of the Chemically Initiated Electron Exchange Luminescence (CIEEL) mechanism for excited states formation, in its intermolecular version, was obtained from kinetic studies of the chemiluminescent decomposition of this 1,2-dioxetanone with different activators (ACTs). However, the decomposition of this peroxide occurs with low yields of singlet excited state formation (ΦS≈ 10-4 E mol-1), showing that also this 1,2-dioxetanone possesses low excitation efficiency, as recently found for other derivatives. Evidence was found for the occurrence of an electron transfer in the rate limiting step, where the ACT is formed in its electronically excited state, with an electron transfer coefficient α= 0.19. Moreover, a correlation between the free energy released upon excited states formation and the quantum yields is observed, in agreement with the CIEEL mechanism. The results obtained in the present work together with previous data, allow to postulate that the size of the alkyl substituent on the 1,2-dioxetanone ring plays a crucial role for the efficiency of the catalyzed peroxide decomposition in the CIEEL sequence, by lowering the equilibrium constant for initial charge transfer complex formation. In a second part of this work, the mechanism of the peroxyoxalate reaction in aqueous media was studied, due to the fact that most of recent work on this system is mainly concerned only to analytical application aspects. The reaction of the moderately reactive bis(2,4,6-trichlorophenyl) (TCPO) and the highly reactive bis(2,4- dinitrophenyl) oxalate (DNPO) with H2O2 and imidazol catalysis, showed to occur by the same mechanism, in 1,2-dimethoxyethane as well as in its aqueous mixtures. For TCPO, the formation of an intermediate due to nucleophilic catalysis by imidazole was observed, preceding the H2O2 nucleophilic attack. For DNPO, direct nucleophilic addition of H2O2 to the ester occurs, with and without imidazole catalysis. In aqueous media, oxalic ester hydrolysis also occurs concomitantly to its perhydrolysis, which leads to light emission. However, the rate constants for perhydrolysis are significantly higher than the hydrolysis rate constants. For the reaction of TCPO with H2O2 in organic and aqueous medium, catalyzed by 2,6-lutidine (2,6-dimethylpyridine), it was shown that this base acts as a nonnucleophilic catalyst. Finally, the reaction of TCPO with H2O2 in potassium carbonate buffer, an essentially aqueous media, was studied, where the reactive species is the H2O2 conjugate base; however, the oxalic ester perhydrolysis rate constant proofed to be similar to its hydrolysis rate constant. In this last part it is also shown that the peroxyoxalate reaction can be carried out in aqueous media.

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No presente estudo, amostras policristalinas ricas em Ta e com estequiometrias Ta1-xZrx; x < 0.15; foram preparadas através da mistura apropriada dos elementos metálicos, os quais foram fundidos em forno a arco elétrico sobre uma placa de cobre refrigerada a água e sob atmosfera de argônio de alta pureza. Os padrões de difração de raios-X das ligas, como fundidas (as cast) e tratadas termicamente a 850 °C por 24 h, revelaram a ocorrência de uma estrutura cristalina cúbica de corpo centrada bcc, tipo W, e parâmetros de rede que aumentam suavemente com o aumento do teor de Zr nas ligas. Medidas de susceptibilidade magnética dc, conduzidas nas condições de resfriamento da amostra em campo zero (ZFC) e do resfriamento com o campo magnético aplicado (FC), indicaram que supercondutividade volumétrica é observada abaixo de ~ 5.8, 6.9, 7.0 K em amostras com x = 0.05, 0.08, e 0.10, respectivamente. Essas temperaturas críticas supercondutoras são bastante superiores àquela observada no Ta elementar ~ 4.45 K. Medidas de resistividade elétrica na presença de campos magnéticos aplicados de até 9 T confirmaram a temperatura crítica supercondutora das amostras estudadas. O campo crítico superior Hc2 e o comprimento de coerência E foram estimados a partir dos dados de magnetorresistência. Os valores estimados de Hc2 foram de ~ 0.46, 1.78, 3.85 e 3.97 T, resultando em valores de E ~ 26.0, 13.6, 9.2 e 9.1 nm para as ligas as cast com x = 0.00, 0.05, 0.08 e 0.10, respectivamente. A partir dos dados experimentais do calor específico Cp das ligas, magnitudes estimadas do salto em Cp nas vizinhanças das transições supercondutoras indicaram valores maiores que o previsto pela teoria BCS. Utilizando as equações analíticas derivadas da teoria do acoplamento forte da supercondutividade foi então proposto que o aumento da temperatura de transição supercondutora nas ligas devido a substituição parcial do Ta por Zr está intimamente relacionado ao aumento do acoplamento elétron-fônon, visto que a densidade de estados eletrônicos no nível de Fermi foi estimada ser essencialmente constante através da série Ta1-xZrx com x < 0.10. / In the present study, polycrystalline samples of Ta-rich binary alloys with stoichiometry Ta1-xZrx; x < 0.15; were prepared by mixing appropriate amounts of the metallic elements which were arc-melted on a water-cooled hearth under high-purity argon atmosphere. The X-ray diffraction patterns of the as cast alloys and heat treated ones at 850 °C by 24 h revealed the occurrence of the body-centered cubic crystal structure bcc, type W, and lattice parameters that increase slightly with increasing Zr content. Magnetic susceptibility measurements dc, performed in zero-field cooling ZFC and field cooling FC processes, indicated that bulk superconductivity is observed below ~ 5.8, 6.9, and 7.0 K, in samples with x = 0.05, 0.08, and 0.10, respectively. These superconducting critical temperatures are higher than that of ~ 4.45 K found in elemental Ta. Electrical resistivity measurements under applied magnetic fields to 9 T corroborated the superconducting critical temperatures for the samples studied. The thermodynamic upper critical field Hc2 and the coherence length E were estimated from the magnetoresistance data. The estimated values of Hc2 were 0.46, 1.78, 3.85, and 3.97 T, leading to E 26.0, 13.6, 9.2, and 9.1 nm for the as cast alloys with x = 0.00, 0.05, 0.08, and 0.10, respectively. In addition to this, from the results of heat capacity Cp data, jumps in the vicinity of the superconducting transition were estimated and found to be larger than the one expected from the BCS theory. By using analytic equations derived from the strong coupling theory of superconductivity we argued that the enhancement of Tc in alloying Ta with Zr is due to the increase of the electron-phonon coupling, provided that the density of states in the Fermi level was found to be essentially constant in the series Ta1-xZrx; x < 0.10.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:36:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissNBHL.pdf: 436465 bytes, checksum: 91371a4fb587142e90d5201bfc8fb866 (MD5) Previous issue date: 2003-11-28 / Recently, interest on studies of electron scattering by highly-reactive free radicals has grown mostly because their participation on many important processes in several fields such astrophysics, biological and earth s atmospheric studies, as well as in industrial applications. In this work, we report a theoretical study on electron collisions on two radicals, OH and NH. More specifically, calculated elastic differential, integral and momentum-transfer cross sections as well as total (elastic + inelastic) and total absorption cross sections in a wide incident energy range are reported. The main motivation of the present work is to fill partially the existent lacuna in the literatura for electron-radical interactions, since both theoretical and experimental data for such interactions are rare. It is also known that the experimental determination of electron-radical scattering cross sections are very difficult due to the high reactivity of these species. The present work covers incident energies in the (0.5-500.0)-eV range. A complex optical potential is used to describe the dynamics of electron-radical interaction whereas a combination of the Schwinger variational iterative method and the distorted-wave approximation is used to solve the Lippmann-Schwinger scattering equation. Our calculated results are compared with a few theoretical and experimental data for total ionization cross sections, available in the literature for these radicals. Comparison is also made with the results obtained from electron scattering by the molecules H2O e NH3, which are formed by the same chemical elements of the radicals. Several interesting points are observed in the comparison. / Os estudos das colisões elétron-radicais livres, espécies altamente reativas, tem crescido recentemente, em vista de sua importante participação em muitos processos astrofísicos, atmosféricos, biológicos e industriais. Neste trabalho, foram calculadas as seções de choque diferenciais, integrais e de transferência de momento para o espalhamento elástico de elétrons pelos radicais livres OH e NH. Também foram calculadas as seções de choque total (elástica + inelástica) para estas colisões. A principal motivação de nosso trabalho se deve à falta de dados tanto teóricos quanto experimentais para estas interações. A determinação experimental de tais dados é muito difícil devido à alta reatividade destes radicais. Este estudo visa preencher em parte a grande lacuna existente na literatura sobre o espalhamento de elétrons por espécies radicalares. Neste trabalho, a faixa de energia em estudo incluiu as regiões de energia baixa e intermediária situada entre 0,5 a 500,0 eV. Um potencial ótico complexo foi utilizado para representar a dinâmica de interação elétron-radical. Para resolver as equações de espalhamento foi utilizado o método variacional de Schwinger iterativo combinado com aproximações de ondas distorcidas. As comparações foram feitas com os escassos dados teóricos e experimentais para estes radicais e também com as moléculas mais estáveis, formadas pelos mesmos elementos químicos (H2O e NH3). Essas comparações resultaram em informações interessantes sobre os efeitos predominantes nos espalhamentos por estes alvos.

Medidas de magnetização (MAG) e de ressonância ferromagnética (FMR) foram usadas para estudar a interação de troca entre a camada antiferromagnética (AFM) de IrMn e a ferromagnética (FM) de Co no sistema IrMn/Cu/Co em função da espessura do Cu. Parâmetros importantes extraídos destas medidas foram comparados com os respectivos valores obtidos dos ajustes dos dados experimentais através de um modelo fenomenológico. Foi observada uma concordância muito boa entre os dados experimentais e os simulados numericamente. Os valores dos campos de anisotropia e de interação, obtidos pelas duas técnicas, MAG e FMR, foram comparados. Observou-se que, apesar das variações angulares experimentais dos campos de Exchange Bias coincidirem para todas as amostras, a intensidade de acoplamento J e os campos de anisotropia das camadas de Co (obtidos via simulação numérica) HU , são diferentes. Para todas as espessuras de Cu, vimos que J FMR > J MAG e FMR U H < MAG U H . Outro resultado importante é que J diminui exponencialmente com o aumento da espessura do espaçador, resultado de uma interação de curto alcance mediada por pinholes. Todas estas características foram explicadas através de um modelo que considera camadas magnéticas policristalinas com distribuições de eixos fáceis independentes, tomando em conta a anisotropia rodável. Conhecer o papel dos grãos AFM com diferentes tamanhos e diferentes estabilidades magnéticas também é essencial para entender as propriedades deste sistema. Os fatos dos HEB observados serem iguais (diferentemente dos resultados até agora conhecidos) e as interações assim como as anisotropias uniaxiais serem diferentes foram atribuídos ao fato de que as duas técnicas detectam processos diferentes. A medição estática, MAG, prioriza a amostra como um todo, enquanto a FMR (a qual depende da freqüência de oscilação da magnetização) detecta somente os momentos magnéticos cujos tempos de relaxação são menores do que o tempo de excitação da microonda. Quando não existe mais contato entre as camadas de IrMn e Co (e consequentemente, a interação), as diferenças entre as medidas não são mais observadas. / Magnetization (MAG) and ferromagnetic resonance (FMR) measurements were used to study the exchange interaction between the IrMn (antiferromagnetic, AFM) and Co (ferromagnetic, FM) layers in an IrMn/Cu/Co system as a function of the Cu spacer thickness. Important parameters, extracted from these measurements, were compared with the respective values obtained from the experimental data fittings through a phenomenological model, and a very good agreement between experiment and model was observed. The comparison between the anisotropy and interaction fields obtained from both techniques, MAG and FMR, showed that although the experimental angular variations of the exchange-bias fields, FMR eb H and MAG eb H coincide, the coupling strengths, J and the Co layers' anisotropy fields, U H , obtained via numerical simulations, are different. For all Cu thicknesses, it was estimated that J FMR > J MAG e FMR U H < MAG . U H Another important result is that J decreases exponentially with the spacer thickness and is a short-range interaction mediated by pinholes. All these characteristics were explained in the framework of a model considering polycrystalline magnetic layers with independent easy axis distributions and taking into account the rotatable anisotropy. The role of antiferromagnetic grains at the interface with different sizes and different magnetic stability is essential for understanding the behavior of this exchange-biased system. The facts that the observed FMR eb H and MAG eb H are equal (differently from all results known till now) and that the interactions as well as the uniaxial anisotropies are different were attributed to the different processes detected by the techniques. While the static MAG measurement ‘senses’ the sample as a whole, the FMR (which depends on the frequency of the oscillation of the magnetization) detects only the magnetic moments with relaxation times less than the period of the microwave excitation. There are no differences observed between the measurements when there is no contact (and consequently, the interaction) between the IrMn and Co layers.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Física, Florianópolis, 2017. / Made available in DSpace on 2017-10-24T03:21:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 347981.pdf: 1411971 bytes, checksum: 1bfa815d18318dde01faaa4a8ac9c0b3 (MD5) Previous issue date: 2017 / Neste trabalho, apresenta-se um estudo a respeito de colisões elétron-N_2 utilizando a aproximação de acoplamento vibracional forte no referencial do corpo. O método de frações continuadas multicanal é utilizado para resolver as equações de espalhamento, e o potencial de interação elétron-molécula é tratado na aproximação estático-troca-polarização-correlação, sendo a interação de troca tratada de maneira exata. São apresentadas seções de choque vibracionalmente elásticas e de excitação vibracional para energias de incidência do elétron abaixo de 20 eV. Os resultados são comparados com dados experimentais e teóricos existentes na literatura.<br> / Abstract : In this work, it is presented a study of electron-N_2 collisions using the Strong vibrational coupling approximation in the body frame. The multi-channel method of continued fractions (MCF) is employed to solve the scattering equations, and the electron-molecule interaction potential is treated in the static-exchange-polarization-correlation approximation, where the Exchange interaction is treated exactly. Vibrationally elastic and vibrational excitation cross sections are presented for electron incidence energies below 20 eV. The results are compared with experimental and theoretical data in the literature.