O presente trabalho tem como objetivo principal a eletrofiação de nanofibras poliméricas de poliacrilonitrila (PAN) e polifluoreto de vinilideno (PVDF), incorporadas com negro de fumo (NF) e ftalocianina de cobre (CuPc), visando aplicações em dispositivos sensores. Inicialmente foram preparadas soluções de PAN puro a 6 % em peso e PVDF puro a 20% em peso e foram misturadas a essas soluções partículas de negro de fumo e ftalocianina de cobre, obtendo soluções de PAN/NF, PVDF/NF, PAN/CuPc e PVDF/CuPc. Foi determinada a viscosidade absoluta das soluções. Realizou-se a eletrofiação para obtenção de nanofibras que foram caracterizadas segundo o diâmetro e morfologia, usando microscópio óptico e microscópio eletrônico de varredura. Para avaliar as interações polímero-polímero, polímero-partícula foram analisadas por espectroscopia FITR e Raman. Com as fibras de PAN/NF foi analisada a resistência e condutância elétrica das membranas usando um picoamperímetro digital, visando aplicação como filtro eletrostático. Foi construído canal na lâmina de silício usando um feixe de laser visando a deposição de fibras dentro do canal usando a técnica de focagem eletrodinâmica com tensão aplicada em máscaras de cobre. Foi usada a técnica da microbalança de cristal de quartzo para determinar a variação de massa adsorvida por membranas de PAN/CuPc e PVDF/CuPc por meio da medida da variação de frequência usando um frequencímetro digital, onde se observou que essas membranas são promissoras para atuar como sensores de vapor de amônia. / The main objective of this work is the incorporation of different particles in order to electrospun polymeric nanofibers of polyacrylonitrile (PAN) and polyvinylidene fluoride (PVDF), aiming at applications in sensor devices. Initially, solutions of PAN pure 6 wt% and PVDF pure 20 wt% were prepared and these solutions were mixed with carbon black (NF) particles and copper phthalocyanine (CuPc), obtaining solutions of PAN/NF, PVDF/NF, PAN/CuPc and PVDF/CuPc. The absolute viscosity of the solutions was determined. The electrospinning was performed to obtain nanofibers that were characterized according to the diameter and morphology, using optical microscope and scanning electron microscopy. To evaluate the polymer-polymer and polymer-particle interactions, FITR and Raman spectroscopy were performed. The resistance and conductance of the membranes electrospun from PAN/NF solution were analyzed using a digital picoammeter, and an increase in the resistance was measured. This result shows that the membrane is suitable to be applied as electrostatic filter. A channel was constructed on the silicon wafer using a laser beam for the deposition of fibers inside the channel using the electrodynamic focusing technique. The quartz crystal microbalance technique was used to determine the applicability of the membranes as sensor layer. The results of PAN/CuPc and PVDF/CuPc membranes suggests that these membranes are promising to act such as ammonia vapor sensors.

Nesta dissertação de mestrado, nós encontramos a correção não linear aos campos elétrico e magnético produzidos por distribuições de cargas estacionárias, como o monopolo elétrico e o dipolo magnético homogeneamente polarizado em repouso, no vácuo, ou seja, imersas em um campo externo de fundo nulo. A função de resposta não linear é dada pelo tensor de polarização de quarta ordem, devido ao espalhamento de dois fótons, e é escrita dentro da aproximação da ação efetiva em eletrodinâmica quântica. Como aplicações realizamos estimativas numéricas para a correção dos campos produzidos em pulsares e estrelas de quarks, e concluímos quão relevantes são tais correções. Além disto, justicamos a divergência da autoenergia de uma carga eletrostática puntiforme (catástrofe ultravioleta) através do efeito de não linearidade. / On this master’s dissertation, we fi…nd a nonlinear correction to the electric and magnetic fi…elds produced by stationary charge distributions, like the electric monopole and the magnetic dipole uniformly polarized, at rest, in the vacuum, that is, it is immersed in a null external background fi…eld. The nonlinear response function is given by the fourth rank polarization tensor due to the scattering of two photons, and it is written within the approximation of e¤ective action in quantum electrodynamics. As applications, numerical estimates are evaluated for the correction of the …fields produced in quark stars and pulsars, and we conclude how relevant are such corrections. Furthermore, we explaned the self-energy’s divergence of a puntiform electrostatic charge (ultraviolet catastroph) through the nonlinear effect.

A emissão eletrociclotrônica -EEC- atualmente é um diagnóstico utilizado rotineiramente em tokamaks para a medida da temperatura de elétrons e também para a obtenção de informações sobre a função distribuição de elétrons em situações onde se têm populações de elétrons não térmicos. Neste trabalho discute-se, a partir de simulações, aspectos da emissão eletrociclotrônica no plasma do tokamak TCABR (R0=0,615m; a=0,18m; B0=1,2T; ne0 ~ 3 x 1019 m-3, Te0 ~ 500eV). A acessibilidade é examinada com base no modelo de plasmas frios. A partir dos modelos de plasmas tênue e dielétrico (Vlasov-Maxwell) discute-se a emissão e absorção da radiação-EC. São utilizados resultados da teoria das flutuações para a obtenção da emissividade a partir do tensor dielétrico e do tensor das correlações das microcorrentes. Os resultados numéricos são obtidos a partir de programas desenvolvidos em MAPLE e também de um código para emissão eletrociclotrônica. Verifica-se, para o TCABR, que, devido ao entrelaçamento com a terceira harmônica, a banda útil da segunda harmônica fica limitada ao intervalo 52-74 GHz ( ~ 70 % da coluna de plasma). As condições de acessibilidade para a segunda harmônica (modo X) restringem a densidade de pico a valores abaixo de ne0 = 2,3 x l019 m-3. Para plasmas térmicos, mostra-se espectros da emissão da radiação eletrociclotrônica para harmônicas 2 e 3, modos X e O, obtidos a partir de um método simples que também considera os efeitos da absorção. Resultados obtidos com um modelo dielétrico são também apresentados. Mostra-se a dependência radial da emissividade e do coeficiente de absorção, em ambos os modos para a segunda harmônica. A dependência radial do índice de refração verificando-se que este se desvia dos valores previstos pelo modelo de plasmas frios na região de ressonância. A largura da região ressonante é r2mm. A dependência radial da profundidade óptica, r (r), para os modos O e X, obtida com o modelo dielétrico é comparada com expressões obtidas da literatura verificando-se boa concordância entre os valores. Para ne0 = 2,0 X l019 m-3 tem-se ~ 2,5 no centro da coluna para m=2 (modo X). A partir do modelo dielétrico obteve-se o perfil radial da emissão eletrociclotrônica. Os resultados indicam que, para cenários típicos de plasma do TCABR, a segunda harmônica no modo X é a mais indicada para fins de diagnóstico. / The ECE radiation is nowdays routinely used as a diagnostic tool in tokamaks for electron temperature measurements and, also, for obtaining informations about the electron distribution function in plasmas with non-thermal electron population. Based in simulations, this work discuss aspects of the emission, absorption and propagation of the ECE waves in plasmas confined by the TCABR tokamak (R =0.615m; a=0.18m; B0 =1.2T; ne0 ~ 3 x 1019 m-3 ,Te0 ~ 500eV). The accessibility conditions for the TCABR is also discussed. Both the emission and absorption of ECE radiation are examined with the tenuous and dieletric (Vlasov-Maxwell) plasma models. R.esults obtained from the theory of fluctuations, based in the dielectric and microscopic current correlation tensors, are used to calculate the plasma emissivity. All the numerical results are obtained using computer programs, which were developed in MAPLE for this work, and also using a ECE code. Due to the harmonic overlapping, the detection of the second harmonic, in the lower field side, is limited to the 52-74 GHz band ( ~ 70% of the plasma column). The accessibility conditions for the second harmonic (X mode) restrict the maximum electron density to values bellow ne = 2.3 x 1019m-3. For thermal plasmas, and using a simple model that considers the radiation absorption, we obtained the emission spectra (X and O modes) for the harmonics 1, 2 and 3. The radial profiles of the emissivity and the absorption coefficient for the second and third harmonics are shown. The resonant layer width was calculated to be r 2mm. The radial dependence of the refraction index was determined and it is shown that it deviates from the values obtained with the cold plasma model in the resonant region. The radial profiles of the optical depth, (r), for the O and X modes, are also shown. The (r) profiles, obtained with the dielectric model and also using some expressions found in the literature, are observed to be in good agreement. In the center of the plasma, for the second harmonic X-mode, we obtained ~ 2.5(for ne = 2.0 x 1019 m-3). Finally, the radial profiles of the ECE emission, obtained with the dielectric model, is shown. The results of this study indicate that, for the typical TCABR plasma discharges, the second harmonic X-mode of the ECE radiation can be used as a diagnostic tool.

A eletrodinâmica clássica estocástica pode ser entendida como sendo a teoria clássica de Maxwell, onde se inclui um novo elemento da realidade física: As flutuações eletromagnéticas de ponto zero. Sob esse enfoque, estudamos a interação de um \"ensemble\", de osciladores harmônicos carregados com a radiação térmica e de ponto zero (atérmica). Incluímos os efeitos de dissipação através da força de reação da radiação. Além disso estudamos também a excitação do oscilador por uma força determinística com dependência temporal arbitrária. Nossa análise estatística do sistema físico é baseada na solução exata da equação de Fokker-Planck adequada ao problema. Obtém-se a evolução temporal, no espaço de fase, para uma dada distribuição inicial que caracteriza um \"ensemble\" de osciladores forçados que apresentam estados excitados na forma de estados coerentes e estados coerentes comprimidos e pulsantes. A comparação direta com a formulação quântica do mesmo problema nos faz reconhecer que é possível obter da física clássica alguns resultados antes só obtidos pela teoria quântica. Identificamos na radiação de ponto zero o ingrediente que torna possível entender a estabilidade do estado fundamental e o princípio de incerteza. / Classical stochastic electrodynamics may be understood as classical electrodynamics theory, when a new element of physical reality is included: The zero point electrodynamics fluctuations. Under this approach, we study the interaction of a charged harmonic oscillator with the thermal radiation and zero point radiation. We include the effect of dissipation by the radiation reaction force. We also study the excitation of this oscillator by a deterministic force with arbitrary temporal dependence. Our statistical analysis of the physical system is based on the exact solution of the appropriate Fokker-Planck equation. We get the temporal evolution in phase space for a given initial distribution that characterizes one \"ensemble\" of forced oscillators that presents excited states in the coherent and squeezed states form. A direct comparison with the quantum formulation of the same problem make us recognize that it is possible to get some results from classical physics which were accomplished previously only by quantum theory. We identify in the zero point radiation the ingredient that makes it possible to understand the stability of the fundamental state and the uncertainty principle.

Orientador: Roberto Menezes Serra / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Física, 2012

Apresentamos uma tentativa de estender o alcance da teoria clássica na previsão de fenômenos microscópicos. Baseamos nosso enfoque na hipótese de que a mecânica quântica é uma teoria estocástica cujas origens são as flutuações eletromagnéticas de ponto zero. Discutimos uma abordagem nova para a descrição do movimento browniano, clássico e quântico, através de uma equação clássica estocástica do tipo Schröedinger eficiência dessa equação é testada para sistemas lineares em contato com diferentes reservatórios de ruídos. Ambientes diferentes do espaço vazio levam naturalmente a interações do tipo força de Casimir. Para a descrição de rotações intrínsecas introduzimos na teoria clássica a representação espinorial e obtemos uma equação do tipo Pauli-Schrödinger, com flutuação e dissipação, que nos permite gerar distribuições no espaço de fase para partículas com spin arbitrário. Concluímos que a eletrodinâmica estocástica é uma teoria clássica apta a descrever os processos quânticos que se originam das autuações do vácuo. / We present an attempt to extend the range of the classical theory in the description of microscopic phenomena. We base our point of view in the hypothesis that quantum mechanics is a stochastic theory whose origin is in the electromagnetic zero-point fluctuations. We discuss a new approach for the description of Brownian motion, both classical and quantum with a stochastic Schrödinger type equation. The effectiveness of this equation is tested for linear systems in contact with different noise reservoirs. Environments different from the vacuum lead naturally to the Casimir force interaction. For the description of particles with spin we introduce in the classical theory a spinorial representation for rotations and obtain a Pauli-Schrödinger type equation, with fluctuation and dissipation, that allows us to generate phase space distributions for particles with arbitrary spin. We conclude that stochastic electrodynamics is a classical theory that is able to describe those quantum processes whose origins are in the vacuum fluctuations.

A Eletrodinâmica Estocástica é uma combinação da Eletrodinâmica Clássica e a hipótese adicional de que existem campos eletromagnéticos aleatórios, independentes da temperatura, denominados radiação de ponto-zero ou flutuações do vácuo, responsáveis pelo surgimento de certas propriedades peculiares dos sistemas microscópicos, geralmente descritas pela Mecânica Quântica. Diversos novos resultados da teoria são apresentados nesse trabalho. No capítulo 1, é feita uma breve introdução aos principais conceitos e pressupostos da Eletrodinâmica Estocástica, necessários para melhor compreensão dos capítulos seguintes. No capítulo 2, a atuação dos campos do vácuo no indutor de um circuito elétrico simples é estudada. Conclui-se que deve existir um tipo de ruído na voltagem do circuito, adicional ao ruído de Nyquist-Johnson, que pode ser medido dependendo da magnitude de certos parâmetros do circuito e sob certas condições de temperatura. No capítulo 3, é estudado o comportamento de uma partícula eletrizada em um potencial metaestável, com uma barreira de potencial, sujeita às flutuações da radiação térmica e de ponto-zero. Mostra-se que, mesmo à temperatura muito baixa (T -> 0), as flutuações do vácuo ainda são capazes de promover o escape da partícula através da barreira de potencial. A Mecânica Quântica atribui o fenômeno ao tunelamento da partícula através da barreira. Um conjunto de dados experimentais são analisados e observa-se que a descrição da Eletrodinâmica Estocástica produz um excelente acordo com eles. No capítulo 4, é mostrado que os formalismos de Heisenberg e Schrodinger da Mecânica Quântica deixam de ser equivalentes quando se leva em conta os campos do vácuo nos cálculos. Dirac foi o primeiro a apontar essa não equivalência para casos da Eletrodinâmica Quântica Relativísitica. Um exemplo bem mais simples é apresentado, o oscilador harmônico eletrizado, em interação com o campo eletromagnético do vácuo. / The Stochastic Electrodynamics Theory is a combination of Classical Electrodynamics and the additional hypothesis that temperature-independent stochastic electromagnetic fields do exist. These electromagnetic fields are called zero-point radiation or vacuum fluctuations and are responsible for some peculiar properties of macroscopic systems, usually described by Quantum Mechanics. Some new results of the theory are given in this work. In chapter 1, a brief introduction of the main concepts and hypothesis of the Stochastic Electrodynamics Theory are given. They are necessary for a better understanding of the following chapters. In chapter 2, the influence of vacuum fields at the inductor of a simple electric circuit is studied. One concludes that a certain type of noise in the voltage, which is additional to the NyquistJohnson noise, must exist and can be measured depending on certain circuit parameters and under certain temperatures. In chapter 3, one studies the behavior of an electrified particle inside a metastable potential with a potential barrier, under the influence of the fluctuations of thermal and zero-point radiations. It is shown that, even if the temperature is very low (T -> 0), the vacuum fluctuations are still responsible for the escape of the particle through the potential barrier. Quantum Mechanics relates this phenomenon to the tunneling of the particle through the potential barrier. Experimental data are analyzed and it is shown that the description of Stochastic Electrodynamics gives an excellent agreement with them. In chapter 4, it is shown that the Schrodinger and Heisenberg pictures of Quantum Mechanics are not equivalent when the vacuum fields are taken into account. Dirac was the first to point out this non-equivalence for Relativistic Quantum Electrodynamics. A simpler example of this non-equivalence is shown in the context of Stochastic Electrodynamics: an electrified harmonic oscillator interacting with the electromagnetic vacuum fields.

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-04-29T14:25:21Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_QuebraDinamicaSimetria.pdf: 455377 bytes, checksum: 29b5576747021e77ceb27af6dc0f592d (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2014-06-11T13:35:01Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_QuebraDinamicaSimetria.pdf: 455377 bytes, checksum: 29b5576747021e77ceb27af6dc0f592d (MD5) / Made available in DSpace on 2014-06-11T13:35:01Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_QuebraDinamicaSimetria.pdf: 455377 bytes, checksum: 29b5576747021e77ceb27af6dc0f592d (MD5) Previous issue date: 2011 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / No presente trabalho, estudamos a quebra da simetria quiral na pseudo eletrodinâmica quântica em (2+1) dimensões usando o formalismo das equações de Schwinger-Dyson e investigamos as semelhanças deste modelo com a criticalidade encontrada na EDQ3 e EDQ4. Usando a aproximação “quenched-rainbow”, mostramos que existe um acoplamento crítico αcc = π/16, acima do qual existe a geração de massa para os férmions e portanto, ocorrendo a quebra da simetria quiral. Também estudamos o caso com N campos fermiônicos usando a expansão 1/N na aproximação “unquenched-rainbow”, onde obtemos um número crítico Nc abaixo do qual a simetria quiral é quebrada e, para valores acima, a simetria é restaurada. No limite de acoplamento forte (g -- ∞), mostramos que este número crítico é o mesmo encontrado na EDQ3 na expansão 1/N. / In the present work, we study the chiral symmetry breaking in pseudo quantum electrodynamics in (2+1) dimensions using the Schwinger-Dyson equation formalism and investigate the similarities of this model with the criticality in both QED3 and QED4. Using the rainbow-quenched approximation we show that there is a critical coupling αcc = π/16 above which there is a mass generation for fermions and hence the chiral symmetry breaking occurs. We also study the N massless fermions flavors version using the 1/N expansion in rainbow-unquenched approximation and we obtain a critical value for the number of active fermions below which there is chiral symmetry breaking. We show that at strong gauge coupling constant (g -- ∞) this critical number is the same as in QED3 in large N expansion.

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-04-22T16:10:09Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_FuncoesGrupoRenormalizacao.pdf: 830163 bytes, checksum: 4748b61f77a71d1698ccf13610b0d2fa (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2014-06-11T15:12:36Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_FuncoesGrupoRenormalizacao.pdf: 830163 bytes, checksum: 4748b61f77a71d1698ccf13610b0d2fa (MD5) / Made available in DSpace on 2014-06-11T15:12:36Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_FuncoesGrupoRenormalizacao.pdf: 830163 bytes, checksum: 4748b61f77a71d1698ccf13610b0d2fa (MD5) Previous issue date: 2009 / Modelos com interações quárticas fermiônicas tem sido estudadas para clarificar aspectos conceituais e possíveis aplicações em teoria quântica de campos. Neste trabalho apresentamos a estrutura do grupo de renormalização no modelo de Nambu-Jona-Lasinio até a ordem de 1-loop. O modelo é não renormalizável perturbativamente, no sentido usual de contagem de potência, mas é tratado como uma teoria efetiva, válida numa escala de energia onde p << ^, sendo p o momento externo do loop e ^ um parâmetro de escala de massa que caracteriza o acoplamento do vértice não renormalizável. Esclarecemos a estrutura tensorial dos vértices de interação e calculamos as funções do grupo de renormalização. A análise dos pontos fixos da teoria também é apresentada e discutida usando o formalismo de redução das constantes de acoplamento proposto por Zimmermann. Encontramos a baixas eneergias a origem como ponto fixo infravermelho estável e um ponto fixo não trivial ultravioleta estável, indicando a consistência perturbativa se o momento é pequeno. / Four femion interactions models have been studied to clarify their conceptual aspects and possible applications in quantum field theory. In this work we present the structure of the renormalization group in the Nambu-Jona-Lasinio model up to 1-loop order. The model is not perturbatively renormalizable in the usual power counting sense, but it is treated as an effective theory, valid in a scale of energy where p <<^, being p the external moment of the loop and ^ a massive parameter that characterizes the coupling of the non-renormalizable vertex. We clarify the tensorial structure of the interaction vertices and calculate the functions of the renormalization group. The analysis of the fixed points of the theory is also presented using Zimmermann procedure for reducing the coupling constants. We find that the origin is an infrared-stable fixed point at low energies and has also a nontrivial ultraviolet stable fixed point, indicating that the theory could be perturbatively investigated if the momentum is low enough.

Neste trabalho é apresentada uma proposta para o ensino de Eletrodinâmica, aplicada, durante o segundo trimestre do ano 2004, a duas turmas, com trinta e oito e quarenta alunos, respectivamente, de terceiro ano do Ensino Médio do Instituto Estadual de Educação Ernesto Alves, em Rio Pardo, RS. A proposta visa tornar o ensino e a aprendizagem desta disciplina mais eficientes, usando metodologia e recursos apropriados para os novos tempos, de forma a despertar o interesse dos alunos pelo conhecimento. A metodologia e recursos utilizados durante o projeto são embasados na teoria construtivista de Jean Piaget e visam proporcionar aos alunos os conhecimentos significativos, defendidos por David Ausubel, tendo como ponto de partida os conhecimentos prévios dos alunos, averiguados através de um Pré-teste. A metodologia e os recursos compreendem aulas expositivas interativas, resolução de problemas e de exercícios, trabalhos individuais e em grupos, realização de experiências reais, realização de experimentos virtuais, usando o aplicativo Edison, adequado para a simulação e o estudo de circuitos elétricos, interação entre os alunos e entre alunos e professora, através de um ambiente virtual de aprendizagem- o TelEduc- possibilitando um melhor aproveitamento do tempo, disponibilizando mais recursos para pesquisa e motivando os alunos para a aprendizagem através da utilização das Novas Tecnologias. A Internet é usada como fonte de pesquisa e como tecnologia de comunicação. Tratando-se de um projeto que tem pretensão de ser construtivista, a avaliação dos alunos não poderia se dar de forma tradicional, unicamente através de provas Buscou-se avaliar o crescimento, a aprendizagem significativa de novos conhecimentos, o desenvolvimento de habilidades e competências através da observação de seu desempenho em todas as modalidades de atividades desenvolvidas, individualmente ou em grupos. A avaliação se deu através da observação direta da professora durante as aulas (com registro de dados) e através dos testes aplicados e correção de trabalhos entregues em papel ou postados no TelEduc. Acredita-se que esses recursos, complementados pela forma de avaliação tornem as aulas mais agradáveis, fazendo com que os alunos tenham o prazer de participar e aprender, proporcionando a construção do conhecimento e despertando nos mesmos o interesse e a predisposição para o aprendizado. O produto educacional produzido neste trabalho de conclusão é apresentado em forma de CD-Rom. Faz parte do Cd-Rom (Apêndice E) todo o material que foi, gradativamente, disponibilizado na plataforma TelEduc: os textos de apoio, as atividades e os exercícios propostos, o Pré e Pós-teste, os testes aplicados e as questões de vestibulares.