Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Física, Florianópolis, 2009 / Made available in DSpace on 2012-10-24T11:42:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 271991.pdf: 635036 bytes, checksum: 8271d78c88127ff56551c8ef78015a22 (MD5) / Neste trabalho iremos abordar o espalhamento inelástico de elétrons pela molécula de (metano). Mais precisamente, a transição eletrônica entre o estado fundamental singleto para o estado excitado tipo singleto, (1t2 3sa1) 1T2. Foram calculadas as seções de choque diferenciais inelásticas (DCS's) e as seções de choque integrais inelásticas (ICS's) para esse tipo de transição. Para comparar nossos resultados, com alguns dados experimentais disponíveis na literatura, efetuamos a soma das transições singleto-singleto com tripleto-tripleto. O método das ondas distorcidas (DWM) combinado com o método variacional de Schwinger iterativo (SVIM) foi utilizado para resolver as equações do espalhamento. Fizemos um estudo comparativo dos nossos dados no nível de dois canais fracamente acoplados com alguns poucos resultados teóricos e experimentais disponíveis na literatura. Propomos completar a matriz de transição na aproximação da onda distorcida com a primeira aproximação de Born através da inclusão de um potencial do tipo dipolar. Primeiramente fizemos apenas a implementação computacional da matriz-T de transição direta, sem a correção com Born. Para isso escolhemos uma molécula que não possui momento de dipolo elétrico, trata-se da molécula . Outro motivo da escolha de nossa molécula alvo foi a possibilidade de se reduzir através de operações de simetrias, o grupo pontual do alvo aqui estudado, para o grupo pontual não-planar a fim de aproveitar os pacotes computacionais do nosso grupo de trabalho já adaptados para esse tipo de simetria. Nossos resultados mostram bom acordo com os dados teóricos e experimentais descritos na literatura.

Free-Electron Lasers (FELs) são dispositivos que convertem eficientemente a energia cinética de um feixe relativístico de elétrons na energia de modos eletromangéticos de forma coerente. A energia é retirada do feixe de elétrons, na medida em que os elétrons são aprisionados no potencial ponderomotriz formado pela ação simultânea dos campos do modo eletromagnético e do wiggler. Neste trabalho descreve-se um FEL, seus componentes, diferentes tipos e regimes de operação. Depois da derivação das equações de partículas-onda para descrever a evolução do sistema, propõe-se um modelo baseado no fator de compressibilidade para estimar os resultados gerados pelas simulações. O crescimento do campo do laser é emulado através de um conjunto de equações lineares obtido pela linearização das equações de partículas-onda. As não linearidades causadas pelo efeito de carga espacial e térmico são mantidos nas equações diferenciais de segunda ordem que representam a evolução das partículas. O modelo é transformado, ao longo do trabalho, de acordo com as condições iniciais: primeiro, considera-se um feixe gelado (sem distribuição inicial de energia); segundo, considera-se uma distribuição do tipo water bag para a velocidade longitudinal das partículas; e, por fim, considera-se uma distribuição de Gauss para a velocidade longitudinal. Para o feixe gelado, os zeros da compressibilidade indicam o início do processo de mistura no espaço de fases (a mistura acontece quando a distribuição não é mais uma função de valor único no espaço de fases energiaposição). Enquanto para o feixe quente, a quebra do regime linear ocorre quando a borda inferior da distribuição passa a não ser mais uma função de valor único. A análise para o feixe quente é limitada a pequenos valores de distribuição de velocidades, dentro do regime hidrodinâmico no qual o feixe pode ser expresso como um fluido. O modelo foi comparado com as simulações de partículas-onda, em todos os casos, apresentando uma concordância satisfatória nos resultados. O modelo provou ser capaz de estimar algumas quantidades físicas de interesse para FELs. Deste modo, o modelo simplificado pode ser usado como uma ferramenta poderosa para produzir dados razoavelmente confiáveis para a otimização da operação do dispositivo.

O campo magnético crítico superior e a temperatura crítica são calculadas para supercondutores com impurezas. Na avaliação das funções de Green do problema são usadas as autofunções exatas de um elétron em um campo magnético constante, ao invés da aproximação semi-clássica comumente utilizada. / The upper critical field and the Critical Temperature of a dirty superconductor are calculated. To evaluate the Green Functions we avoid the semi-classical aproximation by using the exact eletrons eigenstates in a magnetic field.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Física, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2016-01-15T14:47:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 336700.pdf: 8661194 bytes, checksum: f9672f26971865464d07b1ee19158565 (MD5) Previous issue date: 2015 / O presente trabalho se concentra no uso de diferentes técnicas associadas a microscopia eletrônica e a difração de elétrons na caracterização morfológica e estrutural de filmes finos de Azul de Prússia (PB) eletrodepositados por voltametria cíclica sobre superfícies de ouro (Au), silício (100) e silício (111) ambos do tipo n. A morfologia de superfície (plan-view) e de seção transversal (cross-section) de filmes finos de PB depositados com diferentes parâmetros de eletrodeposição foram estudadas utilizando-se a microscopia eletrônica de varredura (SEM) e apresentaram diferentes morfologias dependendo do tipo de substrato usado. A possível presença de uma orientação cristalográfica preferencial dos depósitos (textura) fora do plano e no plano foram determinadas utilizando-se a difração de área selecionada (SAD ? selected area diffraction) em amostras plan-view e utilizando a técnica da amostra inclinada. A determinação precisa da direção cristalográfica preferencial foi feita utilizando-se técnicas de campo escuro (DF ? dark field) e de difração de elétrons de feixe nanométrico (NBD ? nanobeam diffraction). Estudos complementares mostraram a natureza policristalina e texturizada do substrato de Au e dos depósitos de PB. Uma nova variante do método tradicional de preparação de amostras do tipo cross-section para microscopia eletrônica de transmissão foi desenvolvida e apresentou melhora na qualidade final da amostra. As imagens obtidas em cross-section no microscópio eletrônico de transmissão (TEM ? transmission electron microscope) em baixa magnificação junto com imagens de microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução (HRTEM ? high-resolution electron microscopy) mostraram detalhes da estrutura interna dos grãos de PB e da relação deles com o substrato em nível atômico que permitiram o desenvolvimento de um modelo estrutural de filmes finos de PB para cada substrato utilizado.<br> / Abstract : The present work focuses on the use of different techniques associated to electron microscopy and electron diffraction in the morphological and structural characterization of Prussian Blue (PB) thin films electrodeposited by cyclic voltammetry on gold (Au), n-type Si(100) and Si(111) surfaces. The morphology in plan-view and cross-section perspectives of PB thin films at different electrodeposition parameters were studied using scanning electron microscopy (SEM) and presented different morphologies depending on the substrate used. The presence of possible out-of-plane and in-plane preferred crystallographic orientation (texture) of the deposits were determined using Selected Area Diffraction (SAD) in the plan-view perspective and using the tilted specimen technique. The determination of the precise crystallographic direction of the existing texture was done using Dark-Field (DF) imaging and Nanobeam Diffraction (NBD). More on SAD studies also showed the textured polycrystalline nature of the Au substrate and the PB deposits. A new variation of the traditional cross-section TEM specimen preparation technique was developed and improved the quality of the final TEM specimen. The conventional cross-section Transmission Electron Microscope (TEM) imaging at low magnification together with the High-Resolution Transmission Electron Microscopy (HRTEM) at high magnification showed the internal structure of the PB grains and the relation of the PB deposits with the substrate at atomic level allowing the development of a structural model of the PB thin films in each substrate used.

Resumo: Neste trabalho apresentamos seções de choque de espalhamento elástico de elétrons pelos isômeros C2H2Cl2, C4H4N2 e C3H3NX (onde X=NH, O, S). Os cálculos de espalhamento foram efetuados na aproximação de núcleos fixos, com uso do método multicanal de Schwinger implementado com pseudopotenciais de Bachelet, Hamann e Schl¨uter, e nas aproximações estático-troca e estático-troca mais polarização. Para os três isômeros C2H2Cl2 apresentamos seções de choque integrais, de trasferência de momento e diferenciais. O procedimento Born-closure é empregado a fim de levar em conta o efeito do momento de dipolo. As ressonâncias encontradas tiveram suas posições comparadas aos valores experimentais. Discutimos ainda o efeito isômero, que consiste em diferenças apresentadas pelas seções de choque de cada molécula. Para os três isômeros C4H4N2 apresentamos seções de choque integrais. As ressonâncias são identificadas e caracterizadas. Suas posições são comparadas com os resultados encontrados na literatura. Cálculos de estrutura eletrôncia também são efetuados para ajudar na interpretação dos resultados. Os seis sistemas C3H3NX, onde X=NH, O, S tiveram suas seções de choque integrais apresentadas. As ressonâncias são identificadas e comparadas ao resultado experimental existente. Também discutimos as diferenças nas características das ressonâncias de cada molécula. Para todos os sistemas estudados, nossos resultados concordam bem com os reportados experimentalmente. Foi desenvolvido ainda um novo esquema para a construção do espaço de configurações.

A dinâmica quântica de sistemas de partícula única não-relativística envolvendo coordenadas não-comutativas, usualmente chamada mecânica quântica não-comutativa, tem sido objeto de numerosas investigações. Neste trabalho estendemos esses estudos para o caso de sistema de muitas partículas. Usamos como protótipo o modelo do gás de elé- trons degenerado cuja dinâmica é bem conhecida no limite comutativo. Nosso objetivo principal aqui é entender qualitativamente, em vez de quantitativamente, as principais modi cações induzidas pela presença de coordenadas não-comutativas. Primeiro veremos que a não-comutatividade modi ca a energia de correlação de troca enquanto preserva a neutralidade elétrica do modelo. Logo, através da teoria de perturbações independente do tempo juntamente com o mapa de Seiberg-Witten mostramos que o potencial de ioniza ção é modi cado pela não-comutatividade e, também, que o parâmetro não-comutativo atua como uma temperatura de referência. Sendo assim, a não-comutatividade levanta a degenerescência do gás de elétrons a temperatura zero.

Resumo: Estudos recentes revelaram que a interação de elétrons de baixa energia com o DNA pode levar a processos dissociativos, como a dissociação pelo elétron aprisionado (DEA). No DNA, o DEA está associado a diversos efeitos genotóxicos, como a quebra de simples fita e dupla fita. A captura de um elétron e a formação de uma ressonância disparam o mecanismo de dissociação. Nesta tese foram calculadas seções de choque para o espalhamento elástico de elétrons pelos seguintes sistemas: complexo formaldeído-água, complexo ácido fórmico-água, dímero de ácido fórmico, dímero de formamida e complexo ácido fórmicoformamida. Moléculas como ácido fórmico (HCOOH), formaldeído (CH2O) e formamida (HCONH2) são sistemas de relevância biológica, pois apresentam certas semelhanças com as bases da cadeia de DNA. Por exemplo, possuem ressonâncias, ligações simples, duplas e formam ligações de hidrogênio com outras moléculas. Já a água constitui mais da metade do corpo humano. A descrição da estrutura eletrônica dos sistemas estudados foi feita através do método de Hartree-Fock. Para os cálculos de espalhamento foi utilizado o método Schwinger Multicanal com pseudopotenciais nas aproximações estático-troca e estático-troca mais polarização. O interesse geral está em como as ressonâncias são afetadas pela microssolvatação e pelos efeitos de fase condensada. Para estudar a influência da microssolvatação nos processos de espalhamento foram realizados cálculos para os sistemas CH2O · · · H2O e HCOOH · · · (H2O)n com n=1, 2. A presença de moléculas de água afeta significativamente a posição em energia das ressonâncias destes sistemas em relação a fase gasosa. Já os dímeros HCOOH · · · HCOOH, HCONH2 · · · HCONH2 e o complexo HCOOH · · · HCONH2 são protótipos de sistemas mais próximos de uma fase condensada, os quais estão ligados por duas ligações de hidrogênio. Foram observadas mudanças consideráveis nas posições em energia das ressonâncias quando feita a comparação com os monômeros que os formam. Estas mudanças podem afetar os processos de DEA.

Orientador: Antorino Carlos Ferreira Seridonio / Banca: Leonardo Kleber Castelano / Banca: Ricardo Paupitz Barbosa dos Santos / Resumo: Foi discutido teoricamente a Densidade Local de Estados (LDOS) de uma folha de grafeno hospedando duas impurezas distantes localizadas no centro da célula hexagonal. Ao acoplar lateralmente a ponta do Microcópio de Varredura por Tunelamento (STM) sobre o átomo de carbono, dois novos notáveis efeitos foram detectados: i) uma estrutura de multiníveis na LDOS e ii) padrões de batimentos na LDOS induzida. Também foram mostrados que ambos os fenômenos ocorrem próximos aos pontos de Dirac e são altamente anisotrópicos. Além disso, foram propostos experimentos de condutância empregando o STM como uma sonda para a observação de tais manifestações exóticas na LDOS do grafeno induzida pela correlação entre as impurezas / Abstract: We discuss theoretically the Local Density of States (LDOS) of a graphene sheet hosting two distant adatoms located at the center of the hexagonal cells. By putting laterally a Scanning Tunneling Microscope (STM) tip over a carbon atom, two remarkable novel effects can be detected: i) a multilevel structure in the LDOS and ii) beating patterns in the induced LDOS. We show that both phenomena occur nearby the Dirac points and are highly anisotropic. Furthermore, we propose conductance experiments employing STM as a probe for the observation of such exotic manifestations in the LDOS of graphene induced by inter-adatoms correlations / Mestre

O campo magnético crítico superior e a temperatura crítica são calculadas para supercondutores com impurezas. Na avaliação das funções de Green do problema são usadas as autofunções exatas de um elétron em um campo magnético constante, ao invés da aproximação semi-clássica comumente utilizada. / The upper critical field and the Critical Temperature of a dirty superconductor are calculated. To evaluate the Green Functions we avoid the semi-classical aproximation by using the exact eletrons eigenstates in a magnetic field.

Free-Electron Lasers (FELs) são dispositivos que convertem eficientemente a energia cinética de um feixe relativístico de elétrons na energia de modos eletromangéticos de forma coerente. A energia é retirada do feixe de elétrons, na medida em que os elétrons são aprisionados no potencial ponderomotriz formado pela ação simultânea dos campos do modo eletromagnético e do wiggler. Neste trabalho descreve-se um FEL, seus componentes, diferentes tipos e regimes de operação. Depois da derivação das equações de partículas-onda para descrever a evolução do sistema, propõe-se um modelo baseado no fator de compressibilidade para estimar os resultados gerados pelas simulações. O crescimento do campo do laser é emulado através de um conjunto de equações lineares obtido pela linearização das equações de partículas-onda. As não linearidades causadas pelo efeito de carga espacial e térmico são mantidos nas equações diferenciais de segunda ordem que representam a evolução das partículas. O modelo é transformado, ao longo do trabalho, de acordo com as condições iniciais: primeiro, considera-se um feixe gelado (sem distribuição inicial de energia); segundo, considera-se uma distribuição do tipo water bag para a velocidade longitudinal das partículas; e, por fim, considera-se uma distribuição de Gauss para a velocidade longitudinal. Para o feixe gelado, os zeros da compressibilidade indicam o início do processo de mistura no espaço de fases (a mistura acontece quando a distribuição não é mais uma função de valor único no espaço de fases energiaposição). Enquanto para o feixe quente, a quebra do regime linear ocorre quando a borda inferior da distribuição passa a não ser mais uma função de valor único. A análise para o feixe quente é limitada a pequenos valores de distribuição de velocidades, dentro do regime hidrodinâmico no qual o feixe pode ser expresso como um fluido. O modelo foi comparado com as simulações de partículas-onda, em todos os casos, apresentando uma concordância satisfatória nos resultados. O modelo provou ser capaz de estimar algumas quantidades físicas de interesse para FELs. Deste modo, o modelo simplificado pode ser usado como uma ferramenta poderosa para produzir dados razoavelmente confiáveis para a otimização da operação do dispositivo.