Made available in DSpace on 2016-12-12T20:15:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Diovana de Mello Lalis.pdf: 1400139 bytes, checksum: 9a24713cb1bd8642c6db6fc9c49eebbd (MD5) Previous issue date: 2015-02-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Os compostos de férmions pesados são geralmente descritos no âmbito do modelo da rede de Kondo, que pode ser derivado a partir do modelo de Anderson. As suas propriedades peculiares são regidas pela competição entre o efeito Kondo e a interação Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida (RKKY), que permite esboçar o diagrama de Doniach. A investigação de compostos ferromagnéticos de férmions pesados, em particular, tem se intensificado recentemente, com a possibilidade de aproximação do ponto crítico quântico (QCP) por meio do ajuste da pressão, da concentração de elétrons, ou pela aplicação de campo magnético. Neste trabalho, o modelo de rede de Anderson (ou modelo de Anderson periódico) é utilizado diretamente para descrever estes compostos, incorporando o efeito das flutuações de valência, que podem desempenhar um papel importante na vizinhança do QCP. Empregamos o método da equação do movimento para as funções de Green, que permite desacoplamentos sucessivos da cadeia de equações. Exploramos a estabilidade das soluções de AF, FM e não-magnéticas em função dos parâmetros do modelo, da temperatura e da concentração de életrons. O diagrama de fases é obtido a partir das curvas de magnetização e pela comparação das energias das soluções envolvidas.

Orientador: Prof. Dr. Marcos Abreu Avila / Tese (doutorado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Física, 2017. / The electronic correlations originated from the Coulomb interactions between electrons play a fundamental role in the establishment of the physical properties of a wide range of materials. For the case of weak correlations, the material can be described within a simplied non-interacting point of view, as in the case of standard metals. Unexpected and intriguing properties are revealed when strong correlations are involved, due to a large number of degrees of freedom in the electronic correlations. As a result of this electronic correlation, it is possible to go from conventional forms of magnetism, passing through superconducting systems and reaching heavy fermion behavior. Members within a single family of compounds can provide all those very dierent ground states, and the opportunity to study and try to understand some of the electronic and magnetic fundamental interactions involved. This thesis is a result of exploring these dierent behaviors that arise from electron-electron correlations, specically in the family of cage compounds RT2Zn20 (R=Y,Gd,Yb and T=Fe,Co). A detailed combination of quantitative macroscopic and microscopic descriptions of the electronic, thermodynamic and magnetic properties of some members of this family were developed. The rst part of this thesis presents a study on Gd3+- doped YCo2Zn20 single crystals (Y1..xGdxCo2Zn20: (0.002 . x 1.00) through a combination of temperature-dependent Electron Spin Resonance (ESR), heat capacity and dc magnetic susceptibility experiments, plus collaborative rst-principles Density Functional Theory (DFT) calculations. The combination of experimental and electronic structure data establish GdCo2Zn20 as a model Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida (RKKY) system by predicting a Curie-Weiss temperature C = ..1:2(2) K directly from microscopic parameters, in very good agreement with the bulk value from magnetization data. The second part involves an exploration of the unconventional ferromagnetic behaviors that have been found in GdFe2Zn20, which has a relatively high ferromagnetic ordering temperature (TC = 86 K) despite being a system with wide separation between Gd3+ ions in a matrix with strong electron-electron correlation. Taking into account those correlations and itinerant molecular eld eects, analysis of our ESR results indicate that the exchange interaction between the Gd3+ is processed via the d-type of electrons at the Fermi level and becomes an exchange interaction of covalent nature (J(0)fd < 0). Our results shows that the RKKY model cannot explain the ferromagnetic behavior of this compound, and a super-exchange-like mechanism is proposed for this magnetic interaction. Increasing a little bit the level of complexity, the third part of this thesis is on the tuning of the electronic properties of the heavy fermion compound YbFe2Zn20 by chemical substitution (Cd doping). With increasing amount of Cd, the hybridization between Yb 4f electrons and the conduction electrons is weakened, which should be accompanied by a valence shift of the Yb3+ due to the negative chemical pressure eect. The combined results demonstrate excellent complementarity between positive physical pressure and negative chemical pressure, and point to a rich playground for exploring the physics of strongly correlated electron systems. Finally, this thesis ends with a general set of conclusions of the explored quantum materials.

Submitted by ANDRE RAMALHO DOS SANTOS null (ramalho_inf@yahoo.com.br) on 2018-02-14T03:20:16Z No. of bitstreams: 1 Dissertação André Ramalho.final.pdf: 2789018 bytes, checksum: d4170ea3aaec8f302b447a0aac5e5986 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Paula Santulo Custódio de Medeiros null (asantulo@rc.unesp.br) on 2018-02-14T16:54:15Z (GMT) No. of bitstreams: 1 santos_ar_me_rcla.pdf: 2620534 bytes, checksum: cb88b11f48c3fc7b2fef3c938febb8e0 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-14T16:54:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 santos_ar_me_rcla.pdf: 2620534 bytes, checksum: cb88b11f48c3fc7b2fef3c938febb8e0 (MD5) Previous issue date: 2017-11-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Nós estudamos teoricamente como o calor e a eletricidade são afetados pela sobreposição de dois férmions de Majorana (MFs, de Majorana fermions em Inglês), os quais estão isolados nas bordas de um fio topológico de Kitaev, em particular, na forma de “ferradura”. É considerado que esse fio está assimetricamente acoplado a um único ponto quântico (QD, de Quantum dot em Inglês) hibridizado com contatos metálicos. Em baixas temperaturas e dependente do nível de energia desse QD, nós mostramos que ao ajustar a assimetria acima, as respostas ressonantes das condutâncias termoelétricas mudam inesperadamente de forma drástica. Assim, propomos como aplicação, um sintonizador termoelétrico em nanoescala assistido por MFs. / We study theoretically in a topological U-shaped Kitaev wire, with Majorana fermions (MFs) on the edges, how heat and electricity are affected by them when found overlapped. The asymmetric regime of their couplings with a single quantum dot (QD) hybridized with metallic leads is considered. At low temperatures and dependent upon the QD energy level, we show that by tuning this asymmetry, the resonance positions of the thermoelectrical conductances change drastically. Thereby, the tuner of heat and electricity here proposed is constituted.

Orientador: Pascoal Jose Giglio Pagliuso / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-15T21:09:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bittar_EduardoMatzenbacher_D.pdf: 12237565 bytes, checksum: 74dcda9fcb1da9b6fc8d992b53297127 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Séries de compostos que apresentam a ocorrência de fenômenos físicos interessantes em materiais estruturalmente simples constituem uma excelente oportunidade para se estudar sistematicamente a inter-relação entre tais fenômenos e suas origens microscópicas, sem se ater a efeitos associados com estruturas cristalinas complexas, de mais baixa simetria. Nesse sentido, esta Tese se propôs a estudar três temas de investigação: o sistema CeIn3-xSnx e o seu análogo não magnético LaIn3-xSnx, o sistema CeIn3-xCdx e o composto YbAl3 e o seu composto de referência LuAl3. O sistema CeIn3-xSnx apresenta um ponto crítico quântico (QCP) em x ? 0.7, onde a ordem antiferromagnética (TN = 10 K no CeIn3) é totalmente suprimida. Para 0.7 < x < 2 os compostos são líquidos de Fermi e a partir de x = 2 apresentam valência intermediária. Nesse sistema, dopado com Gd3+, medidas de ressonância de spin eletrônico (ESR) indicaram que o elétron 4f do Ce passa de um comportamento com momento localizado para itinerante com a dopagem de Sn. Os resultados de ESR do Gd3+ no sistema LaIn3-xSnx foram analisados com um modelo de uma única banda (tipo s) e sem dependência com a transferência de momento. Também investigamos o sistema CeIn3-xCdx através de medidas de susceptibilidade magnética, calor específico e resistividade elétrica. A substituição do In por Cd diminui a TN do CeIn3 e igualmente faz o coeficiente do calor específico eletrônico decrescer, indicando que o sistema não está na direção de um QCP. Os compostos YbAl3 e LuAl3, dopados com Gd3+, também foram estudados por ESR, porém, na análise, utilizou-se um modelo de múltiplas bandas para explicar os resultados. Medidas de calor específico e susceptibilidade magnética, nessas amostras, mostraram que interações de troca elétron-elétron estão presentes em ambos os compostos. Esses resultados microscópicos podem ser importantes em modelos teóricos mais realistas para materiais férmions pesados de valência intermedi'aria a base de Yb / Abstract: Series of compounds which have interesting physical phenomena, occurring in structurally simple materials, provide an excellent opportunity to systematically study the interrelationship between these phenomena and their microscopic origins, without worrying about effects associated with other complex crystal structures of lower symmetry. Thus, this thesis set out to study three research themes: the CeIn3-xSnx system and its nonmagnetic analogue LaIn3-xSnx, the CeIn3-xCdx system and the YbAl3 compound and its reference compound LuAl3. The CeIn3-xSnx system has a quantum critical point (QCP) at x ? 0.7, where the antiferromagnetic order (TN = 10 K in CeIn3) is totally suppressed. For 0.7 < x < 2 the compounds are Fermi liquids and from x = 2 the materials show intermediate valence behavior. In this system, doped with Gd3+, measurements of electron spin resonance (ESR) indicated that the Ce 4f electron presents a crossover between a localized to itinerant behavior with Sn doping. The ESR results of Gd3+ in the LaIn3-xSnx system were analyzed with a single band model (s type) and no q dependence. We also investigated the CeIn3-xCdx system by measuring magnetic susceptibility, specific heat and electrical resistivity proprieties. The substitution of In by Cd decreases the TN of CeIn3 and also decreases the electronic specific heat coefficient, indicating that the system is not being tuned to a QCP. The YbAl3 and LuAl3 compounds, doped with Gd3+, were also studied by ESR, but in the analysis, we used multiband model to explain the results. Specific heat and magnetic susceptibility measurements in these samples showed that electron-electron exchange interactions are present in both compounds. These ESR results may be relevant to construct more realistic models of the microscopic behavior of other heavy fermion-based intermediate valence Yb compounds / Doutorado / Física da Matéria Condensada / Doutor em Ciências

Made available in DSpace on 2016-08-18T18:19:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Genilson.pdf: 3934400 bytes, checksum: f88bea8a3bd3a04623dda92abb3f6064 (MD5) Previous issue date: 2012-08-17 / FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA E AO DESENVOLVIMENTO CIENTIFICO E TECNOLÓGICO DO MARANHÃO / We studied the localization of fermionic fields in a ring-like topological defect constructed with a real scalar field ϕ and immersed in (3, 1)−dimensional spacetime. The process of localization of fermions in the ring is analyzed by studying a Yukawa-like coupling ¯ ΨF(ϕ)Ψ, where F(ϕ) is a function of the real scalar field. Using the usual γ−matrices in (1, 1)−dimensions, we express the Dirac spinor in terms of its chiral left-handed and right-handed components. The amplitudes of fermions support Schr¨odinger-like equations allowing a probabilistic interpretation of them. In our case, to analyze the existence of resonances, we consider the coupling F(ϕ) = (1 − ϕ2)2. The eigenvalue equations are solved using numerical procedures. The eigenvalues that characterize the resonances are obtained for the two chiralities that show exactly the same, confirming the qualitative analysis of the potential are supersymmetric partners. / Estudamos a localização de campos fermiônicos num defeito topológico tipo anel construído com um campo escalar real ϕ e imerso no espaço-tempo de (3, 1)−dimensões. O processo de localização de férmions no anel é analisado estudando um acoplamento tipo Yukawa ¯ΨF(ϕ)Ψ, onde F(ϕ) é uma função do campo escalar real. Utilizando as matrizes−Γ usuais em (1, 1) dimensões, dividimos o espinor de Dirac em termos das duas componentes de quiralidade de mão-esquerda e mão-direita. As amplitudes dos f´ermions suportam equações tipo-Schrodinger possibilitando uma interpretação probabilística das mesmas. Em nosso caso específico, para analisarmos a existência de ressonâncias consideramos o acoplamento F(ϕ) = (1 − ϕ2)2. As equações de autovalores são solucionadas usando procedimentos numéricos. Os autovalores que caracterizam as ressonâncias são obtidas para as duas quiralidades que se mostram exatamente iguais confirmando a análise qualitativa dos potenciais serem parceiros supersimétricos.

Nesta tese obtemos, de um ponto de vista matemáticamente rigoroso, a parte inferior do espectro de energia-momento de dois modelos de teorias quânticas de campo com tempo imaginário em redes de dimensão $d+1$ (resultados explícitos para o caso $d = 3$ e matrizes de Dirac) que contém férmions: um modelo puramente fermiônico com interação quártica nos campos fermiônicos de $N$ componentes (modelo de Quatro-Férmions) e um modelo de cromodinâmica quântica. Para o modelo de Quatro-Férmions, $\\kappa$ é o parâmetro de hopping, $M_0$ é a massa bare dos férmions e $\\lambda$ é o parâmetro de interação. Uma expansão de polímeros garante a existência das funções de correlação no limite termodinâmico, na região onde $|\\frac{\\kappa}|$ é pequeno. A análise do espectro é baseada em representações espectrais para funções de correlação de dois e quatro férmions. A análise das funções de correlação adequadas é simplificada pelo uso de simetrias, em particular, de uma {\\em nova} simetria de Reflexão Temporal que aparece no nível das funções de correlação. A determinação do espectro é executada através de um estudo detalhado das taxas de decaimento das funções de correlação. Até próximo ao limiar de três partículas, o espectro de energia e momento exibe curvas de dispersão isoladas que são identificadas com partículas e estados ligados de duas partículas. No subespaço de uma partícula, o espectro consiste em uma curva de dispersão isolada. A massa da partícula é de ordem $-\\ln \\kappa$. O espectro de duas partículas aparece como soluções de uma equação de Bethe-Salpeter, resolvida primeiro em uma aproximação em escada. O espectro de duas partículas contém uma banda de duas partículas livres de largura finita. A existência de estados ligados acima ou abaixo da banda de duas partículas depende do fato do modelo apresentar ou não dominação gaussiana. Um parâmetro $\\aleph$ é dado para medir a dominação gaussiana. Para $\\aleph=0$, nenhum estado ligado ocorre. Para $\\aleph>0$, o estado ligado ocorre abaixo da banda de duas partículas. Para $\\aleph<0$, o estado ligado aparecem acima desta banda. Os resultados obtidos nesta aproximação em escada podem ser estendidos para o modelo completo através de um controle rigoroso das contribuições que diferenciam essas duas situações. Em uma segunda parte, idéias análogas são aplicadas para analisar o espectro do modelo de cromodinâmica quântica. Em particular, nós mostramos a existência dos pentaquarks no regime de acoplamento forte (acoplamento entre as plaquetas $0 <\\beta= \\frac{g^2_0} \\ll \\kappa $). O modelo possui simetria de calibre $SU(3)_c$ e de sabor $SU(2)_f$. Os pentaquark revelados são superposições de estados ligados de mésons e bárions. Apenas estados com um número ímpar de férmions e abaixo do limiar de energia meson-bárion são considerados. O pentaquark é determinado usando uma aproximação em escada para uma equação Bethe-Salpeter. Na ordem dominante em $\\beta$, a massa deste estado é aproximadamente $-5 \\ln\\kappa$ e sua energia de ligação é de ordem $\\textrm(\\kappa^2)$. O estado mais fortemente ligado tem isospin $I=\\frac$. Para $I=\\frac$ não há estados ligados. Estes resultados mostram uma dependência nos spins dos méson e bárion. Esta análise mostra que um potencial de troca de quark-anti-quark de $\\textrm(\\kappa^2)$ é a interação dominante, mas não há uma interpretação de troca de mésons. / In this thesis, we obtain, from a mathematically rigorous point of view, the low-lying energy-momentum spectrum of two $3+1$ dimensional imaginary time lattice quantum filed theory with fermion fields (we give explicit results for the case $d = 3$ and Dirac matrices): a pure fermionic model with quartic interaction in the $N$-component fermion field and a quantum chromodynamics model. For the Four-Fermion model, $\\kappa$ denotes the hopping parameter, $M_0$ the fermion bare mass and $\\lambda$ the interaction parameter. A polymer expansion show the existence of the model correlation functions in the thermodynamic limit, in the region where $|\\frac{\\kappa}|$ is small enough. The analysis of the spectrum is based on spectral representations of two- and four- point correlation functions. The analysis of such adequate correlation functions is simplified by the help of symmetries, in particular, by a {\\em new} Time Reflection symmetry, which appear in the level of correlation functions. The exact determination of the spectrum is done using a detailed study of the decay rates of the correlations. Up to near the 3 particle threshold, the energy-momentum spectrum exhibits isolated dispersion curves that are identified as particles and bound states. In the one-particle subspace, the spectrum consist in just a isolated dispersion curve. The mass of the associated particle is of order $-\\ln \\kappa$. The two-particle spectrum shows up as solutions of a Bethe-Salpeter equation, which is solved first in a ladder approximation. The two-particle spectrum contains a two free particles band of finite width. The existence of bound states above or below the band depends on wherever the model Gaussian domination holds. A parameter $\\aleph$ is given to measure the Gaussian domination. For $\\aleph=0$, no bound state occurs. For $\\aleph>0$, a bound state appears bellow the two-particles band. For $\\aleph<0$, the bound state appears above this band. The result obtained in this ladder approximation can be extended to the full model by a rigorous control of the contributions that differ these two cases. In a second part, analog ideas are applied to analyze the spectrum of a quantum chromodynamics model. In particular, we show the existence of pentaquarks in the strong coupling regime (plaquette coupling $0 <\\beta= \\frac{g^2_0} \\ll \\kappa $). The model has a $SU(3)_c$ gauge symmetry and a $SU(2)_f$ flavor symmetry. The reveled pentaquarks are superpositions of meson-baryon bound states. Only states with an odd number of fermions and bellow the meson-baryon threshold are considered. The pentaquark are determined using a ladder approximation to the Bethe-Salpeter equation. In the dominant order in $\\beta$, the bound state mass is $\\approx -5 \\ln\\kappa$ and the binding energy is of order $\\textrm(\\kappa^2)$. The most strongly bounded bound state has isospin $I=\\frac$. For $I=\\frac$, there is no bound state. These results shows a dependence in the spins of the meson and baryon. This analysis show that a $\\textrm(\\kappa^2)$ quark-anti-quark exchange potential is the dominant interaction, although there is not a meson exchange interpretation.

The Standard model of particle physics provides a successful theory to understand the experimental results of the electroweak and strong interactions. However, it does not have a satisfactory explanation for the hierarchy problem. Many extensions of the Standard Model that solve the hierarchy problem result in new particles. We will study the phenomenology of vector-like fermions resulting in theories where the Higgs boson is typically a pseudo-Nambu-Goldstone boson. In these theories we study the case where a heavy fermion will be heavier than a heavy gluon, and then the channel of a heavy fermion decaying into a color octet is considered. We study this phenomenology at high energy colliders, both the LHC as well as future machines. / O modelo padrão de física de partículas fornece uma teoria bem-sucedida para entender os resultados experimentais das interações eletrofracas e fortes. No entanto, não tem uma explicação satisfatória para o problema de hierarquia. Muitas extensões do Modelo Padrão que resolvem o problema hierarquia resultam em novas partículas. Estudaremos a fenomenologia de férmions vetoriais resultando em teorias onde o bóson de Higgs é tipicamente um bóson pseudo-Nambu-Goldstone. Nessas teorias, estudaremos o caso em que um férmion pesado será mais pesado do que um glúon pesado, e então o canal de um férmion pesado decaindo em um octeto de cor é considerado. Estudamos esta fenomenologia em colisores de alta energia, tanto para o LHC quanto as futuras máquinas.

The Standard model of particle physics provides a successful theory to understand the experimental results of the electroweak and strong interactions. However, it does not have a satisfactory explanation for the hierarchy problem. Many extensions of the Standard Model that solve the hierarchy problem result in new particles. We will study the phenomenology of vector-like fermions resulting in theories where the Higgs boson is typically a pseudo-Nambu-Goldstone boson. In these theories we study the case where a heavy fermion will be heavier than a heavy gluon, and then the channel of a heavy fermion decaying into a color octet is considered. We study this phenomenology at high energy colliders, both the LHC as well as future machines. / O modelo padrão de física de partículas fornece uma teoria bem-sucedida para entender os resultados experimentais das interações eletrofracas e fortes. No entanto, não tem uma explicação satisfatória para o problema de hierarquia. Muitas extensões do Modelo Padrão que resolvem o problema hierarquia resultam em novas partículas. Estudaremos a fenomenologia de férmions vetoriais resultando em teorias onde o bóson de Higgs é tipicamente um bóson pseudo-Nambu-Goldstone. Nessas teorias, estudaremos o caso em que um férmion pesado será mais pesado do que um glúon pesado, e então o canal de um férmion pesado decaindo em um octeto de cor é considerado. Estudamos esta fenomenologia em colisores de alta energia, tanto para o LHC quanto as futuras máquinas.

Neste trabalho estudamos o modelo da rede de Kondo em uma rede kagome, buscando uma maior compreensão dos efeitos da frustração geométrica em sistemas de férmions pesados. Para tanto, fizemos uma aproximação de campo médio no hamiltoniano do sistema que serve para todas as fases do sistema. Analisamos inicialmente o caso não magnético. Obtemos neste limite as energias eletrônicas e as funções de Green necessárias ao cálculo numérico autoconsistente das ocupações e do parâmetro de Kondo. Os resultados encontrados estão em concordância qualitativa com trabalhos publicados em outras geometrias. A seguir analisamos o caso magnético, onde introduzimos uma aproximação suplementar, a qual é compatível com a de campo médio já considerada e, em princípio, existente apenas em sistemas com frustração geométrica. Realizamos cálculos autoconsistentes através de somas sobre as frequências de Matsubara. Os resultados mostram que não há coexistência entre ordem magnética e efeito Kondo, além de haver a supressão do antiferromagnetismo com o aumento de temperatura e variações no preenchimento de bandas. / In this work we study the Kondo Lattice model for the kagome lattice, in order to understand better the effects of geometrical frustration in heavy-fermion systems. In this context, we consider a mean field scheme valid for all the system’s phases. Firstly, we analyzed the nonmagnetic case. In this approximation the electron energies and spectral functions are reachable, then we use the density of states to calculate the occupations selfconsistently. Our results are qualitatively compared with previous works in other geometries. In the second part we introduce an approximation for magnestism, which takes into account the mean field scheme considered and the presence of geometrical frustration. Self-consistent calculations are done through the frequencies summation method. Our results show that the magnetism is supressed when the temperature is increased or the band filling deviates from half-filling. Besides, the coexistence of magnetic order and Kondo effect is not observable.

Submitted by Rodolfo José Bueno Rogério (rodolforogerio@gmail.com) on 2018-11-12T17:40:08Z No. of bitstreams: 1 Tese.pdf: 1544164 bytes, checksum: 89834185eb568c41263eb552802f9252 (MD5) / Approved for entry into archive by Pamella Benevides Gonçalves null (pamella@feg.unesp.br) on 2018-11-14T13:18:34Z (GMT) No. of bitstreams: 1 rogerio_rjb_dr_guara.pdf: 1544164 bytes, checksum: 89834185eb568c41263eb552802f9252 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-11-14T13:18:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 rogerio_rjb_dr_guara.pdf: 1544164 bytes, checksum: 89834185eb568c41263eb552802f9252 (MD5) Previous issue date: 2018-09-14 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Na presente tese apresentaremos de forma detalhada o estudo sistemático de uma teoria quântica com férmions de dimensão de massa um que obedecem as estatísticas de Fermi-Dirac, abordando essencialmente sua construção, quantização do campo, análise dos observáveis físicos e aplicações quânticas. Forneceremos todos os detalhes de uma descoberta teórica inesperada da partícula de spin $1/2$ que compõe um conjunto completo de autoespinores com helicidade dual do operador conjugação de carga. Esses espinores recebem o nome de Elko, um acrônimo proveniente do Alemão \textit{Eigenspinoren des Ladungskonjugationsoperators}. Veremos que o elo entre os espaços de representação $(1/2, 0)$ e $(0, 1/2)$ não é dado pela simetria de paridade mas sim pela ``Mágica das matrizes de Pauli'', e, portanto, como consequência a dinâmica de tais campos será regida única e exclusivamente pela dinâmica de Klein-Gordon. Tal fato faz com que o propagador associado ao Elko guarde muita similaridade com o propagador do campo escalar. Intrinsicamente, em sua formulação embrionária, as somas de spin para o Elko mostram um termo que quebra explicitamente a covariância relativística, levando então à apreciação da \textit{Very Special Relativity}, que nada mais é do que um subgrupo do grupo de Lorentz, cuja álgebra deixa as somas de spin invariantes ou covariantes. Entretanto, mostraremos que existe uma liberdade na definição da estrutura dual, a qual permite que seja construída uma teoria local e invariante por transformações de Lorentz, levando, assim, a uma nova física bastante interessante e promissora. / The present thesis covers in details a systematic study of a quantum theory based on mass dimension one fermions which satisfy the Fermi-Dirac statistics, essentially addressing its construction, field quantization, analysis of physical observables and quantum applications. We provide all the details of an unexpected theoretical discovery of a spin 1/2 particle which composes a complete set of dual helicity spinors of the charge conjugation operator. Such spinors are called Elko, an acronym for the German word Eigenspinoren des Ladungskonjugationsoperators. We show that the relation between the representation spaces (1/2,0) and (0,1/2) is given by the “Magic of Pauli matrices” rather than parity symmetry, therefore, as a consequence the dynamic of such fields is governed solely and exclusively by the Klein-Gordon dynamic. Such fact makes the Elko propagator to be very similar to the scalar field propagator Intrinsically, in its embryonic formulation, Elko spin sums shows up a term that explicitly breaks relativistic covariance, leading to the appreciation of Very Special Relativity, a theory which is based on a subgroup of the Lorentz group, whose algebra leaves the spin sums invariant or covariant. However, we show a freedom in the dual structure definition, which allows the construction of a local and Lorentz invariant theory, thus, leading to a very interesting and promising new physics