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Scalar Field Coupling to BF Gravity

Juárez Aubry, Benito Alberto 07 May 2011 (has links)
We perform the coupling of a scalar field to the action principle of the / BF type introduced by Capovilla, Montesinos, Prieto, and Rojas; known / as CMPR, which describes general relativity and includes the Immirzi parameter. / This coupling is naturally also valid in the framework of the modified / CMPR action with cosmological constant developed by Montesinos and / Velázquez. / .
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Transformações estruturais em xerogéis de sílica tratados termicamente /

Castro, Wadley Calegaro de. January 2005 (has links)
Orientador: Dimas Roberto Vollet / Banca: Dario Antônio Donatti / Banca: Paulo Sérgio Pizani / Resumo: Xerogéis monolíticos de sílica foram preparados pelo processo sol-gel a partir da hidrólise ácida do TEOS sob estimulação ultrasônica. A evolução da estrutura de poros de xerogéis foi estudada isotermicamente pelas técnicas de adsorção de nitrogênio e espalhamento de raios-X à baixo ângulo (SAXS). Os xerogéis apresentam em temperaturas intermediárias uma estrutura de poros, que ocupa cerca de 29% do volume, com os poros distribuídos na faixa de tamanhos abaixo de cerca de 5 nm e o volume de poros crescendo exponencialmente na região de microporos. A superfície específica da estrutura é de cerca de 390 m2/g e o diâmetro médio de poro de cerca de 1,9 nm. A eliminação da nanoporosidade nos xerogéis é prontamente acelerada em temperaturas acima de cerca de 1173 K pela ação de um mecanismo de sinterização por fluxo viscoso. O processo de eliminação dos nanoporos se dá de tal modo que o volume de poros e a superfície específica diminuem enquanto que o tamanho médio dos poros permanece constante. A distribuição relativa dos poros também se mantém constante durante o processo de eliminação, uma vez que as curvas de distribuição de tamanho de poros normalizadas pelo volume total de poros podem ser todas sobrepostas, independente do tratamento térmico. Os valores do tamanho médio de poros e da superfície específica obtidos por adsorção de nitrogênio são concordantes com os valores obtidos por SAXS. Um estudo cinético não isotérmico da eliminação de poros foi conduzido medindo-se a contração linear em ensaios dilatométricos, realizados com diferentes taxas de aquecimento, em amostras cilíndricas monolíticas de xerogéis previamente tratados a 1023 K por 10 horas. O estudo cinético não isotérmico por contração linear pôde ser aplicado a uma faixa de até cerca de 60% da fração de volume de poros eliminada (a)... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Monolithic silica xerogels were prepared by sol-gel process from acid hydrolysis of TEOS stimulated by ultrasound. The pore structure evolution was studied isothermally by means of nitrogen adsorption and small-angle x-ray scattering (SAXS). The xerogels exhibit at intermediary temperatures a pore structure, which occupy about 29% of the sample volume, formed by pores with size bellow about 5nm with the pore volume increasing exponentially in the micropore region. The specific surface of the structure is about 390 m2/g and the pore mean diameter is about 1.9 nm. The elimination of the nanoporosity is readily accelerated at temperatures above about 1173 K by the action of a viscous flux sintering mechanism. The nanopore elimination process takes place in such a way that the pore volume and the specific surface area are reduced while the mean pore size remains constant. The relative pore size distribution also remains constant during the elimination process, since the curves of the pore size distribution when normalized by the total pore volume can be matched on a unique curve, independent of the thermal treatment. The values of the pore mean size and the specific surface obtained from nitrogen adsorption are in agreement with those obtained from SAXS. A nonisothermal study of the kinetic of the pore elimination was carried out measuring the linear shrinkage using dilatometric tests, performed with different heating rates, in cylindrical monolithic xerogel samples previously treated at 1023 K for 10 hours. The study could be applied up to almost 60% of the volume fraction a of eliminated pores. The activation energy was found increasing from about 3.2þ102 kJ/mol for a ~ 6% up to about 4.4þ102 kJ/mol for a ~ 44% of the volume fraction of eliminated pores. The sintering process accompanying the nanopore elimination in this set of xerogels is in agreement with a viscous flux sintering ... (Complete abstract, access undermentioned eletronic address) / Mestre
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Estudo das propriedades ópticas dos xerogéis de sílica dopados com Poli(p-fenileno vinileno) /

Silva, Thiago Franchi Pereira da. January 2005 (has links)
Orientador: Dario Antonio Donatti / Banca: Alberto Ibañez Ruiz / Banca: Viviane Pilla / O objetivo deste trabalho é compreender os processos radiativos de emissão do PPV dentro da matriz vítrea e manipular o comprimento de onda de emissão para possíveis aplicações em dispositivos fotoluminescentes. Para tal, sonogéis dopados com poli(p-fenileno vinileno) (PPV) foram obtidos através do processo sol-gel. O grande interesse de se obter amostras com este dopante são suas propriedades ópticas. O PPV é um polímero orgânico conjugado com enorme potencial para aplicação em dispositivos eletrônicos e luminescentes por exibir uma série de propriedades eletrônicas e ópticas de interesse científico e tecnológico, mas apresenta perdas ópticas. Combinando este polímero com a matriz vítrea conseguimos amostras com transparência óptica e resistência mecânica. As amostras foram obtidas após a sono-hidrólise do tetraetilortosilicato (TEOS), em meio ácido pH~2 (HCl). A dopagem foi realizada adicionando-se soluções de PPV previamente definidas à solução hidrolisada e o pH do sol resultante foi ajustado para 4,5 (NH4(OH)). A secagem e envelhecimento foram realizados à temperatura de 40 ºC por período superior a 45 dias. As amostras foram tratadas termicamente em fluxo de hélio e em fluxo de oxigênio a temperaturas de 50, 80, 120, 150, 180, 200, 250, 300 e 400 ºC. Espectros de absorção apresentaram bandas centradas em 360 nm, e atingem o máximo após tratamentos a 120 ºC. Comportamento idêntico foi observado para os espectros de emissão. Os espectros de emissão também apresentaram uma evolução com o aumento da temperatura de tratamento, com seu máximo deslocando para maiores comprimentos de onda. A 77 K esses espectros apresentaram estruturas vibrônicas idênticas aos obtidos a 300 K, mas com maior intensidade... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / The subject of this work is to understand the radiactive emission processes of xerogels doped with PPV and to manipulate the wavelength of the emission for aplication in light emission devices. Sonogels doped with poly(phenylene vinylene) (PPV) where synthesized by the Sol-Gel process. The great interest of obtaining samples with this dye are their optical properties. The PPV is an organic conjugated polymer with huge potential for applications in electronic devices and light emission devices due to its electronic and optics properties of technologic and scientific interest, but show optical losses. Combining this polymer with the xerogel we obtain samples with optical transparence and mechanic resistance. The samples were obtained after hydrolysis under ultrasonic stimulation of tetraethoxysilane (TEOS), in acid conditions pH~2 (HCl). The doping was carried out with adiction of PPV solutions previously defined to the hydrolised solution and the pH of resulting sol was adjusted to 4.5 (NH4(OH)). The drying and aging were carried out at 40 ºC for 45 days. The thermal treatment of the samples at 50, 80, 120, 150, 180, 200, 250, 300 e 400 ºC were realized in oxygen flow and helium flow. Absorption spectra shows bands centered at 360 nm and shows maximum intensity after thermal treatments at 120 ºC. Identical behavior was observed in the emission spectra. The emission spectra also had presented an evolution with the increase of the temperature of the treatment, with its maximum dislocating for higher wavelengths. These spectra showed vibronic structures at 77 K identical to the spectra obtained at 300 K, but with higher intensity. This type of behavior indicates that the fluorescence quantum efficiency processes is thermally activated. The increase of the concentration of the dye only modified the emission peaks... (Complete abstract, access undermentioned electronic address) / Mestre
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Estudos de absorção e emissão de UV/Vis em xerogéis de sílica dopados com cromo obtidos por processo Sol-Gel /

Moraes, Fabricio Gambardella de. January 2004 (has links)
Orientador: Dario Antonio Donatti / Banca: Alberto Ibañez Ruiz / Banca: Viviane Pilla / Resumo: Este trabalho apresenta um estudo experimental da preparação e caracterização de Xerogéis de Sílica Dopados com Cromo. Os Xerogéis foram obtidos através da sono-hidrólise do Tetraetilortosilicato (TEOS) sob catálise ácida de HCl. A dopagem foi realizada pela adição de CrCl3-6H2O logo após a reação de hidrólise. A geleificação foi acelerada pela adição de NH4OH até o Sol atingir pH ~ 5. O envelhecimento e a secagem das amostras foram realizados em atmosfera ambiente à temperatura de 37 ºC durante 60 dias. Os Xerogéis foram tratados em temperaturas de até 500 ºC em atmosferas de Hélio e Oxigênio, por períodos de 10 horas. As caracterizações foram realizadas via Espectroscopia de Absorção e Emissão UV/Vis e Análise Térmica Diferencial (DTA). As medidas foram realizadas de forma sistemática em função da temperatura dos tratamentos térmicos. Os Espectros de Absorção UV/Vis obtidos em temperaturas de até 200 ºC, independente da atmosfera de tratamento, apresentam três bandas de absorção centradas em ~ 270 nm, ~ 410 nm e ~ 590 nm, evidenciando a presença de Cr3+. Acima de 250 ºC os Xerogéis tratados em atmosfera de Oxigênio tornam-se amarelados, e os espectros de absorção evidenciam o aparecimento de outras bandas centradas em ~ 350 nm, ~ 450 nm e ~ 650 nm, sendo atribuídas aos estados de oxidação do Cr4+ e Cr5+. Os Xerogéis tratados em atmosfera de Hélio apresentam somente a presença de Cr3+, não evidenciando o aparecimento de outros estados de oxidação. Para os Xerogéis tratados termicamente em atmosfera de Oxigênio acima de 400 ºC os espectros de absorção UV/Vis mostram o desaparecimento da banda centrada em 650 nm, evidenciando somente a presença de Cr5+. Resultados de Espectroscopia de Emissão indicam que as amostras Puras e Dopadas apresentam semelhantes atividades luminescentes, pois apenas uma... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo). / Abstract: This work presents an experimental study of the preparation and characterization of the Xerogels Doped de Silica with Chromium. The Xerogels had been gotten through sleep-hydrolysis of Tetraethoxysilane (TEOS) under acid catalysis of HCl. The doping was carried through by the addition of CrCl3-6H2O soon after the hydrolysis reaction. The geleition was sped up by the addition of NH4OH until the Sol to reach pH ~ 5. The aging and the drying of the samples had been carried through in surrounding atmosphere to the temperature of 37 ºC during 60 days. The Xerogels had been treated in temperatures of until 500 ºC in atmospheres of Helium and Oxygen, for periods of 10 hours. The characterizations had been carried through way Spectroscopy of Absorption and Emission UV/Vis and Differential Thermal Analysis (DTA). The measures had been carried through of systematic form in function of the temperature of the thermal treatments. The Specters of UV/Vis Absorption gotten in temperatures of until 200 ºC, independent of the treatment atmosphere, present three bands of absorption centered in ~ 270 nm, ~ 410 nm and ~ 590 nm, evidencing the presence of Cr3+. Above of 250 ºC the Xerogels treated in atmosphere to Oxygen they become yellowish and the absorption specters evidence the appearance of other bands centered in ~ 350 nm, ~ 450 nm and ~ 650 nm, being attributed to the states of oxidation of the Cr4+ and Cr5+. The Xerogels treated in Helium atmosphere only presents the presence of Cr3+, not evidencing the appearance of other states of oxidation. For the Xerogels thermal treatments in atmosphere to Oxygen above of 400 ºC the specters of UV/Vis absorption they show the disappearance of the band centered in 650 nm, only evidencing the presence of Cr5+. Results of Spectroscopy of Emission indicate that the Pure and Doped samples present fellow creatures... (Complete abstract, click electronic address below). / Mestre
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Estudo do processo SOL-GEL para a obtenção de xerogéis e aerogéis monolíticos /

Donatti, Dario Antonio. January 2003 (has links)
Resumo: O presente trabalho descreve uma pequena parte da história do Processo Sol-Gel e sua implantação em nosso Departamento. É dedicado ao estudo do processo para a preparação de Xerogéis e Aerogéis monolíticos de Sílica, puros e dopados. O processo compreende a hidrólise ácida do Tetraethoxisilano estimulada por ultra-som e subseqüente policondensação, envelhecimento e secagem em condições normais (Xerogéis) e via extração hipercrítica do CO2, (Aerogéis). Também descreve de maneira sucinta, a química do processo Sol-Gel dos alcooxisilanos e os possíveis produtos, sua nomenclatura, algumas vantagens e desvantagens. Apresenta um método original que permite identificar os parâmetros que influenciam as reações de hidrólise dos alcooxisilanos e determinar as melhores condições experimentais para a obtenção de amostras monolíticas. Descreve também a técnica de preparação de aerogéis via extração hipercrítica do CO2 e caracterizações óticas e térmicas de várias amostras obtidas em nosso laboratório. O processo Sol-Gel, não é um método adequado para a produção de grandes quantidades de produtos de uso comum. Também não substitui os processos industriais convencionais, mas torna-se particularmente interessante para a preparação de materiais vítreos impossíveis de serem preparados por técnicas convencionais de fusão, como é o caso das matrizes de SiO2 dopadas com polímeros e corantes orgânicos. / Abstract: Not available.
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Investigação teórica do mecanismo de ancoragem de fulereno em copolímero com átomos ponte de silício (Si)

Rego, Jéssica Santos January 2017 (has links)
Orientador: Prof. Dr. Marlus Koehler / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Física. Defesa: Curitiba, 04/08/2017 / Inclui referências : f. 106-113 / Resumo: A busca por novas fontes de energia renováveis incentivou diversas pesquisas científicas no campo dos dispositivos fotovoltaicos orgânicos (OPV), em especial aquelas baseadas em interfaces polímero/fulereno. Neste trabalho investigamos, usando a teoria do funcional da densidade (DFT), as propriedades eletrônicas de uma estrutura onde um derivado de fulereno (PC71BM) é ligado (ancorado) ao polímero PSiF-DBT através de átomos ponte de silício. A análise das cargas atômicas nos deu um indício de que a ligação entre o PC71BM e o PSiF poderia ser facilitada por atração eletrostática entre os átomos ponte de silício e oxigênio. As nossas simulações indicaram que a distribuição espacial dos orbitais moleculares e as transferências de carga no estado fundamental, entre o fulereno e o polímero, leva a uma polarização oriunda da distribuição de carga nos materiais, o fulereno fica carregado negativamente, e o polímero fica carregado positivamente, levando à formação de um dipolo na interface, que de acordo com modelos na literatura, é responsável por uma melhor dissociação de éxcitons em dispositivos com este tipo de interface. Na comparação da estrutura ancorada com o complexo, formado pelo PC71BM e o PSiF-DBT separados, foi evidenciado que o dipolo na direção do fulereno para o polímero é maior para a estrutura ancorada do que no complexo. Foi feito uma análise da influência dos átomos ponte de silício e oxigênio, que ligam o fulereno ao polímero, por átomos de suas respectivas famílias da tabela periódica (Si ? C, Ge e O ? S, Se) e foi mostrado que a componente do dipolo na direção do polímero para o fulereno depende das propriedades destes átomos como, por exemplo, a eletronegatividade e raio covalente, mostrando assim um possível caminho para guiar a síntese de novos materiais entre polímeros e fulerenos com melhores respostas fotovoltaicas. Palavras-chave: Teoria do Funcional da Densidade; dissociação de éxciton; copolímeros doador-aceitador; fulerenos, fotovoltaicos orgânicos; células solares orgânicas. / Abstract: The search for new renewable energy sources has encouraged various scientific researches in the field of organic photovoltaic devices (OPV) based on polymers/fullerene interfaces. In this work we investigated, using the theory of functional density (DFT), the electronic properties of a structure where a fullerene derivative (PC71BM) is anchored to the Si-bridging atoms of the PSiF-DBT copolymer. The analysis of the atomic charges gave us an indication, that the link between PC71BM and PSiF, could be facilitated by electrostatic attraction between the silicon and oxygen bridge atoms. Our simulations indicated that the spatial distribution of molecular orbitals and the ground state charge transfers between fullerene and polymer leads to a polarization from the charge distribution in this materials, the fullerene becomes negatively charged, and the polymer becomes positively charged, leading to dipole formation in the interface, which according models in the literature, it is responsible for a better dissociation of excitons in devices with this type of interface. An analysis of the influence of the silicon and oxygen-bridging atoms, which bonds the fullerene to the polymer, was made exchanging these atoms for atoms of their respective families from the periodic table, (Si ? C, Ge and O ? S, Se), and it was shown that the dipole, in the direction of the polymer for fullerene, depends on the properties of these atoms, such as electronegativity and covalent radius, thus showing a possible way to guide the synthesis of new materials between polymers and fullerenes with better photovoltaic responses. Keywords: Density Functional Theory; exciton dissociation; donor-acceptor copolymers; fullerenes; organic photovoltaics; organic solar cells;
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Modification of charge transport properties in defect-free poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl) field-effect transistors

Nawaz, Ali January 2017 (has links)
Orientador: Prof. Dr. Ivo Alexandre Hümmelgen / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Curso de Pós-Graduação em Física. Defesa: Curitiba, 15/12/2017 / Inclui referências : f. 93-102 / Resumo: O trabalho atual investiga a melhoria das propriedades de transporte de carga em transistores de efeito de campo de baixa tensão (FETs), que utilizam poli(3-hexiltiofeno-2,5-diil) (P3HT) não-100% e 100% regioregular como os semicondutores orgânicos, e poli(álcool vinílico) reticulado (cr-PVA) como isolante. O trabalho de pesquisa realizado durante o projeto pode ser dividido em duas partes. A primeira parte investiga a melhoria das propriedades de transporte de carga na interface cr-PVA/P3HT, e a influência de defeitos de regioregularidade de P3HT nas propriedades da interface. A segunda parte demonstra a preparação de filmes finos que consistem em moléculas alinhadas de P3HT 100% regioregular e, consequentemente, a aplicação desses filmes alinhados para o desenvolvimento de dispositivos de alto desempenho. No caso da primeira parte, o problema essencial é que o transporte de carga na interface de cr-PVA/P3HT está limitado pela presença de armadilhas na interface que correspondem aos dipolos de superfície de cr-PVA. Esses dipolos de superfície possuem a capacidade de modificar a distribuição de carga em moléculas adjacentes de P3HT, o que pode levar à localização e a captura de cargas. Isso representa um problema fisico complexo, sendo que a variação de energia potencial na interface depende da posição e orientação das armadilhas dipolares em relação às moléculas de P3HT. No entanto, a solução é conceitualmente simples, pois, em princípio, é apenas necessário passivar as armadilhas. Para conseguir isso, é apresentada uma técnica experimental econômica, na qual a superfície de cr-PVA é tratada com um surfactante catiônico, brometo de hexadeciltrimetilamónio (CTAB). As cabeças hidrofílicas carregadas positivamente de CTAB visam a passivação das armadilhas carregadas negativamente da superfície de cr-PVA. A deposição de CTAB sobre o cr-PVA, em relação ao cr-PVA somente, resulta em aumento significativo na capacitância do isolanate (Ci), e as imagens de microscopia de força atômica (AFM) mostram que a superfície de cr-PVA é coberta com grãos de surfactante bem conectados. Em caso de dispositivos baseados em P3HT não-100% regioregular, este tratamento resulta em uma melhora da mobilidade de efeito de campo (?FET) por um fator de ~3 (?FET médio de 0.44 cm2/V.s) quando comparado aos dispositivos não tratados. Para investigar como o tratamento do surfactante modifica o transporte de carga na interface, a variação de ?FET em função da espessura efetiva do gargalo do canal (l0) também é analisada e discutida detalhadamente. Curiosamente, ao contrário dos dispositivos baseado em P3HT não-100% regioregular, o tratamento com surfactante em dispositivos baseado em P3HT 100% regioregular resulta em degradação de ?FET e do desempenho geral dos dispositivos. Isso indica que a interação de defeitos de regioregularidade e armadilhas de superfície de cr-PVA é um fator crítico que afeta as propriedades de transporte de carga na interface cr-PVA/P3HT. Para investigar este assunto, a interação das moléculas de P3HT não-100% e 100% regioregular com dipolos de superfície de cr-PVA é investigada usando espectroscopia de absorbância, AFM e cálculos de química quântica. Observa-se que, dependendo da presença ou ausência de defeitos de regioregularidade de P3HT (e, portanto, da planaridade molecular), o contato entre as moléculas de P3HT e os dipolos de superfície de cr-PVA afeta a ordem molecular do P3HT de forma diferente. Por causa dos defeitos de regioregularidade, as moléculas de polímero não-100% regioregular produzem momentos de dipolo mais altos em comparação com moléculas 100% regioregular. Consequentemente, discute-se como a interação de moléculas de P3HT não-100% e 100% regioregular com dipolos de cr-PVA contribuem à desordem energética na interface cr-PVA/P3HT. Neste caso, o transporte de carga em dispositivos de FET é investigado para quatro espessuras diferentes de P3HT não-100% e 100% regioregular. Os resultados elétricos mostram que o comportamento de ?FET × l0 e a dependência de ?FET na espessura do canal são uma função forte da presença ou ausência de defeitos de regioregularidade de P3HT. Neste trabalho, os dispositivos (não tratados) baseados em P3HT 100% regioregular demonstram ?FET tão alto quanto 1.20 cm2/V.s. Esses valores tornam esses dispositivos reconhecíveis para a integração em várias aplicações comerciais. No entanto, um desenho de circuitos para muitas outras aplicações de alto desempenho impõem um requisito de ?FET mais rigoroso (> 5 cm2/V.s). Para alcançar este marco, na segunda parte do projeto de pesquisa, está apresentada uma técnica de deposição simples (chamado, floating-film transfer method, em inglês), que permite o alinhamento supra-molecular das moléculas de P3HT 100% regioregular. A aplicação de filmes de polímero alinhados em FETs resulta em valores de ?FET de até 8 cm2/V.s, que é o valor mais alto reportado até agora para os FETs baseados em P3HT. Palavras-chaves: Transistores orgânicos de efeito de campo, poli(3-hexiltiofeno-2,5-diil) livre de defeitos, regioregularidade, poli(álcool vinílico) reticulado, interface isolante/semicondutor, armadilhas dipolares. / Abstract: The current work investigates the improvement of charge transport properties in low-voltage organic field-effect transistors (OFETs) that utilize non-100% and 100% regioregular poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl) (P3HT) as the organic semiconductors, and cross-linked poly(vinyl alcohol) (cr-PVA) as the gate insulator. The essential research work performed during the project can be divided into two parts. The first part investigates the improvement of charge transport properties at the cr-PVA/P3HT interface, and the influence of regioregularity defects of P3HT on interface properties. The second part demonstrates the development of high performance OFETs based on supra-molecularly aligned thin films of 100% regioregular P3HT. In the case of the first part, the essential problem in hand is that charge transport at the cr-PVA/P3HT interface is limited by the presence of charge traps at the interface corresponding to the surface dipoles of cr-PVA. These surface dipoles hold the ability to modify charge distribution on adjacent P3HT molecules, which can lead to localization and trapping of otherwise mobile charge carriers. This presents a physically complex problem, since the potential energy variations at the interface depends on the position and orientation of the dipolar traps with respect to P3HT molecules. However, the solution is conceptually simple since, in principle, it is only required to passivate the traps. In order to achieve this, a cost-effective experimental technique is presented, in which the cr-PVA surface is treated with a cationic surfactant, hexadecyltrimethylammonium bromide (CTAB). The positively charged hydrophilic heads of CTAB are aimed at passivating the negatively charged traps of the cr-PVA surface. The deposition of CTAB over cr-PVA leads to significant enhancement in gate insulator capacitance (Ci), and the atomic force microscopy (AFM) images show that the cr-PVA surface is covered with well-connected surfactant grains. In the case of non-100% regioregular P3HT OFETs, this treatment results in an improvement of field-effect mobility (?FET) by a factor of ~3 (average ?FET of 0.44 cm2/V.s) when compared to untreated devices. In order to investigate how the surfactant treatment modifies charge transport at the interface, variation of ?FET as a function of the effective bottleneck thickness of the conducting channel (l0) is also analyzed and thoroughly discussed. Quite interestingly, contrary to non-100% regioregular P3HT devices, the surfactant treatment in 100% regioregular P3HT devices leads to degradation of ?FET and overall device performance. This indicates that the interaction of regioregularity defects and cr-PVA surface traps is a crucial factor affecting charge transport properties at the cr-PVA/P3HT interface. In order to address this issue, the interaction of non-100% and 100% regioregular P3HT molecules with cr-PVA surface dipoles is investigated using UV-vis absorbance spectroscopy, AFM and quantum chemical calculations. It is observed that, depending on the presence or absence of regioregularity defects of P3HT (and thus the molecular planarity); the intimate contact between P3HT molecules and cr-PVA surface dipoles affects the molecular order of P3HT differently. Because of the regioregularity defects, the non-100% regioregular polymer molecules produce higher dipole moments compared to 100% regioregular molecules. Consequently, it is discussed how the interaction of non-100% and 100% regioregular P3HT molecules with cr-PVA surface dipoles contribute differently to the potential energy variations at the cr-PVA/P3HT interface. In this case, the charge transport in FET devices is investigated for four different thicknesses of both non-100% and 100% regioregular P3HT. The electrical results reveal that the behavior of ?FET × l0 and the dependence of ?FET on channel thickness are a strong function of the presence/absence of the regioregularity defects of P3HT. In this project, the untreated 100% regioregular P3HT devices demonstrate ?FET as high as 1.20 cm2/V.s. Such high values make these devices recognizable for translation to various commercial applications. However, the circuit designs of many other high performance applications impose a more stringent ?FET requirement (> 5 cm2/V.s). In order to achieve this landmark, in the second part of the research project, a simple and cost-effective deposition technique (floating-film transfer method) is presented, which allows supra-molecular alignment of 100% regioregular P3HT molecules. The application of aligned polymer films in FET devices leads to the demonstration of ?FET values as high as 8 cm2/V.s, which is the highest value reported so far for P3HT based OFETs. Keywords: Organic field-effect transistors, defect-free poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl), regioregularity, cross-linked poly(vinyl alcohol), insulator/semiconductor interface, dipolar charge traps.
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Dinâmica de padrões em autômatos celulares com inércia

Kramer, Klaus January 2014 (has links)
Orientador: Prof. Dr. Marcos Gomes Eleutério da Luz / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Curso de Pós-Graduação em Física. Defesa: Curitiba, 30/05/2014 / Inclui referências / Resumo: A cada dia que passa, aparecem mais e mais descobertas científicas. Sempre, nos surpreendendo com os mais variados fenômenos da natureza. E, buscamos entender o dinamismo de alguns efeitos naturais, criando diversos modelos matemáticos que tentam explicar, de forma satisfatória esses efeitos. Uma teoria, que é amplamente utilizada, é a teoria dos autômatos celulares. Vemos modelos de autômatos celulares em diversas áreas de conhecimento. Pois são modelos simples, de fácil implementação computacional e que geram resultados complexos e interessantes, podendo descrever, por exemplo, complexidade e emergência de padrões espaço temporais. Essencialmente, os autômatos celulares são compostos por células, distribuídas em uma rede regular. Cada célula assume um valor numérico que determina seu estado. O tempo é discreto e a evolução de cada célula obedece a uma simples regra de atualização, que determina a mudança temporal dos estados de cada célula. Existem muitas regras de atualização diferentes. Nesse trabalho utilizamos uma regra simples, onde o estado da célula no tempo "t", depende da soma dos estados de seus vizinhos num tempo anterior, ou seja, em "t-1". Consideramos 3 estados, sendo 2 ativos (+1, -1), que competem dinamicamente entre si, e um passivo (zero), que não influencia na mudança de estado. Definimos também um "estado interno", que chamamos de inércia. Essa inércia confere a cada célula uma resistência natural e determinística à mudança de seu estado. Estudamos um caso bidimensional, quadrado, de tamanho N. Incluímos também uma probabilidade de uma célula qualquer, mudar, espontaneamente, para o estado zero, se houver em sua vizinhança uma célula zero. Dessa maneira o estado zero passa a ter força sobre a competição dinâmica contra os outros estados. Analisamos diferentes aspectos dinâmicos do sistema, entre eles, como densidade dos estados iniciais evolui no tempo e como os mesmos se aglomeram numa situação estacionaria, ou seja, como ocorre a formação de clusters (aglomerados de células de mesmo estado) nessa situação. Para estudar a distribuição espacial utilizamos o algoritmo de Hoshen-Koplemann, fazendo a contagem e calculando o tamanho dos clusters do sistema. Diferentes tamanhos de sistemas foram estudados, buscando entender seu efeito sobre a dinâmica evolutiva. Além disso, verificamos a convergência e a não convergência de certos sistemas em uma configuração estacionaria. Estudamos também padrões na distribuição espacial dos estados e padrões nos valores de inércia de cada célula. Mostrando que, a dinâmica evolutiva pode sofrer mudanças drásticas, além de que, padrões simétricos, ou parcialmente simétricos, evoluem de forma parecida. Para finalizar o trabalho, usamos nosso modelo para estudar o aparecimento e a evolução de ecótonos, que são áreas de transição entre dois biomas diferentes. Em nosso modelo, essas áreas surgem naturalmente, portanto, buscamos otimizar os parâmetros que trouxessem sua maximização. / Abstract: Each day, we see more and more scientific discoveries. Always surprising us with the most varied phenomena of nature. And we seek to understand the dynamism of some natural effects, creating several mathematical models that attempt to explain satisfactorily these effects. One theory, which is widely used, is the cellular automata. We see models of cellular automata in different fields of knowledge. Because they are simple, easy to computational implementation and generate complex and interesting results, that can describe, for example, emergence of complexity and temporal space patterns. Essentially, cellular automata are composed of cells arranged in a regular lattice. Each cell receive a numeric value that determines their state. The time evolution is discrete and the evolution of cells obeys a simple update rule, which dictates the temporal change of the states of each cell. There are many different update rules. In our work, we use a simple rule, where the state of the cells at time t depends on the sum of the states of its neighbors in a earlier time, that is, t ? 1. We consider three states, with two are considered active (+1, -1), which dynamically compete, and a passive state (zero), which does not influence the change of state. We also define a "internal state", called inertia. This inertia gives each cell a natural and deterministic resistance to change its state. We studied a two-dimensional case of size N. We have also included in this model, a probability of any cell, changing spontaneously to the zero state, if, there is, in its neighborhood, zero state cell. Thus this state shall have power over the dynamic competition against other states. We analyze different dynamic aspects of the system, among them, how the initial density of states evolve in time and how the clustering of the same states occurs. To study the spatial distribution, we use the Hoshen-Koplemann Algorithm, by counting and calculating the size of the system clusters (clusters of cells in the same state). Different system sizes were studied, seeking to understand its effect on evolutionary dynamics. Furthermore, we verify the convergence and non-convergence of certain systems into a stationary configuration. Also, we study both patterns, in spatial distribution of states, and in the values of inertia of each cell, showing that the evolutionary dynamics can undergo drastic changes, and that symmetrical patterns, or partially symmetrical, evolve similarly. To finish this work, we use our model to study the appearing and evolution ecotones, which are areas of transition between two different biomes. In our model, these areas emerge naturally, therefore, we seek to optimize the parameters to bring the maximization of ecotones.
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Dinâmica aproximada de operadores na representação de estados coerentes

Foggiatto, Alexandre Lira January 2015 (has links)
Orientador: Prof. Dr. Alexandre Dias Ribeiro / Co-orientador: Prof. Dr. Renato Moreira Angelo / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Física. Defesa: Curitiba, 26/02/2015 / Inclui referências / Resumo: Neste trabalho estudamos a dinâmica do valor esperado de operadores A (â, â), considerando que o estado inicial do sistema e um estado coerente. Desenvolvemos duas formulas para (A); uma expressão semiclássica obtida via aproximação do ponto de sela e uma representação formal em serie de potencia, que ganha caráter aproximativo quando a truncamos. Para fins de comparação, também trabalhamos com uma aproximação clássico-estatística análoga a (A) já existente na literatura, obtida via formalismo Liouvilliano. Aplicamos essas abordagens a tr.s sistemas: oscilador harmônico simples, partícula livre e oscilador quartico. De modo geral, as três aproximações se mostraram satisfatórias para tempos curtos, entretanto, para tempos maiores, a qualidade do resultado esta intimamente ligada a relevância de h. As aproximações clássicas e semiclássicas apresentaram melhores resultados no regime semiclássico, formalmente equivalente ao limite ^ 0. Por outro lado, a representação em série mostrou-se melhor no regime super-quântico, em que h e mais relevante. / Abstract: In this work we study the dynamics of the expectation value of operators A (â,â), considering that the initial state of the system is a coherent-state. We have developed two formulas for (hi); a semiclassical expression obtained through the saddle point approximation and a formal power series representation, which becomes an approximation when it is truncated. For comparison purposes, we also work with a classical-statistics approximation analogous to (hi), already studied in the literature and obtained through the Liouvillian formalism. We apply these approximations to three systems: simple harmonic oscillator, free particle and quartic oscillator. In general, all these three approximations are accurate for sufficiently short times, however, for longer times, the quality of the results depends on the relevance of h. The classical and semiclassical approximations show better results in the semiclassical regime, formally equivalent to the limit h ^ 0. On the other hand, the series representation is proved to be better in the super-quantum regime, in which h is more relevant.
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Análise teórica da interação de fulerenos(C60 e C70) com polímero e nanofitas de carbonos

Souza, Clarice de January 2016 (has links)
Orientador: Marlus Koehler / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Curso de Pós-Graduação em Física. Defesa: Curitiba, 17/02/2016 / Inclui referências : f. 130-141 / Resumo: A energia solar é a fonte de energia mais abundante e é a que nos proporciona uma fonte limpa e renovável. As pesquisas atuais estão voltadas para a captação e conversão dessa fonte de energia em energia elétrica. No entanto, os dispositivos capazes de realizar essa captação e produção são a base de silício, que além de apresentar custo elevado é ainda de baixa eficiência. Nosso trabalho vem ao encontro das pesquisas que buscam outros materiais capazes de captar e transformar a energia solar em elétrica, sempre no intuito de buscar eficiência e custo. Aqui, através dos métodos TFD (Teoria do Funcional Densidade) e TDFTB (Teoria do Funcional Densidade baseado em Tight Binding), fizemos simulações para realizarmos uma análise teórica da estrutura eletrônica dos fulerenos C60 e C70 bem como do polímero P3HT e nanofitas de carbono passivadas com átomos de hidrogênios e oxidada com com o grupo químico -OH, com o objetivo de analisarmos a possibilidade dessas estruturas serem possíveis candidatas a materiais componentes de dispositivos fotovoltaicos. Das interações analisadas, mostramos que, teoricamente, a interação mais favorável a uma transferência de carga elementar se dá entre o C70 interagindo com a nanofita oxidada. Palavras chave: fulerenos, nanofitas de grafeno, P3HT, célula solar orgânica. / Abstract: The solar energy is the most abundant source of energy and is the one that gives us a clean and renewable alternative. Current researches are focused on to capture and to transform this form of energy into electrical energy. However, devices capable of performing this uptake and prouction are siliconbased, which besides presenting high cost, still has low eficiency. As other scientific researches, at this work, we seek for materials able to capture and transform solar energy into electricity, in order to optimize efficiency and reduce costs. We used DFT (Density Functional Theory) and DFTB (Density Functional based Tight Binding) methods to perform simulations and investigate the theoretical behavior of the electronic structure of fullerenes C60 and C70, of the polymer P3HT and of the passivated carbon nanoribbons with atoms oxidized and protons with the chemical -OH. We aimed to analyze the possibility of using this structures as candidates for materials component in photovoltaic devices. From our theoretical studies we observed a favorable interaction to an elementary charge transfer between the C70, when it is in interaction with the oxidized nanoribbon. Key words: fullerene, nanoribbon, P3HT and sollar cells.

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