Orientador: Prof. Dr. Dante Homero Mosca Jr. / Coorientador: Prof. Dr. José Varalda / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Curso de Pós-Graduação em Física. Defesa: Curitiba, 22/08/2017 / Inclui referências : f. 134-140 / Resumo: Neste trabalho descrevemos a fabricação de filmes finos da liga MnGa sobre superfícies com orientações cristalográficas distintas de substratos comerciais de GaAs usando a técnica de epitaxia de feixe molecular e investigamos suas propriedades estruturais, magnéticas e de magnetoransporte. Os filmes de MnGa com a razão Mn:Ga na proporção 1:1 e espessura de cerca de 10 nm exibem uma fase do tipo zinco-blenda com distorção tetragonal que preserva relações epitaxiais com planos cristalinos (111)B e (001) com padrão de reconstrução (1x1) e terminações rica em arsênio dos substratos de GaAs. Além disso, ambos os filmes de MnGa apresentam estrutura cristalina tetragonal de face centrada com uma texturização onde os planos cristalinos (111) encontram-se preferencialmente alinhados com as superficies (111) e (001) dos substratos de GaAs. Camadas de MnGa crescidas sobre substratos GaAs(001) e GaAs(111)B apresentam ambas campos coercivos da ordem de 20 kOe , mas os valores de suas magnetizações de saturação são 456 emu / cm3 (equivalente a 1,3 B por átomo de Mn) e 764 emu / cm3 (equivalente a 2,2 B por átomo de Mn), respectivamente, que ademais indicam comportamentos metálico e semicondutor, respectivamente. Os valores distintos de magnetização de saturação e a drástica alteração do comportamento condutor são decorrentes da presença de desordem estrutural e desordem química (defeitos de anti-sítio) distintas. Medidas de magnetização e de magnetotransporte foram usadas para determinar as contribuições dos mecanismos de espalhamento simétrico ("side-jump") e assimétrico ("skew-scattering") que foram comparadas com os valores intrínsecos previstos por cálculos de primeiros princípios baseados na teoria do funcional da densidade (DFT). A contribuição intrínseca prevista para a condutividade Hall anômala devido à curvatura de Berry sobre a superfície de Fermi mostrou-se em muito bom acordo com o valor de 127 ( cm) 1 observado em baixa temperatura. Os valores elevados de coercividade, de magnetização e resistividade Hall à 300K permitem atribuir aos filmes da liga MnGa um alto potencial tecnológico para aplicações em dispositivos spintrônicos. Palavras-chave: Ligas Mn-Ga, efeito Hall anômalo, espalhamento dependente de spin, curvatura de Berry. / Abstract: In this work, we describe the preparation of thin films of the MnGa alloys on surfaces with different crystallographic orientations of commercial epi-ready GaAs wafers using the molecular beam epitaxy technique and we investigated their structural, magnetic and magnetotransport properties. MnGa films with Mn:Ga ratio in the 1:1 proportion and thickness of about 10 nm exhibit a zinc-blende phase with tetragonal distortion that preserves epitaxial relationships with (111)B and (001) crystalline planes with (1x1) reconstruction and As-rich terminations of the GaAs substrates. In addition, the MnGa films exhibit bodycentered tetragonal lattice exhibitng a crytalline texture where the (111) planes are preferably aligned in parallel with the (111) and (001) surfaces of the GaAs substrates. MnGa layers grown on GaAs(001) and GaAs(111)B substrates have both coercive fields of about 20 kOe , but their saturation magnetizations are 456 emu / cm3 (equivalent to 1,3 B per atom of Mn) and 764 emu / cm3 (equivalent to 2,2 B per atom of Mn), respectively. The distinct values of the saturation magnetization and many different conducting behavior are due to the presence of distinct structural disorder and chemical disorder (antisite defects). Magnetization and magnetotransport measurements were used to determine of symmetric (side-jump) and asymmetric (skew-scattering) scattering mechanisms contributions that were compared to intrinsic contribution values predicted by first principles calculations based on Density functional theory (DFT). The intrinsic contribution predicted to the anomalous Hall conductivity because Berry curvature on the Fermi surface was found 1 127 cm , value in very good agreement with anomalous Hall conductivity measured at low temperature. The high values of coercivity, magnetization and Hall resistivity at room temperature allow to assign to MnGa films a high technological potential for applications in spintronic devices. Keywords: Mn-Ga alloys, Anomalous Hall effect, spin-dependent scattering, Berry curvature.

Orientador: Prof. Dr. Gilberto M. Kremer / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Curso de Pós-Graduação em Física. Defesa: Curitiba, 23/02/2017 / Inclui referências : f. 117-123 / Resumo: Nesta tese, analisamos, primeiramente, a dinâmica de sistemas auto-gravitantes sem colisão descritos pela gravidade f (R) e equação de Boltzmann na aproximação de campo fraco, focando na instabilidade de Jeans para esses sistemas. As equações de campo nessa aproximação foram obtidas no formalismo de Palatini. Através da solução das equações acopladas obtivemos o critério de colapso para fluido homogêneo infinito e sistemas estelares, dado pela relação de dispersão. O limite de instabilidade obtido foi comparado com os resultados da teoria Newtoniana e da teoria de gravidade f (R) no formalismo métrico. A formação de estruturas mostrou-se favorecida no modelo descrito pela gravidade f (R) via formulação de Palatini. Em seguida, analisamos a dinâmica de um sistema auto-gravitante sem colisão composto por matérias escura e bariônica. Em busca de uma descrição para essa dinâmica, empregamos a equação de Boltzmann sem colisão para os constituintes e a equação de Poisson para o campo gravitacional. Através da solução dessas equações, obtivemos o critério de colapso dado pela relação de dispersão. Encontramos o número de onda de Jeans e a massa de Jeans para dois valores diferentes de razão entre as velocidades de dispersão da matéria escura e bariônica. Os resultados obtidos foram comparados ao caso clássico. O modelo apresentado nesta tese provou ter um maior limite de instabilidade e portanto, apresentou uma vantagem na formação de estrutura. Apresentamos ainda, um modelo de estrutura estelar sob o ponto de vista da gravidade f (R), via formalismo métrico, capaz de descrever algumas classes de estrelas (Anãs Brancas, Anãs Marrons, estrelas de Nêutrons, Gigantes Vermelhas e o Sol). Tal modelo teve como alicerces as equações de campo da gravidade f (R), a equação de equilíbrio hidrostático e uma equação de estado politrópica. Comparamos os resultados obtidos com aqueles encontrados pela teoria Newtoniana. Constatou-se que, nestes sistemas, onde os regimes de maior curvatura emergem, as relações de estrutura estelar sofrem modificações. Apesar da simplicidade do modelo, os resultados obtidos foram satisfatórios. Os valores estimados para a pressão, densidade e temperatura das estrelas estão dentro dos determinados por observações. Palavras-chaves: Instabilidade de Jeans, equação de Boltzmann, formalismo de Palatini, teoria de gravidade f (R), formação de estruturas, massa de Jeans, comprimento de Jeans, matéria escura, cosmologia, modelos cosmológicos, estrutura estelar, equação politrópica, estrelas. / Abstract: In this thesis we analyzed the dynamics of collisionless self-gravitating systems described by the f (R)-gravity and Boltzmann equation in the weak field approximation, focusing on the Jeans instability for theses systems. The field equations in this approximation were obtained within the Palatini formalism. Through the solution of coupled equations we achieved the collapse criterion for infinite homogeneous fluid and stellar systems, which is given by a dispersion relation. The instability limit obtained was compared with the results of the standard theory and f (R)-gravity in metric formalism. The formation of structure was favored in the model described by f (R)-gravity in Palatini formulation. In sequence, we analyzed the dynamic of collisionless self-gravitating system composed by dark and baryonic matter. Searching for a description of this dynamics, we employed the collisionless Boltzmann equation for the constituents and the Poisson equation for the gravitational field. Through the solution of these equations we achieved the collapse criterion given by a dispersion relation.We found the Jeans wavenumber and Jeans mass for two different values of the ratio between the velocity dispersion of dark and baryonic matter. The results obtained were compared with the standard case. This model proved to have a higher limit of instability and therefore, exhibited an advantage in the structure formation. We also presented a model of stellar structure from the f (R)-gravity point of view (in metric formalism) capable to describe some classes of stars (White Dwarfs, Brown Dwarfs, Neutrons stars, Red Giants and the Sun). This model was based on f (R)-gravity field equations, hydrostatic equilibrium equation and a polytropic equation of state.We compared the results obtained with those found by the Newtonian theory. It has been found that in these systems, where high curvature regimes emerge, stellar structure equations undergo modifications. Despite the simplicity of this model, the results were satisfactory. The estimated values for pressure, density and temperature of the stars are within those determined by observations. Key-words: Jeans instability, Boltzmann equation, Palatini formalism, f (R)-gravity, structure formation, Jeans mass, Jeans lenght, dark matter, cosmology, cosmological models, stellar structure, polytropic equation, stars.

Orientador: Prof. Dr. José Arruda de Oliveira Freire / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Física. Defesa: Curitiba, 06/10/2016 / Inclui referências : f. 73-75 / Resumo: Neste trabalho estudamos propriedades de equilíbrio e dinâmicas do modelo de gás de rede. O equilíbrio termodinâmico do sistema foi investigado através do uso de três métodos aproximados de solução da gran função de partição do sistema: teoria de campo médio, aproximação de clusters e método do ponto de sela. Assim foi possível determinar, por exemplo, valores aproximados para a temperatura crítica do sistema. A dinâmica do sistema foi estudada por simulações de Monte Carlo que resultaram no coeficiente de autodifusão e na distribuição de tempos de espera das partículas. A análise das simulações demonstraram um comportamento anômalo do coeficiente de auto-difusão, em que, para o caso de interações repulsivas entre as partículas, seu valor pode se elevar com o aumento de densidade do sistema. / Abstract: In this work we present a study of the equilibrium and dynamical properties of the lattice gas model. We investigate thermodynamic equilibrium of the system using three different approximation methods to compute system's grand partition function: mean field theory, cluster approximation and saddle point method. Thus we computed an approximate value for the critical temperature of the system. System's dynamics was studied by Monte Carlo simulations resulting in self-diffusion coefficient and waiting-time distribution of the particles. Simulation analysis showed an anomalous behaviour of selfdiffusion coefficient, wherein, in case of repulsion between particles, its value increases as the density of the system grows.

Orientador: Prof. Dr. Gilberto Medeiros Kremer / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Física. Defesa: Curitiba, 22/02/2017 / Inclui referências : f. 72-74 / Resumo: Com o início da fase da recombinação e por consequência o desacoplamento dos fótons da matéria, as primeiras estruturas passaram a ser formadas no Universo. A Cosmologia tenta, desde os séculos passados, determinar relações matemáticas que descrevem o crescimento destas estruturas para pequenas e grandes escalas. Jeans inaugurou o estudo da formação de estruturas em 1902 levando em conta a geração de atuações e a evolução dos modos perturbados para diferentes eras do Universo. Com seu trabalho, Jeans introduziu uma constante que hoje _e conhecida como comprimento de Jeans que descreve a condição mínima, em termos de comprimento de onda, para que uma estrutura cósmica seja formada. Neste trabalho iremos fazer uso das equações de uido da Cosmologia Newtoniana para estudar pequenas utuações de densidade e temperatura em um Universo estático e em expansão. / Abstract: After the decoupling of photons from matter, the process of structure formation was ignited, giving origin to the large scale structure of the Universe as is known today. One of the main goal of the XIX century cosmology was to establish a fundamental framework to describe the growth of small ripples and the mechanism behind the generation of such structures within small and large cosmological scales. The seminal work of Jeans in 1902 gave the _rst approach to deal with structures formation process by taking into account the physical origin of small uctuation, along with the evolution of the perturbed modes during di_erent kinds of cosmological eras. In the aforesaid work, Jeans introduced a characteristic scale, known as Jeans scale, which indicates the minimal condition which assures the formation of cosmic structures. In the present thesis, we are going to make use of such formalism within the context of Newtonian cosmology with a cosmic uid as the main source. Our aim is to examine the small uctuations of matter density along with small uctuation of temperature for a static universe and for an expanding universe.

Orientador: Prof. Dr. Wido Herwig Schreiner / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Física. Defesa: Curitiba, 31/07/2014 / Inclui referências / Resumo: Fluoróforos vêm sendo utilizados extensivamente em diversas áreas do conhecimento, como em biotecnologia, ciência forense, análise genética, diagnósticos médicos e ciências de base. A fluorescência ocorre tipicamente a partir de moléculas aromáticas, as quais podem ser excitadas de diversas maneiras. Um processo importante no estudo da fluorescência é a Transferência de Energia por Ressonância Förster (FRET), que ocorre no estado excitado quando o espectro de emissão de um fluoróforo sobrepõe-se com o espectro de absorção de outra molécula fluorófora. Esta fluorescência nem sempre é desejada, pois em diagnósticos há a necessidade de observar ou não a luminescência de acordo com os resultados do imunoensaio. Esta fluorescência pode ser suprimida e reinstituída de acordo com o ensaio a ser realizado. Geralmente os fluoróforos comerciais são caros e possuem propriedades muito específicas, tornando o uso em diagnósticos demasiadamente restritos. O estudo dessas moléculas torna-se mais sólido quando há um embasamento teórico que corrobora com a experimentação, abrindo portas para as aplicações tecnológicas. Neste contexto, os flavonóides naturais estudados no presente trabalho podem ser assimilados pelos Imunoensaios por Fluxo Lateral (lateral flow), reduzindo custos, aumentando a rapidez, eficiência e acurácia dos resultados. No presente trabalho foram estudadas várias espécies de fluoróforos, sintéticos e naturais. Foram comprovados os princípios físicos responsáveis pelo aspecto metálico da haste seca de S. nitens, o qual forneceu os flavonóides naturais apresentados nesta tese. Também foram comprovados os mecanismos de fluorescência das moléculas em questão, as quais foram utilizadas satisfatoriamente na implementação do teste diagnóstico em voga. / Abstract: Fluorophores have been extensively used in many areas of knowledge, such as biotechnology, forensics, genetic analysis, medical diagnostics and basic sciences. Fluorescence typically occurs in aromatic molecules, which can be excited in several ways. An important process in the fluorescence study is Förster Resonance Energy Transfer (FRET), which occurs when the excited state emission spectrum of a fluorophore overlaps with the absorption spectrum of another fluorophore molecule. This fluorescence is not always desired, because in diagnostics there is a necessity to observe or not the luminescence, according to the immunoassay results. This fluorescence can be quenched and restored according the performed immunoassay. Generally, commercial fluorophores are expensive and have many specific properties, making the application too restricted for diagnostics. The study of these molecules is strengthened when the theoretical calculation supports experimentation, leading to technological applications. Within the study of natural flavonoids, their application can be assimilated by Lateral Flow Immunochromatographic Assays, reducing costs, increasing speed, efficiency and accuracy results. In this work, several species of fluorophores, synthetic and natural, were studied. The physical principles responsible for the metallic aspect of the dry stem of S. nitens, which provided natural flavonoids presented in this thesis, were proven. The molecule fluorescence mechanisms studied have been successfully implemented in the diagnostic test and were also demonstrated.

Orientador: Prof. Dr. Márcio H. F. Bettega / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Curso de Pós-Graduação em Física. Defesa: Curitiba, 04/08/2017 / Inclui referências : f. 163-178 / Resumo: Neste trabalho são apresentadas seções de choque calculadas para o espalhamento de elétrons e pósitrons por moléculas cíclicas, empregando o método multicanal de Schwinger (SMC) e seções de choque diferenciais obtidas experimentalmente para o espalhamento de elétrons por clorobenzeno. Os dados experimentais foram obtidos no espectrômetro de perda de energia de elétrons de alta resolução disponível no Laboratório de Colisões Atômicas e Moleculares (LCAM) da Universidade Nova de Lisboa, durante período de estágio doutoral. Seções de choque calculadas para o espalhamento elástico de elétrons por benzeno, ciclohexano, oxano (tetraidropirano), 1,4-dioxano, prolina e pirrolidina são apresentadas e comparadas a dados disponíveis na literatura. Quanto ao espalhamento de pósitrons, foram estudadas as colisões elásticas de pósitrons por pirimidina, benzeno e tetraidrofurano, cujos resultados foram comparados a dados disponíveis na literatura. As seções de choque do benzeno e da pirimidina também foram comparadas entre elas em busca de diferenças ou similaridades oriundas da substituição de dois grupos CH do benzeno por dois átomos de nitrogênio para formar a pirimidina. Além disso, também foram realizados estudos sistemáticos da descrição dos efeitos de polarização para duas moléculas apolares, aleno e silano, que foram escolhidas devida a disponibilidade de dados experimentais e ao tamanho reduzido das moléculas. A descrição dos efeitos de polarização é discutida com respeito aos fenômenos físicos presentes no espalhamento de pósitrons por moléculas, como o estado virtual e o mínimo de Ramsauer-Townsend. Palavras-chave: elétrons, pósitrons, espalhamento elástico, método multicanal de Schwinger / Abstract: In this work cross sections for electron and positron elastic scattering by cyclic molecules, calculated employing the Schwinger multichannel method, and experimental differential cross sections for electron scattering by chlorobenzene are presented. The experimental data were obtained in the high resolution electron energy loss spectrometer available in the atomic and molecular collisions lab at the New University of Lisbon, during the visitor PhD student program. Cross sections for elastic electron scattering by benzene, cyclohexane, oxane (tetrahydropyran), 1,4-dioxane, proline and pyrrolidine are presented and compared with available data in the literature. Regarding the positron scattering, calculated cross sections for the elastic scattering of positrons by pyrimidine, benzene and tetrahydrofuran are presented and compared with available data from literature and a really quite encouraging agreement is found. The calculated cross sections of pyrimidine and benzene were also compared in order to look for differences or similarities arising from the replacement of two CH groups from benzene by nitrogen atoms in pyrimidine. It is also presented a systematic study accounting for the polarization effects for two small molecules, allene and silane. Both molecules were choosen due the availability of experimental data and the absence of dipole moment. The description of the polarization effects is discussed concerning the physical phenomena present in the positron scattering by molecules, as the virtual state and the Ramsauer-Townsend minimum. Keywords: electron, positron, elastic scattering, Schwinger multichannel method

Orientador: Prof. Dr. Renato M. Angelo / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Física. Defesa: Curitiba, 20/02/2017 / Inclui referências : p.73-77 / Resumo: No contexto da discussão acerca da completeza da Mecânica Quântica, iniciada pelo famoso artigo de Einstein-Podolsky-Rosen (EPR), John Bell provou um teorema mostrando não ser possível a um modelo de variáveis ocultas local reproduzir as previsões da Mecânica Quântica. A razão principal para esta limitação é a presença de emaranhamento, uma classe de correlações mais robustas que as clássicas. Trabalhos recentes, no entanto, construíram modelos baseados em trajetórias reais, no sentido clássico, capazes de reproduzir fielmente o emaranhamento para tempos curtos. Nessa mesma linha, mostramos aqui que, utilizando-se da Teoria Liouvilliana, é possível construir um modelo clássico-estatístico que reproduz com precisão, para todo o tempo, a dinâmica de emaranhamento de estados coerentes inicialmente separáveis. Este resultado nos leva a um paradoxo: sendo emaranhamento e não localidade dois recursos equivalentes para estados puros, _e possível se deparar com um cenário em que a dinâmica de não localidade pode ser descrita em termos de uma teoria baseada em trajetórias locais. No intuito de avaliar este impasse, passamos ao domínio das variáveis discretas, onde há testes de Bell bem estabelecidos. Construímos, então, um modelo clássico para um sistema de dois spins 1/2 e definimos, inspirados em medidas de inseparabilidade quântica, um equivalente clássico para as medidas de correlação. Finalmente, submetemos os modelos quântico e clássico _a desigualdade CHSH. Com isso, decidimos se estamos diante de uma violação ou corroboração do Teorema de Bell. Palavras-chave: Emaranhamento. Não localidade de Bell. Teorema de Bell. Variáveis ocultas. / Abstract: In the context of the discussion on the Quantum Mechanics completeness, initiated with the Eisntein-Podolsky-Rosen (EPR) paper, John Bell proved a theorem showing that it is not possible for any local-hidden-variable theory to reproduce the predictions of Quantum Mechanics. The main reason for that is the presence of entanglement, a class of correlations that is more robust than classical correlations. Recent works, however, have constructed trajectory-based models that obey realism and yet faithfully reproduce entanglement at short times. In consonance with the results reported by some of theses articles, here we show that, by use of the Livouvillian Theory, one can construct a classical-statistical model that accurately reproduce, for all times, the entanglement dynamics of intially separable coherent states. We then _nd a paradox: since entanglement and nonlocality are believed to be equivalent for pure states, one has at hand a scenario in which the nonlocality dynamics is described in terms of a local trajectory-based theory. In order to elucidate this issue, we move to the domain of discrete variables, where well established Bell tests are available. We then build a classical model for a system of two interacting spin-1/2 particles and constructed, inspired by a measure of quantum inseparability, a corresponding measure of classical inseparability. Finally, we submit both the quantum and the classical models to CHSH tests. With that, we decide whether we are facing a violation of Bell's theorem, or rather a corroboration. Keywords: Entanglement. Bell nonlocality. Bell's theorem. Hidden variables.

Orientador: Dr. Guilherme Jean Pereira de Abreu / Coorientador: Dr. Ney Pereira Mattoso Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Física. Defesa: Curitiba, 17/02/2017 / Inclui referências : f. 83-88 / Resumo: Neste trabalho reporta-se a um método fácil e barato de sintetizar nanopartículas de óxido de ferro, na fase maghemita. As nanopartículas de maghemita foram preparadas pelo método de eletrodeposição utilizando cloreto de ferro FeCl3 sem nenhum outro reagente além de ácidos e bases para regular o pH. Após o processo de eletrodeposição, as nanopartículas foram caracterizadas pelas técnicas de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Análises de Energia Dispersiva de Raios X (EDS), Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET) e Difração de elétrons em área selecionada (SAED). O trabalho foi realizado com a utilização de três diferentes tipos de substratos: placa de cobre, placa de silício e ITO. Dos resultados de MEV e MET observa-se o crescimento de nanopartículas aglomeradas junto aos óxidos de cobre e, finalmente, melhoradas utilizando o substrato de ITO. Os dados de EDS mostram que as nanopartículas obtidas têm estequiometrias de óxidos de ferro (Fe e O) e alguns contaminantes algumas vezes. As imagens das nanopartículas obtidas usando MET mostram uma forma esférica com tamanho médio de (3; 8 _ 0; 2) nm e distribuídas pela superfície. Como exemplo os resultados de SAED indicam para uma amostra analisada, que os padrões de difração correspondem à direção de plano [111] mostrando padrões de anéis que indicam uma amostra policristalina. Por fim, o trabalho é concluído mostrando que obtivemos as nanopartículas na fase desejada (maghemita). Palavras-chave: Eletrodeposição. Nanopartículas. Nucleação. Microscópio Eletrônico de Varredura e Transmissão. / Abstract: In this work we report an easy and cheap method of synthesizing nanoparticles of iron oxide in the maghemite phase. The nanoparticles of maghemite were prepared by the electrodeposition method using iron chloride FeCl3 without any other reagent besides acids and bases to regulate the pH . After the electrodeposition process, the nanoparticles were characterized by Scanning Electron Microscopy (SEM), Energydispersive X-ray spectroscopy (EDS), Transmission Electron Microscopy (TEM) and Selected Area Electron Diffraction (SAED) . The work was carried out using three different types of substrates: copper plate, silicon plate and ITO. From the results of SEM and TEM, the growth of agglomerated nanoparticles next to the copper oxides is observed and, finally, improved using the ITO substrate. EDS data show that the nanoparticles obtained have stoichiometries of iron oxides (Fe and O) and some contaminants a few times. Images of the nanoparticles obtained using TEM show a spherical shape with mean size of (3; 8_0; 2) nm and distributed over the surface. For instance, the SAED results indicate to one analyzed sample, that the diffraction patterns correspond to the plane direction [111] showing ring patterns indicating a polycrystalline sample. Finally, the work is completed showing that we obtained the nanoparticles in the desired phase (maghemite). Keywords: Electrodeposition. Nanoparticles. Nucleation. Scanning and Transmission Electron Microscopy.

A sincronização, como comportamento cooperativo universal e mecanismo fundamental na natureza, tem sido extensivamente estudada em conexão com inúmeros fenômenos em física, química e biologia [1, 2]. Em particular, a sincronização da atividade neural tem sido observada em diferentes espécies e sob condições fisiológicas distintas [3, 4]. Neste trabalho, estudamos sincronização em neurônios de Hindmarsh-Rose (HR), um modelo de potencial de membrana que representa com fidelidade o comportamento de disparos encontrado em neurônios reais [9, 10]. Iniciamos considerando o caso de um neurônio HR isolado e suas propriedades dinâmicas de geração de pulsos. Em seguida, analisamos o acoplamento entre neurônios em um sistema de dois neurônios, e em redes unidimensionais (HR-1D) e bidimensionais (HR-2D). Nessas arquiteturas, a sincronização dos elementos da rede da origem a um comportamento ordenado, coerente, que está associado não somente à produção de informação biológica [5, 6], mas também às potenciais aplicações em comunicação [7] e identificação de sistemas [8].

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.