Estudamos o efeito do campo aleatório sobre um modelo de vidro de spin com interações de p spins de alcance infinito e distribuição de probabilidade gaussiana. O caso p = 2 corresponde ao modelo de Sherrington-Kirkpatrick na presença de um campo aleatório. O caso p \'SETA\' \'INFINITO\' corresponde ao REM (Random Energy Model) de Derrida na presença de um campo aleatório. Além da interação de p spins, consideramos a presença de interações uniformes ferro ou antiferromagnéticas de alcance infinito. Tanto no caso ferro quanto antiferromagnético, empregamos dois procedimentos para tratar o problema: o método de réplicas no ensemble canônico e o método da contagem de estados no ensemble microcanônico. No método de réplicas resolvemos o problema para qualquer valor de p tanto sem quebra da simetria de permutação entre réplicas, quanto com um passo de quebra de simetria de Parisi. Deste modo, recuperamos resultados conhecidos para alguns modelos já estudados na literatura. Em seguida, tomamos o limite p \'SETA\' \'INFINITO\' que fornece uma solução completa para o problema do REM na presença de um campo aleatório. No método da contagem de estados, aplicável apenas no limite p \'SETA\' \'INFINITO\', mostramos que podemos estender a solução de Derrida mesmo na presença de um campo aleatório. Isso nos permitiu fazer a contagem de estados evitando assim o problema da \"catástrofe da entropia negativa\" presenta na solução réplica simétrica. Além disso, mostramos que qualquer sistema que seja solúvel sem a interação aleatória de p spins continua solúvel na presença dessa interação no limite p \'SETA\' \'INFINITO\'. Portanto, concluímos que a interação aleatória de p spins é somente adicionar um carácter vidro de spin ao sistema. Obtivemos expressões gerais válidas para qualquer distribuição do campo aleatório, embora a análise numérica tenha sido restrita às distribuições duplo-delta e gaussiana. Estudamos a influência do campo aleatório sobre os diagramas de fases e, em particular, mostramos que podem surgir pontos tricríticos no caso de uma distribuição duplo-delta. / We studied the effect of a random field on spin-glass models with infinite-ranged p spin interactions with a Gaussian probability distribution. The case p = 2 corresponds to the Sherrington-Kirkpatrick model in the presence of a random field. The case p \'SETA\' \'INFINITO\' corresponds to the REM (Random Energy Model) introduced by Derrida in the presence of a random field. Besides the p-spin interactions we also included uniform infinite-ranged ferromagnetic and antiferromagnetic interactions. Both in the case of ferromagnetic and antiferromagnetic interactions we employed two different approaches: The replica method in the canonical ensemble and the method of counting of the states in the microcanonical ensemble. In the replica method we solved the problem for arbitrary p both in the case of replica symmetry and in the first step of Parisi\'s replica-symmetry breaking scheme. This allowed us to rederive results for some models already known in the Literature. Next we took the limit p \'SETA\' \'INFINITO\' which yielded a complete solution to the REM in a random field. In the method of counting of the states, which is effective only in the limit p \'SETA\' \'INFINITO\', we showed that we can extend the Derrida\'s solution even in the presence of a random field. This allowed us to do the counting of the states avoiding the so called negative-entropy catastrophe present in the replica-symmetric solution. We also showed that any solvable model without random p-spin interactions is also solvable in the presence of such interactions in the limit p \'SETA\' \'INFINITO\'. Therefore, we conclude that the p-spin random interactions only add a spin-glass character to the system. We have obtained general expressions valid for any random-field distributions, although we limited the numerical analysis to double-delta and Gaussian distributions. We studied the effects of the random field on the phase diagrams, and in particular, we showed the possibility of tricritical point in the case of double-delta distributions.

Made available in DSpace on 2014-06-12T18:02:34Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo585_1.pdf: 3148791 bytes, checksum: 99592ab8da71c7ee4333369fdcc9b65a (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2009 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Estudamos vários aspectos do transporte coerente em amostras mesoscópicas acopladas a diferentes tipos de reservatórios de partículas. A maior parte do trabalho foi desenvolvida usando a teoria de matrizes aleatórias. Uma qualidade unificadora na aplicação deste formalismo em diferentes sistemas foi o uso de um modelo de estube. Generalizamos a parametrização da matriz de espalhamento do modelo de estube para ser utilizada num circuito quântico com topologia arbitrária acoplado a reservatórios normais, e estabelecemos um conjunto de regras através das quais as matrizes da parametrização podem ser construídas. Como aplicação de tal generalização, calculamos a correção de localização fraca da condutância para uma cadeia linear de cavidades caóticas quânticas acopladas através de contatos com transparência arbitrária, e para quatro cavidades acopladas com a topologia do quadrado. Estudamos o fator Fano de uma cavidade caótica conectada a reservatórios ferromagnéticos com magnetizações não colineares. Apresentamos um conjunto de parâmetros livres para cada conector deste sistema híbrido, suficiente para calcular qualquer observável com estatística linear nos autovalores de transmissão. Encontramos expressões analíticas para estes parâmetros nos casos de contatos ideais e junções de tunelamento. Analisamos o comportamento da condutância e do fator Fano de uma cavidade caótica com simetria de reversão temporal quebrada, acoplada a um reservatório normal e a outro supercondutor. Este estudo revelou uma transição entre localização e antilocalização na correção da condutância, completamente induzida pela transparência das barreiras. Fizemos simulações numéricas para calcular as distribuições dos primeiros quatro cumulantes de carga transmitida num ponto quântico caótico, acoplado a reservatórios normais por contatos com poucos canais de transmissão abertos. Observamos a existência de não analiticidades nas distribuições, e explicamos teoricamente as causas de sua aparição e como calcular sua localização exata na distribuição. Usando a teoria quântica de circuito, descrevemos um sistema de multicamadas normais e ferromagnéticas alternadas, escolhendo a configuração das magnetizações das camadas ferromagnéticas de forma helicoidal

Made available in DSpace on 2014-06-12T18:06:40Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo7750_1.pdf: 9477494 bytes, checksum: 591f207b2f5b60fefb4789f7fa73dcba (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2006 / Neste trabalho foi desenvolvida a metodologia para a síntese e fabricação de heterojunções Polianilina (PANI) Silício (Si), que apresentam um grande potencial para aplicações tecnológicas na área de sensores óticos, de gases e de radiação ionizante. Além disto foi implementada a técnica de electrospinning com o objetivo de produzir fibras de polianilina com diâmetro de dimensões sub-micrométrico. Filmes finos de polianilina, com espessura da ordem de 100 nm, depositados em substratos de silício pela técnica de spin coating , constituem a interface ativa das heterojunções. Os contatos metálicos para possibilitar medidas de corrente-voltagem (I x V) foram depositados pela técnica de evaporação térmica resistiva, sendo de alumínio o contato com o silício e ouro o contato com a polianilina. Os dispositivos apresentam características elétricas com boa reprodutibilidade e evidenciam a dependência das características I x V com os níveis de protonação do polímero. Medidas de absorção óptica realizadas em filmes de polianilina (natural, dopada e desdopada) depositados sobre substratos de vidro comum, permitem a comparação, entre os diferentes níveis de protonação, com as amostras em que foram fabricadas as heterojunções. Com os resultados das caracterizações I x V e de absorção óptica, foi possível determinar um modelo mais realístico para a estrutura de bandas de energia da hetrojunção PANI/Si. As fibras de PANI foram obtidas com a implementação da técnica de electrospinning , na qual um jato de solução polimérica, colocada inicialmente no interior de um capilar, é formado pela ação de um campo elétrico intenso. Durante o percurso do jato de polianilina através do ar, o solvente da solução (acido fórmico) evapora, e fibras sólidas do polímero são formadas. O jato de PANI já na forma de fibras é finalmente coletado em substratos de silício ou de óxido de silício. Para obter-se as fibras com dimensões sub-micrométricas foi desenvolvido um aparato experimental que possibilita a técnica de electrospinning , e foram determinadas as condições de aplicabilidade do método ao polímero (PANI). Análises de imagens por microscopia eletrônica de varredura (SEM) foram feitas com o objetivo de estudar as características morfológicas das fibras e a influencia dos diferentes parâmetros de fabricação. Um estudo preliminar das características elétricas de condução das fibras foi feito por de medidas de condução elétrica (I x V). A obtenção de fibras nanométricas de polianilina pura abre novas perspectivas na área de dispositivos semicondutores híbridos, em particular, a possibilidade de fabricação de transistores de efeito de campo (FET) puramente polimérico

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2015-10-20T09:36:06Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1740853 bytes, checksum: b79facbb7a54b4d0d46dbee7a43a3611 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-10-20T09:36:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1740853 bytes, checksum: b79facbb7a54b4d0d46dbee7a43a3611 (MD5) Previous issue date: 2015-02-13 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Neste trabalho foram preparados e caracterizados nanocompósitos de nanotubos de carbono (CNT) revestidos com nanopartículas de óxido de zinco (ZnO/CNT). Diversos estudos realizados mostram que filmes de ZnO/CNT podem ser aplicados em geradores piezoelétricos flexíveis, supercapacitores, biosensores de peróxido de hidrogênio, dentre outros. No presente trabalho, estudou-se a potencialidade de empregar esses filmes em supercapacitores. A preparação dos nanocompósitos foi dividida em etapas. Inicialmente filmes de nanotubos de carbono foram depositados via deposição eletroforética sobre o substrato. Posteriormente, para recobrir os nanotubos com ZnO utilizou-se a técnica de eletrodeposição. Após a obtenção dos nanocompósitos de ZnO/CNT, algumas dessas amostras passaram por uma terceira etapa correspondente ao tratamento térmico. Dois eletrólitos diferentes foram empregados na eletrodeposição de ZnO sobre CNT. Um deles contendo 0,1 M ZnCl2 e 0,5M NaClO4 em DMF e o outro constituído apenas de 0,05 M Zn(NO3)2 dissolvido em água. A morfologia dos nanocompósitos obtidos foi analisada por Microscopia Eletrônica de Varredura (SEM, Scanning Electron Microscopy) e Microscopia Eletrônica de Transmissão (TEM, Transmission electron Microscopy). As imagens de SEM mostram que os nanotubos foram uniformemente recobertos pelas nanopartículas de ZnO. Verificou-se nas imagens de TEM que de fato o ZnO cresce sobre as paredes externas dos tubos. Para determinar a composição e estrutura dos depósitos utilizou-se a técnica de Difração de Raios-X (XRD, X-ray Diffraction) e Espectroscopia Raman. Essas técnicas confirmaram a presença da fase wurtizita do ZnO eletrodepositado sobre os nanotubos. Não há diferenças significativas nas amostras antes e após tratamento térmico. O comportamento capacitivo foi estudado através de Voltametria Cíclica. / Preparation and caracterization of coating zinc oxide nanoparticles on carbon nanotubes nanocomposite. Adiviser: Maximiliano Luis Munford. Co-adivisers: Sukarno Olavo Ferreira, Renê Chagas da Silva. In this work were prepared and characterized nanocomposite coating ZnO on carbon nanotubes (ZnO/CNT). Several of researches show that ZnO/CNT films can be applied in flexible piezoelectric generators, supercapacitors, hydrogen peroxide biosensor, among others. In the present work, application of these films as supercapacitors was studied. The production of the nanocomposite was divided in steps, firstly, CNT films were deposited on substrates using electrophoretic deposition, next electrodeposition technique was used for coating the nanotubes with zinc oxide, obtaining ZnO/CNT nanocomposites. Some of these samples were submitted to step three, annealing. Two different electrolytes were employed in electrodeposition of ZnO on CNT. One of these containing 0.1 M ZnCl2 and 0.5 M NaClO4 in DMF and the other consisting of 0.05 M Zn(NO3)2 dissolved in water. The nanocomposite morphology was studied by Scanning Electron Microscopy and Transmission Electron Microscopy. The SEM images show that the nanotubes were uniformly covered by nanoparticles. The TEM images confirm that the ZnO grows on the tube external walls. Structural characterizations were performed using X-ray diffraction and Raman Spectroscopy. These techniques confirm the presence of ZnO wurtizita phase on CNT. There are not significant differences the samples before and after annealing. The capacitive behavior was achieved by cyclic voltammetry.

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2015-11-05T09:00:05Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 4918007 bytes, checksum: 44fdf29739d8b99977758e32809f4900 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-11-05T09:00:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 4918007 bytes, checksum: 44fdf29739d8b99977758e32809f4900 (MD5) Previous issue date: 2014-03-25 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Neste trabalho estudamos duas diferentes geometrias para gelos de spin artificiais: a rede retangular e uma rede quadrada modificada. Na rede quadrada usual, o estado fundamental somente duplamente degenerado e, consequentemente, as excitações são monopolos magnéticos ligados por cordas energéticas (monopolos de Nambu). Entretanto, para conseguir e monopolos livres (similar aos monopolos de Dirac) é importante anular a tensão na corda. Isso pode ser obtido por planejar sistemas anisotrópicos com um grande número de estados fundamentais degenerados. Nós mostramos que um tipo especial da rede retangular e da rede quadrada modificada podem suportar estados fundamentais com essas características. Assim, para essas geometrias, observamos transições de estado fundamental, monopolos magnéticos deconfinados e outras propriedades em função do parâmetro de controle de anisotropia. / In this work we have studied two different types of geometries for artificial spin ices: the rectangular and a modified square lattices. In the usual square lattice, the ground state is only two-fold degenerate and consequently, the excitations are magnetic monopoles connected by energetic strings (Nambu monopoles). Therefore, to get free monopoles (more similar to Dirac monopoles), it is important to release the string. It should be obtained by planning anisotropic systems with a large number of degenerate ground states. We show that a special kind of rectangular lattice and a modified square lattice can support ground states with these desirable characteristics. Hence, for these geometries we observe ground states transitions, deconfined magnetic monopoles and other properties as a function of the anisotropy control parameter.

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2015-11-10T15:55:30Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2161122 bytes, checksum: e5f431c07c8bf11e4baf6184921d753d (MD5) / Made available in DSpace on 2015-11-10T15:55:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2161122 bytes, checksum: e5f431c07c8bf11e4baf6184921d753d (MD5) Previous issue date: 2014-03-18 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Nesta tese s ̃o estudados efeitos termodinˆmicos e de defeitos estruturais nos materiais a a conhecidos como gelos de spin artificiais, por meio de simula ̧ ̃es computacionais em co redes quadradas. No caso da termodinˆmica, damos ˆnfase aos efeitos da temperatura a e sobre as excita ̧oes elementares: os monopolos magn ́ticos de Nambu e suas cordas. c ̃ e Usando t ́cnicas de Monte Carlo foram obtidas quˆntidades termodinˆmicas como calor e a a espec ́ ıfico, densidade de cargas e a separa ̧ ̃o m ́dia entre pares de carga como fun ̧ao ca e c ̃ da temperatura. Nossos c ́lculos mostram que o calor espec ́ a ıfico e a separa ̧ ̃o m ́dia ca e entre pares de cargas exibem, respectivamente, um pico acentuado e um m ́ximo global a e c ̃ na mesma temperatura Tc ≈ 7, 2 D/kB , em que D ́ a constante de intera ̧ao dipolar e kB a constante de Boltzmann. Analisando a dependˆncia dessas quantidades com o e tamanho do sistema verificamos um crescimento logar ́ ıtmico das amplitudes m ́ximas a ca e do calor espec ́ ıfico, Cmax , e da separa ̧ ̃o m ́dia entre pares, dmax , com o aumento do tamanho do sistema. Dessa forma, nossos resultados indicam que monopolos comple- tamente isolados seriam encontrados apenas no limite termodinˆmico. Entretanto, os a resultados tamb ́m sugerem que para temperaturas T ≥ Tc , o sistema exibe uma fase e a a com monopolos separados, apesar de dmax n ̃o ser maior que poucos parˆmetros de rede para sistemas reais. Na segunda parte desta tese, n ́s estudamos o caso em que a rede o ́ constru ́ com um defeito estrutural como, por exemplo, uma ilha deformada. Isto e ıda ́ feito considerando um arranjo quadrado de nanoilhas contendo apenas uma unica e ́ ilha diferente das demais. Esta diferen ̧a ́ incorporada no momento magn ́tico (spin) c e e da ilha defeituosa, sendo muitos casos estudados, inclusive o caso especial no qual a ilha est ́ ausente (vacˆncia). N ́s mostramos que sobre os v ́rtices adjacentes da na- a a o e noilha “malformada” existe um par de cargas magn ́ticas opostas. Tamb ́m obtivemos e e o potencial intera ̧ ̃o efetivo entre as excita ̧oes elementares (um par de monopolos de ca c ̃ Nambu e suas cordas) com a ilha defeituosa, sendo um problema envolvendo quatro cargas magn ́ticas (dois pares de polos opostos) e uma corda. / In this thesis, we study the thermodynamics and structural defects effects in artificial spin ice systems, by mean of computer simulations in square lattices. In the case of ther- modynamics, we give emphasis to the effects of temperature on elementary excitations: the Nambu magnetic monopoles and their strings. By using Monte Carlo techniques, we obtain the specific heat, the density of charges and the average separation of a pair of charges as a function of temperature. Our calculations show that the specific heat and average separation of a pair of charges exhibit a sharp peak and global maximum, respectively, at the same temperature Tc = 7, 2 D/kB , where D is the strength of the dipolar interaction and kB is the Boltzmann constant. Analysing the dependence of these quantities with the size of the system, we verify a logarithmic growth of the ma- ximum amplitude of the specific heat, Cmax and the avarege separation, dmax , with the increasing of system’s size. Then, our results suggest that completely isolated charges could be found only at thermodynamic limit. However, for temperatures T ≥ Tc the system exibits a phase with separated monopoles despite of the maximun separation, dmax , not exceed a few lattice spacings for viable artificial materials. In the second part of this thesis, we study the case where the lattice is building with a structural defect such as a defective island. This is done by considering a square array of islands containing only one island different from all others. This difference is incorporated in the magnetic moment (spin) of the “imperfect” island and several cases are studied, including the special situation in which this distinct spin is zero (vacancy). We show that the two extreme points of a defective island behave like two opposite magnetic charges. Then, the effective interaction between the elementary excitations (a pair of Nambu monopoles and their string) with the defective island is a problem involving four magnetic charges (two pairs of opposite poles) and a string.

Filmes finos de BN foram depositados em uma ou duas camadas, em temperaturas entre a temperatura ambiente e 400oC, por deposição a vapor de átomos de boro sobre substratos de Si (111) ou Si (100), com irradiação simultânea de íons de argônio e/ou nitrogênio. A energia de íons variou de 400 a 1000 eV, e a razão de chegada ARR(N/A), definida pela razão do fluxo de partículas atômicas de nitrogênio relativa ao fluxo de átomos de boro transportados ao substrato, de 0,3 a 3,1. A pressão de gás na câmara de vácuo foi mantida a 1,6 x 10-2 Pa durante o processo de deposição. As amostras assim depositadas foram analisadas através de absorção no infravermelho, difração de raios-X e microscopia óptica. Todas as amostras apresentaram dois picos de BN hexagonal (h-BN) em 780 e 1370 cm-1 nos espectros de absorção e algumas, um pico de BN cúbico (c-BN) em 1070 cm-1. Estes picos foram analisados com os parâmetros de deposição, tais como temperatura de substrato, espessura nominal (En), momentum transferido por íons aos átomos depositados (MTA) e bombardeamento prévio do substrato com íons de argônio (BP). Foi verificado que a formação de c-BN nos filmes depende fortemente dos parâmetros En, MTA e BP. Os limiares da formação de c-BN encontrados para estes parâmetros são explicados em termos de: tensão compressiva, mobilidade de átomos no filme e rendimento de sputtering. / Thin BN films were deposited in one or two layers at temperatures from room temperature to 400oC, using boron vapor deposition on Si(111) or Si(100) substrates with simultaneous irradiation by nitrogen and/or argon ions (ion energy ranges from 400 to 1000 eV). The arrival rate ratio ARR(N/B), defined as the ratio of the flux of incident atomic nitrogen particles relative to the flux of evaporated boron atoms transported to the substrate, extends from 0.3 to 3.1. The gas pressure in the vacuum chamber was maintained at 1,6 x 10-2 Pa during the deposition. The samples deposited in this manner were analyzed through different characterization techniques such as infrared absorption, X-ray diffraction, and optical microscopy. Several samples presented two peaks of hexagonal BN (h-BN) at 780 and 1370 cm-1 in their IR spectra and a few samples, a peak of cubic BN (c-BN) at 1070 cm-1. These peaks were analyzed in terms of: substrate temperature, nominal thickness (En), momentum transferred from the ions to the boron atoms (MTA), and previous bombardment of the substrate by argon ions (BP). The formation of c-BN in those films was verified and it shows a strong relation onto depend strongly on the parameters En, MTA, and BP. The thresholds of the c-BN formation found for those parameters are explained in terms of compressive stress, atom mobility and sputtering efficiency.

Investigamos as propriedades de baixa temperatura do modelo de Heisenberg unidimensional de spin 1 desordenado, com flutuações geométricas nos acoplamentos induzidas por sequências aperiódicas e determinísticas. Escolhemos duas sequências com propriedades distintas, a sequência de Fibonacci e a sequência 6-3. Nosso objetivo é entender como essas flutuações geométricas modificam a física da fase de Haldane, que corresponde ao estado fundamental da cadeia de spin 1 uniforme. Introduzimos deferentes adaptações do grupo de renormalização de desordem forte (SDRG) de Ma, Dasgupta e Hu, que tem sido amplamente usado no estudo de cadeias de spin aleatórias. Usamos ainda simulações numéricas de Monte Carlo quântico e do grupo de renormalização da matriz densidade para confirmar as previsões do SDRG, assim como estudar as propriedades do estado fundamental, conforme a modulação se torna mais forte. Não encontramos uma transição de fase para a cadeia modulada pela sequência de Fibonacci, enquanto para a cadeia modulada pela sequência 6-3 encontramos uma transição para uma fase sem gap, dominada pela aperiodicidade, similar àquela encontrada na cadeia XXZ de spin 1/2. Mostramos que abordagens que preveem o mesmo comportamento qualitativo na cadeia aleatória de spin 1 podem levar a previsões qualitativamente incompatíveis na cadeia aperiódica. / We investigate the low-temperature properties of the one-dimensional spin-1 Heisenberg model with geometric fluctuations induced by aperiodic but deterministic coupling distributions, involving two parameters. We focus on two aperiodic sequences, the Fibonacci sequence and the 6-3 sequence. Our goal is to understand how these geometric fluctuations modify the physics of the (gapped) Haldane phase, which corresponds to the ground state of the uniform spin-1 chain. We utilize different adaptations of the strong-disorder renormalization-group (SDRG) scheme of Ma, Dasgupta and Hu, widely employed in the study of random spin chains, supplemented by quantum Monte Carlo and density-matrix renormalization-group numerical calculations, to study the nature of the ground state as the coupling modulation is increased. We find no phase transition for the Fibonacci chain, while we show that the 6-3 chain exhibits a phase transition to a gapless, aperiodicity-dominated phase similar to that found for the aperiodic spin-1/2 XXZ chain. We show that approaches providing the same qualitative behaviour in the random spin-1 chain may lead to qualitatively incompatible predictions in aperiodic chain.

A Frutalina é uma proteína tetramérica ligante de carboidratos obtida através de sementes Artocarpus incisa. Os interesses biomédicos da Frutalina estão em sua alta afnidade de ligação por carboidratos presentes em algumas células tumorais específicas. Até agora, nenhum estudo teórico computacional foi realizado para investigar as características de ligação da Frutalina. Neste trabalho, através de um estudo multidisciplinar, investigamos as propriedades de ligação e óticas da Frutalina com carboidratos. Utilizamos um modelo-corte teórico, considerando apenas o sítio ativo de ligação com o carboidrato construído com o auxílio de docking molecular e mecânica molecular clássica. As energias de ligação são obtidas através de uma abordagem quântica ab initio all electron, dentro da Teoria do Funcional da Densidade (DFT), no espaço recíproco que combina o método Projector Augmented Waves (PAW) e a dinâmica molecular de Car-Parrinello (CP). Uma metodologia Hartree-Fock (HF) semi-empírica é utilizada para obter as propriedades óticas. A investigação deste problema muito complexo pode ser dividido em seis etapas principais: a) estudamos as propriedades estruturais da proteína para avaliar a sua mobilidade e escolhemos um conjunto de dados de raios-X para descrever o sistema; b) aplicamos a técnica de docking molecular para ligar quatro carboidratos ( alfa-metil-D-galactose, beta-D-galactose, O1-metil-manose e alfa-metil-D-glucopiranose) na proteína; c) otimizamos a geometria do sistema lectina-carboidrato utilizando mecânica molecular clássica; d) criamos o modelo-corte ; e) investigamos as propriedades óticas utilizando HF; f) estudamos as propriedades eletrônicas do sistema proteína-carboidrato e calculamos energias de ligação através do cálculo DFT. O modelo aqui proposto, além de apresentar uma adequada concordância com dados experimentais, abre a possibilidade de investigar propriedades eletrônicas através de uma abordagem quântica estado da arte na área de estrutura eletrônica. / Frutalin is a tetrameric carbohydrate-binding protein obtained from breadfruit seeds. Biomedical interest on Frutalin comes from the high afinity exhibited by these molecules toward carbohydrates expressed by specific tumor cells. So far, no theoretical computational studies have been carried out to investigate the binding characteristics of frutalin, which is probably due to the large number of atoms that should be considered for in silicon calculations. We investigate the binding of frutalin and optical properties with specific carbohydrate molecules using a theoretical cutmodel considering only the carbohydrate binding site. This model has been constructed with the aid of molecular docking and classical molecular mechanics. We use the ab initio all electron reciprocal space Projector Augmented Waves (PAW) method and the Car-Parrinello scheme as embodied in the CP-PAW code to obtain the binding energies. To evaluate the optical properties, we employed the Hartree-Fock Semi-empirical ZINDO method from the Materials Studio 4.0 computational package. The investigation of this very complex problem can be divided into 6 main steps. Firstly, we study the structural properties of the protein to evaluate its mobility and we choose a x-ray data to describe reliably the system. In the second step, we performed molecular docking to link up four carbohydrates (alpha-methyl-D-galactoside, beta-D-galactoside, O1-methyl-mannose and methyl-alpha-D-glucopyranoside) in the protein. We optimize the geometry of the system lectin-carbohydrate using molecular mechanics in the third step. In the fourth step, we created the cutmodel based on the final geometries obtained in the previous step. In the fifth and sixth steps we investigate the quantum interaction of the protein with each carbohydrate. Our theoretical results are compared with available measurements in each step. The study of the interaction between the active binding site and carbohydrates allows us to demonstrate that our methodology is well suited to predict the electronic properties of the system.

Esta tese trata do Efeito Rashba ou interação spin- órbita em nanoestruturas semicondutoras de materiais do tipo IV-VI. Os materiais semicondutores do tipo IV-VI apresentam uma estrutura de múltiplos vales e uma forte interação spin-órbita, sendo bons candidatos para aplicações em spintrônica. As energias dos estados quantizados para eletrons confinados em poços quânticos assimétricos crescidos nas direções [11