CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de NÃvel Superior / O SrAlF5 foi considerado por muito tempo um dos raros fluoretos cristalinos ferroelÃtricos, pertencendo ao grupo espacial polar I4. Entretanto, recentes resultados de difraÃÃo de raios-X sugerem que a estrutura correta seria centrossimÃtrica (I41/a). Medidas da constante dielÃtrica e condutividade iÃnica foram realizadas em monocristais de SrAlF5, ao longo das direÃÃes [100] e [001], como funÃÃo da freqÃÃncia (10 Hz a 10 MHz) e temperatura (300 a 800 K). A condutividade ac mostrou uma dependÃncia de lei de potÃncia da forma ?n, com 0.6 < n[100] < 0.9 e 0.8 < n[001] < 1 na parte real da condutividade em altas freqÃÃncias. Uma transiÃÃo de fase foi observada em torno de 700 K com considerÃvel histerese tÃrmica nas medidas da parte real da constante dielÃtrica e da condutividade. A condutividade iÃnica varia em torno de quatro ordens de magnitude na faixa de temperatura investigada e mostra vÃrias regiÃes com uma dependÃncia do tipo Arrhenius com energias de ativaÃÃo entre 0.2 e 1.32 eV. Como a ferroeletricidade à ausente na estrutura I41/a, a existÃncia de um centro de inversÃo foi investigada atravÃs de espectroscopia vibracional. Assim, os monocristais de SrAlF5 foram medidos pelas espectroscopias de espalhamento Raman polarizado e refletÃncia no infravermelho. Os resultados, discutidos com base na anÃlise de grupo fator das estruturas propostas e de outros membros da famÃlia ABF5, favorecem uma estrutura centrossimÃtrica. / O SrAlF5 foi considerado por muito tempo um dos raros fluoretos cristalinos ferroelÃtricos, pertencendo ao grupo espacial polar I4. Entretanto, recentes resultados de difraÃÃo de raios-X sugerem que a estrutura correta seria centrossimÃtrica (I41/a). Medidas da constante dielÃtrica e condutividade iÃnica foram realizadas em monocristais de SrAlF5, ao longo das direÃÃes [100] e [001], como funÃÃo da freqÃÃncia (10 Hz a 10 MHz) e temperatura (300 a 800 K). A condutividade ac mostrou uma dependÃncia de lei de potÃncia da forma ?n, com 0.6 < n[100] < 0.9 e 0.8 < n[001] < 1 na parte real da condutividade em altas freqÃÃncias. Uma transiÃÃo de fase foi observada em torno de 700 K com considerÃvel histerese tÃrmica nas medidas da parte real da constante dielÃtrica e da condutividade. A condutividade iÃnica varia em torno de quatro ordens de magnitude na faixa de temperatura investigada e mostra vÃrias regiÃes com uma dependÃncia do tipo Arrhenius com energias de ativaÃÃo entre 0.2 e 1.32 eV. Como a ferroeletricidade à ausente na estrutura I41/a, a existÃncia de um centro de inversÃo foi investigada atravÃs de espectroscopia vibracional. Assim, os monocristais de SrAlF5 foram medidos pelas espectroscopias de espalhamento Raman polarizado e refletÃncia no infravermelho. Os resultados, discutidos com base na anÃlise de grupo fator das estruturas propostas e de outros membros da famÃlia ABF5, favorecem uma estrutura centrossimÃtrica.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Este trabalho apresenta os resultados obtidos dos estudos nos cristais da famÃlia dos comÂpostos Pb805(XO4)2 com X = V e As. VÃrias tÃcnicas experimentais foram utilizadas para investigar sua seqÃÃncia de transiÃÃes de fase. à temperatura ambiente, o sistema cristalino do Pb805(AsO4)2 à monoclÃnico de faces centradas pertencente ao grupo espacial C2/m (C32h), com quatro molÃculas por cela unitÃria (Z=4). Medidas de espalhamento Raman foram reaÂlizadas neste composto para obter uma descriÃÃo dos fÃnons à temperatura ambiente e sua variaÃÃo com a temperatura no intervalo de 300 K a 773 K. Observamos que o Pb805(AsO4)2 aÂpresenta uma transiÃÃo estrutural à aproximadamente 500 K, a qual nÃo foi reportada anteriorÂmente na literatura. A espectroscopia Raman, microscopia de polarizaÃÃo e calorimetria difeÂrencial por varredura (DSC) foram utilizadas para estudar a evoluÃÃo tÃrmica e estrutural dos fÃnons do Pb805(VO4)2. Este composto apresenta uma transiÃÃo de fase de segunda ordem a 426 K e uma de primeira ordem em tomo de 523 K. Medidas de microscopia de polarizaÃÃo de domÃnios mostram a presenÃa de dois tipos de domÃnios: um em forma de cunha ou V e outro em forma de linhas. Uma nova transiÃÃo de fase foi identificada a baixas temperaturas (231 K), sendo o primeiro deste tipo de transformaÃÃes num composto desta famÃlia.

FundaÃÃo de Amparo à Pesquisa do Estado do Cearà / CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / à feita uma anÃlise da teoria de Avdeev-Chizhov para os campos tensoriais anti-simÃtricos de matÃria em um espaÃo-tempo curvo. Mostra-se que em um cenÃrio desse tipo, assim como no espaÃo de Minkowski, a teoria de Avdeev-Chizhov pode ser formulada como uma teoria do tipo ??4 para um campo "auto-dual complexo". Verifica-se que isto simplifica em muito o estudo dos campos de matÃria em um espaÃo-tempo com curvatura. Calculamos o tensor momentum-energia e, no final, resolvemos as equaÃÃes de Einstein para o campo de matÃria em um espaÃo-tempo do tipo Schwarzschild. / à feita uma anÃlise da teoria de Avdeev-Chizhov para os campos tensoriais anti-simÃtricos de matÃria em um espaÃo-tempo curvo. Mostra-se que em um cenÃrio desse tipo, assim como no espaÃo de Minkowski, a teoria de Avdeev-Chizhov pode ser formulada como uma teoria do tipo ??4 para um campo "auto-dual complexo". Verifica-se que isto simplifica em muito o estudo dos campos de matÃria em um espaÃo-tempo com curvatura. Calculamos o tensor momentum-energia e, no final, resolvemos as equaÃÃes de Einstein para o campo de matÃria em um espaÃo-tempo do tipo Schwarzschild.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de NÃvel Superior

O estudo teórico do efeito magnetocalórico no composto La(FexSi1-x )13 tornouse muito importante, tendo em vista que experimentos recentes revelaram que este composto apresenta grandes valores para a variação isotérmica da entropia (&#916;S) e para a variação adiabática da temperatura (&#916;Tad), que são as grandezas utilizadas para caracterizarem o poder de refrigeração magnética de um composto magnético. Estudamos o efeito magnetocalórico do composto La(FexSi1-x)13, propondo um modelo teórico simples, a uma única banda e a uma única subrede. Tratamos a desordem do sistema com uma aproximação do potencial coerente (CPA)de interesse para obter a função de Greene, com isso, determinar as grandezas termodinâmicas relevantes. Conseguimos uma boa concordância entre os resultados teóricos e os dados experimentais. Nesta dissertação, também estudamos o efeito da adição de hidrogênio nas propriedades magnetocalóricas do composto La(FexSi1-x)13. Os resultados teóricos obtidos para o composto La(FexSi1-x)13Hy , também estão em acordo com os dados experimentais. / The study of the magnetocaloric effect of the compound La(FexSi1-x)13 became very important, once recent experiments revealed that this compound exhibits great values of the isothermal entropy change (&#916; S) and the adiabatic temperature change(&#916;Tad), which are the quantities used to characterize the power of refrigeration of any compound. We studied the magnetocaloric effect of the compound La(FexSi1-x)13 , using a simple theoretical model, in which only one band and only one sublattice are considered. We treated the disorder of the system with then on diagonal Coherent Potential Approximation (CPA). We got a good agreement between our theoretical calculations and experimental data. We also studied the effect of the addition of hydrogen on the magnetocaloric properties of the compound La(FexSi1-x)13. We also found very satisfactory theoretical results for the composition La(FexSi1-x)13Hy , compared with the experimental data.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Nesta dissertação, calculamos as propriedades magnéticas e termodinâmicas e o efeito magnetocalórico em compostos do tipo Gd(A1-xBBx), onde A e B são elementos não magnéticos. Para tal finalidade, usamos um modelo hamiltoniano de spins localizados, incluindo o acoplamento com um campo magnético externo. A interação spin-spin é tratada na aproximação de campo molecular. O parâmetro de interação de troca indireta entre os spins localizados é calculado como uma função da concentração de impurezas. Para esse fim, usamos um modelo no qual a desordem química é tratada na aproximação do potencial coerente. Aplicamos o modelo para estudar o efeito magnetocalórico nos compostos Gd(Zn1-x Cdx) e Gd (Pd1-xRHx). As variações adiabáticas da temperatura e as variações isotérmicas da entropia calculadas para variações de campo magnético estão em bom acordo com os dados experimentais. / In this work we calculated the magnetic and thermodynamic properties as well as the magnetocaloric effect in the compounds Gd(A1&#8722;xBBx), where A and B are non-magnetic impurities. For this purpose, we use a model Hamiltonian of interacting spin including the coupling with an external magnetic field. The spin-spin interaction is treated in the molecular field approximation. The indirect exchange interaction parameter between localized spins is calculated as a function of the impurity concentration. To this end we use a model in which the disorder is treated in the coherent potential approximation. We apply the model to study the magnetocaloric effect in the compounds Gd(Zn1&#8722;xCdx) and Gd(Pd1&#8722;xRhx). The calculated adiabatic temperature changes and isothermal entropy changes upon magnetic field variations are in good agreement with the available experimental data.

O estudo teórico do efeito magnetocalórico no composto La(FexSi1-x )13 tornouse muito importante, tendo em vista que experimentos recentes revelaram que este composto apresenta grandes valores para a variação isotérmica da entropia (&#916;S) e para a variação adiabática da temperatura (&#916;Tad), que são as grandezas utilizadas para caracterizarem o poder de refrigeração magnética de um composto magnético. Estudamos o efeito magnetocalórico do composto La(FexSi1-x)13, propondo um modelo teórico simples, a uma única banda e a uma única subrede. Tratamos a desordem do sistema com uma aproximação do potencial coerente (CPA)de interesse para obter a função de Greene, com isso, determinar as grandezas termodinâmicas relevantes. Conseguimos uma boa concordância entre os resultados teóricos e os dados experimentais. Nesta dissertação, também estudamos o efeito da adição de hidrogênio nas propriedades magnetocalóricas do composto La(FexSi1-x)13. Os resultados teóricos obtidos para o composto La(FexSi1-x)13Hy , também estão em acordo com os dados experimentais. / The study of the magnetocaloric effect of the compound La(FexSi1-x)13 became very important, once recent experiments revealed that this compound exhibits great values of the isothermal entropy change (&#916; S) and the adiabatic temperature change(&#916;Tad), which are the quantities used to characterize the power of refrigeration of any compound. We studied the magnetocaloric effect of the compound La(FexSi1-x)13 , using a simple theoretical model, in which only one band and only one sublattice are considered. We treated the disorder of the system with then on diagonal Coherent Potential Approximation (CPA). We got a good agreement between our theoretical calculations and experimental data. We also studied the effect of the addition of hydrogen on the magnetocaloric properties of the compound La(FexSi1-x)13. We also found very satisfactory theoretical results for the composition La(FexSi1-x)13Hy , compared with the experimental data.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Nesta dissertação, calculamos as propriedades magnéticas e termodinâmicas e o efeito magnetocalórico em compostos do tipo Gd(A1-xBBx), onde A e B são elementos não magnéticos. Para tal finalidade, usamos um modelo hamiltoniano de spins localizados, incluindo o acoplamento com um campo magnético externo. A interação spin-spin é tratada na aproximação de campo molecular. O parâmetro de interação de troca indireta entre os spins localizados é calculado como uma função da concentração de impurezas. Para esse fim, usamos um modelo no qual a desordem química é tratada na aproximação do potencial coerente. Aplicamos o modelo para estudar o efeito magnetocalórico nos compostos Gd(Zn1-x Cdx) e Gd (Pd1-xRHx). As variações adiabáticas da temperatura e as variações isotérmicas da entropia calculadas para variações de campo magnético estão em bom acordo com os dados experimentais. / In this work we calculated the magnetic and thermodynamic properties as well as the magnetocaloric effect in the compounds Gd(A1&#8722;xBBx), where A and B are non-magnetic impurities. For this purpose, we use a model Hamiltonian of interacting spin including the coupling with an external magnetic field. The spin-spin interaction is treated in the molecular field approximation. The indirect exchange interaction parameter between localized spins is calculated as a function of the impurity concentration. To this end we use a model in which the disorder is treated in the coherent potential approximation. We apply the model to study the magnetocaloric effect in the compounds Gd(Zn1&#8722;xCdx) and Gd(Pd1&#8722;xRhx). The calculated adiabatic temperature changes and isothermal entropy changes upon magnetic field variations are in good agreement with the available experimental data.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de NÃvel Superior / Nesta tese apresentamos o estudo teÃrico de transporte eletrÃnico de dispositivos moleculares em dois problemas distintos. No primeiro, comparamos medidas via microscopia de tunelamento (STM) com cÃlculos de primeiros princÃpios onde a tensÃo aplicada em uma mono camada de molÃculas auto-montadas, denominadas: 5-(4-piridina)-1,3,4-oxadiazol-2-tiol (HPYT) e 5-(4-fenil)-1,3,4-oxadiazol-2-tiol (HPOT) mostram a distribuiÃÃo local de carga. Essas molÃculas sÃo depositadas sobre um substrato de ouro tipo (1 1 1). A formaÃÃo destas camadas moleculares foi confirmada por medidas de STM. CÃlculos baseados na teoria do funcional da densidade (DFT) foram realizados para obter a conformaÃÃo mais estÃvel da interaÃÃo molÃcula/substrato. Verificamos uma grande semelhanÃa entre os resultados teÃricos e as medidas de imagem de STM. A partir desta comparaÃÃo, sugerimos que o Ãtomo de enxofre na molÃcula HPYT e HPOT està ligado à superfÃcie de ouro por uma ligaÃÃo direta à um Ãnico Ãtomo de ouro. Para descrever a corrente de tunelamento ao longo da mono camada molecular sobre a superfÃcie de Au (1 1 1) foi proposto um modelo quÃntico baseado na tÃcnica de equaÃÃo mestra. NÃs investigamos tambÃm, propriedades de transporte de spin em uma cadeia de poliacetileno (como ponte) acoplada à uma nano fita de carbono tipo zigue-zague (ZGNRs) funcionando como eletrodos. Os cÃlculos de transporte foram efetuados usando tÃcnica de funÃÃes de Green fora do equilÃbrio (NEGF), combinada com a teoria do funcional da densidade (DFT). Trabalhos anteriores demonstraram que as ZGNRs exibem um ordenamento antiferromagnÃtico (AF) e meia-metalicidade nos estados provenientes da borda, que podem ser destruÃdos com aplicaÃÃo de um forte campo elÃtrico externo. Neste trabalho, nÃs demonstramos que a ligaÃÃo entre a ponte molecular e Ãtomos nÃo-equivalentes de carbono (A/B) na sub rede de grafeno ZGNRs pode ocorrer de duas formas produzindo um sistema metÃlico ou semicondutor fortemente dependente do acoplamento local. Ao considerar o anel de carbono onde a cadeia està ligada, uma ligaÃÃo se assemelha a uma ligaÃÃo para no benzeno, enquanto a outra ligaÃÃo à semelhante a uma ligaÃÃo meta. Estas geometrias geram transmissÃo eletrÃnica distinta, que pode ser controlada sob um campo elÃtrico transversal.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Atualmente a biomassa tem sido utilizada como fonte renovÃvel para a geraÃÃo de energia, atravÃs de sua combustÃo, e para a produÃÃo de carvÃo e biocombustÃveis. Esta DissertaÃÃo tem como proposta o aproveitamento alternativo de biomassa para a produÃÃo de novos materiais carbonÃceos, buscando entender suas propriedades e, desta forma, vislumbrar novas aplicaÃÃes. A obtenÃÃo destes (nano)materiais foi realizada dentro dos conceitos da produÃÃo sustentÃvel de materiais. Desta forma, utilizou-se a metodologia de carbonizaÃÃo hidrotÃrmica (HTC) e resÃduos da biomassa (quitosana) como fonte precursora para a preparaÃÃo dos (nano)materiais. Os (nano)materiais obtidos (carbono hidrotÃrmico) a partir das diferentes preparaÃÃes, variando-se o tempo e a temperatura da carbonizaÃÃo, foram caracterizados quanto à sua estrutura, morfologia, composiÃÃo e textura. Os diferentes carbonos hidrotÃrmicos preparados apresentaram baixo ordenamento estrutural, caracterÃstico de carbono amorfo. Em relaÃÃo à composiÃÃo, os teores de carbono aumentam com a elevaÃÃo do tempo e da temperatura atingindo um patamar em aproximadamente 55 %. Por outro lado, os teores de nitrogÃnio permanecem entre 5 e 6 %, independente dos parÃmetros de preparaÃÃo. Adicionalmente, grupos funcionais hidroxila, Ãcidos carboxÃlicos, aminas e amidas ainda permanecem ou sÃo gerados em na superfÃcie do material. Os carbonos hidrotÃrmicos apresentam partÃculas da ordem de mÃcrons com morfologia de placas irregulares constituÃdas de agregados de nanopartÃculas e possuem Ãreas superficiais no intervalo de 60-290 m2/g, dependendo dos parÃmetros de sÃntese. AlÃm disso, a quitosana e o carbono hidrotÃrmico foram pirolisados visando comparÃ-los do ponto de vista estrutural, composicional, morfolÃgico e textural. A pirÃlise do carbono hidrotÃrmico promoveu a formaÃÃo de uma estrutura do tipo grafÃtica, porÃm muito defeituosa. A porcentagem em carbono dos produtos aumentou com o incremento da temperatura de pirÃlise, corroborando com os resultados de FTIR, nos quais sugerem a perda dos grupos funcionais. Aproximadamente 7 % de nitrogÃnio continuam inseridos na estrutura apÃs o tratamento tÃrmico, gerando, desta forma, um material carbonÃceo dopado com nitrogÃnio. A pirÃlise do carbono hidrotÃrmico a 600 oC levou a um produto com Ãrea superficial de aproximadamente 420 m2/g sendo sete vezes maior que a Ãrea de seu precursor. A morfologia das partÃculas nÃo foi drasticamente modificada, porÃm observa-se a formaÃÃo macroporos. Na pirÃlise direta da quitosana, o aumento da temperatura tambÃm acarreta na formaÃÃo de uma estrutura do tipo grafÃtica, passando por um intermediÃrio de baixo ordenamento estrutural. A conversÃo em carbono nÃo foi de 100 %, uma vez que se observou perda de material por volatilizaÃÃo durante as reaÃÃes. A Ãrea superficial foi de 82 m2/g quando a pirÃlise foi realizada a 300 oC e aproximadamente nula para maiores temperaturas. Dadas Ãs caracterÃsticas dos nanomateriais produzidos estes poderÃo ser aplicados como suporte para catalisadores, novos adsorventes e em agricultura.