Made available in DSpace on 2015-03-26T13:35:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1289687 bytes, checksum: 1760c5305e12b5504a52ff55f7e9035d (MD5) Previous issue date: 2008-02-15 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / We study Heisenberg model of classical spins lying on the toroidal support. The isotropic regime is characterised by a fractional soliton solution. Whenever the torus size is very large, R &#8594; &#8734;, its charge equals unity and the soliton effectively lies on a infinite cylinder. However, for R = 0 the spherical geometry is recovered and we obtain that configuration and energy of a soliton lying on a sphere. Vortex-like configurations are also supported: in a ring torus (R > r) such excitations present no core where energy could blow up. At the limit R &#8594; &#8734; we are effectively describing it on an infinite annulus (or cylinder, equivalently), where the spins appear to be practically parallel to each other, yielding no net energy. On the other hand, in a horn torus (R = r) a singular core takes place, while for R < r (self- intersecting spindle torus) two such singularities appear. If R is further diminished until vanish we recover vortex configuration on a sphere. Other formal solutions, without topological stability, are obtained and discussed with some details. / Estudamos o modelo de Heisenberg para spins clássicos no suporte toroidal. O regime isotrópico é caracterizado por uma solução solitônica fracionária. Quando o tamanho do toro é muito grande, R &#8594; &#8734;, sua carga se iguala à unidade e o sóliton efetivamente se comporta como no caso do cilindro infinito. Entretanto, para R = 0 a geometria esférica é recobrada e obtemos a configuração e a energia de um sóliton numa esfera. Configurações tipo vórtice também são suportadas: num ring torus (R > r) tais excitações não apresentam caroço onde a energia poderia divergir. No limite R &#8594; &#8734;estamos efetivamente descrevendo-o em um annulus infinito (ou cilindro, equivalentemente), onde os spins aparecem praticamente paralelos um ao outro, não tendo energia líquida. Por outro lado, em um horn torus (R = r) um caroço singular toma lugar, enquanto para R < r (self-intersectind spindle torus) duas singularidades deste tipo aparecem. Se R é diminuído até se anular, recuperamos a configuração de vórtice na esfera. Outras soluções formais, sem estabilidade topológica, são obtidas e discutidas com alguns detalhes.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:35:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2893346 bytes, checksum: 9ae656930afe35b3a72cddee0c2cc87c (MD5) Previous issue date: 2009-05-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The epitaxial growth technique by molecular beams (Molecular Beam Epitaxy &#8211; MBE) can be considered as one of the most important for obtaining thin fine films, heterostructures and nanostructures nowadays, allowing the production of high quality layers, and it also allows the in situ monitoring of process through several techniques of characterization. This work presents the project, the construction and the initial tests of a MBE system for the growing of compounds containing cadmium, tellurium, manganese and zinc. The work shows a bibliographic revision of the main types of epitaxy, some of the main techniques of growth, the basic principles of vacuum technology and the necessary tools to the construction of the system. The detailed project of the system and its main components represented. Finally, the functioning tests of the vacuum systems, the effusion cells, the system of controlling and automation and the results obtained with the first obtained samples represented. The total cost of the system in the current configuration is approximately R$150.000 which is about as less as one fourth of one commercial system with approximately the same characteristics. / A técnica de crescimento epitaxial por feixes moleculares (Molecular Beam Epitaxy &#8211; MBE) pode ser considerada como uma das mais importantes para a obtenção de filmes finos, heteroestruturas e nanoestruturas nos dias atuais, permitindo a obtenção de filmes de excelente qualidade, além de permitir o acompanhamento do crescimento in situ através de diversas técnicas de caracterização. Este trabalho aborda o projeto, a construção e os testes iniciais de um sistema de MBE para o crescimento de compostos contendo Cádmio, Telúrio, Manganês e Zinco. O trabalho apresenta uma revisão bibliográfica dos principais tipos de epitaxia, algumas das principais técnicas de crescimento, princípios básicos da tecnologia de vácuo e os instrumentos necessários à construção do sistema. É apresentado o projeto detalhado do sistema e seus principais componentes. Finalmente, descrevem-se os testes de funcionamento do sistema de vácuo, das células de efusão, o sistema de controle e automatização e os resultados obtidos com as primeiras amostras obtidas. O custo total do sistema na configuração atual é de aproximadamente R$ 150.000, cerca de 4 vezes menor que o de um sistema comercial com aproximadamente as mesmas características.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:35:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 4918198 bytes, checksum: d8295a3e9f68661e7fe4f267ae5aa01d (MD5) Previous issue date: 2010-04-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The presence of nuclear radiation detectors is extremily important in various industries such as medical, astronomy and of national security. There are many types of detectors. However, the detector constructed with CdTe and CdZnTe semiconductor films has become very popular due to some characteristics as convenience, density, energy resolution and for having the possibility of operating at room temperature. In this work, a review of nuclear radiation detectors is made, especially those built with semiconductor. Here are also presented structural, superficial and electric characterization methods to inform which type of sample is the most viable for such purpose. We also present in this work the results of the of CdTe films growth using HotWall Epitaxy technique (HWE) in temperatures from 150 C and 250 C over Si (111), simple glass and glass covered with tin oxide with fluorine . It is also presented the results ofcharacterization of CdTe films by x-ray diffraction and electrical characterization by curves I x V. / A presença de detectores de radiação nuclear é de extrema importância em várias indústrias como, por exemplo, a médica, a astronômica e de segurança nacional. Existem inúmeros tipos de detectores. Um deles, o detector construído com ligas semicondutoras de CdTe e CdZnTe, tem se tornado bastante popular devido às características peculiares como: praticidade, densidade, resolução energética e pela possibilidade de operarem a temperatura ambiente. Neste trabalho, faremos uma revisão de detectores de radiação nuclear, especialmente dos construídos com semicondutores. Apresentamos também métodos de caracterização estrutural, superficial e elétrica de amostras a fim de informar qual tipo de amostra é a mais viável para tal finalidade. Mostramos os resultados do crescimento de filmes espessos de CdTe, utilizando a técnica de Epitaxia de Paredes Quentes (HWE) nas temperaturas de 150 C e 250 C sobre Si (111), vidro simples e vidro coberto com óxido de estanho dopado com flúor. São também apresentados os resultados de caracterização dos filmes de CdTe por difração de raios-X e caracterização elétrica através de curvas I x V do filme.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:35:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1691868 bytes, checksum: 62324ed588f110298d6a2dc7a9e33ca9 (MD5) Previous issue date: 2011-07-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Phase transitions into absorbing states, configurations from which the system can not escape, are currently a topic in the frontier of nonequilibrium Statistical Physics. Along with a growing interest in phase transitions on complex topologies, there are still many problems being investigated in regular networks, such as the effects of quenched disorder, diffusion, etc. In recent decades, complex networks have been a subject of increasing interest in the scientific community due to the fact that they describe a wide diversity of systems of both technological and intellectual relevance. Gathering the huge size and dynamic nature of real complex networks, the Statistical Physics approach has proven to be very convenient because of its connection with graph theory and the possibility of characterizing the macroscopic phenomena emerging in terms of the dynamics of the basic elements composing the system. In the first part of this dissertation, we have performed simulations using the quasi-stationary (QS) method proposed by Oliveira and Dickman for the contact process (CP), the susceptible-infected-susceptible (SIS) and the contact replication process (PRC) models in three dimensions, besides reproducing some results already known in the literature with the QE method. Using this method, we determined, for the first time, the moment ratios of the order parameter for the directed percolation (DP) class in three dimensions. We have also shown that the mean-field exponents for the three-dimensional PRC reported in the literature, are transients observed in the spreading analysis. In the second part, we have investigated the phase transition in a new model, proposed in this dissertation: the threshold contact process (TCP). Analyses were performed on regular and scale-free networks. We show that the TCP belongs to the DP universality class in regular networks. In scale-free networks, we show that the critical exponents for the finite-size scaling analysis of the quasi-stationary density of active sites and for the lifetime are the same obtained for the CP on scale-free networks, both in the heterogeneous mean-field theory, and in the QS simulations. / Transições de fase para estados absorventes, configurações das quais o sistema não pode escapar, são atualmente um tópico na fronteira da física estatística fora do equilíbrio. Concomitantemente com um crescente interesse em tais transições de fase em topologias complexas, ainda há muitos problemas em aberto sendo investigados em redes regulares, tais como os efeitos de desordem congelada, difusão, etc. Nas últimas décadas, redes complexas tem sido alvo de crescente interesse da comunidade científica devido ao fato de estas descreverem uma grande variedade de sistemas que possuem relevância tanto tecnológica quanto intelectual. Levando em conta a natureza dinâmica e o enorme tamanho das redes complexas reais, a abordagem da Física Estatística mostra-se muito conveniente devido a sua ligação com a teoria de grafos e a possibilidade de caracterizar fenômenos macroscópicos emergentes em termos da evolução dinâmica de elementos básicos que compoem o sistema. Na primeira parte desta dissertação, realizamos simulações pelo método quase-estacionário (QE) proposto por Oliveira e Dickman para o processo de contato (PC), para o modelo suscetível-infectado-suscetível (SIS) e para o processo de replicação por contato (PRC), em três dimensões, além de reproduzir alguns resultados já conhecidos pelo método QE. Utilizando este método, foi possível determinar as razões entre momentos dos parâmetros de ordem para a classe da percolação direcionada em três dimensões. Também mostramos que os expoentes de campo médio para o PRC tridimensional relatados na literatura são um transiente observado na análise de espalhamento. Na segunda parte, investigamos a transição de fase em um novo modelo, proposto nesta dissertação: o processo de contato por limiar (PCL). Análises foram realizadas em redes regulares e sem escala. Mostramos que o PCL pertence à classe da percolação direcionada em redes regulares. Em redes sem escala, mostramos que os expoentes críticos da análise de escalonamento de tamanho finito da densidade quase-estacionária de sítios ativos e do tempo de vida são os mesmos que foram obtidos para o PC em redes sem escala, tanto na teoria de campo médio heterogênea, quanto nas simulações QE.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:35:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 8816159 bytes, checksum: bb41a864a72a2d75cf9257b3e80090ca (MD5) Previous issue date: 2012-07-19 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In thin film growth, morphology is one of the most important characteristics. In particular, the appearance of self-assembled three-dimensional structures, characterized by mounds, with origin attributed to barriers that cause an imbalance between up- and downhill currents in stepped surfaces. In this dissertation we study the effects of the introdution of a kinetic barrier that appears when we include the normal diffusion to the substrate in the migration between different planes in the models ofWolf-Villain and Das Sarma-Tamborenea. The aim is to investigate the morphological changes and growth dynamics of interfaces due to this barrier in one and two-dimensional substrates. In our simulations simulations, we observed interfaces with structures characterized by the presence of mounds, with typical morphological patterns observed in films with self-assembled three-dimensional structures, not observed for the WV and DT models without the kinetic barrier. In the WV and DT models with kinetic barrier in d = 1 + 1 and d = 2 + 1 dimensions, we find that the growth exponent goes to 1=2 in the asymptotic limit. We calculate the ascendent and descendent currents between terraces and determine the average flow of particles in steps per site. We observe a descendent current in the steps for both models, approaching an zero value after a long time, where we would expect a balance between upward and downward particle flow and also saturating the width interface. / No crescimento de filmes finos, a morfologia é uma das mais importantes características. Em particular, o aparecimento de estruturas tridimensionais auto-arranjadas, caracterizada por morros, com origem atribuída a barreiras que causam um desequilíbrio entre o fluxo de partículas ascendente e descendente em superfícies com degraus. Nessa dissertação estudamos os efeitos da introdução de uma barreira cinética que aparece quando incluímos a difusão normal ao substrato na migração entre planos diferentes nos modelos de Wolf-Villain (WV) e Das Sarma-Tamborenea (DT). O objetivo é investigar as alterações morfológicas e a dinâmica de crescimento de interfaces devido a essa barreira em substratos unidimensionais e bidimensionais. Em nossas simulações observamos inferfaces com estruturas caracterizadas pela presença de morros, com padrões morfológicos típicos observados em filmes com estruturas tridimensionais auto-arranjadas o que não é observado para os modelos WV e DT, sem a barreira cinética. Nos modelos WV e DT com barreira cinética em d = 1 + 1 e d = 2 + 1 dimensões, encontramos que o expoente de crescimento vai para 1=2 no limite assintótico. Calculamos a corrente ascendente e descendente entre terraços e determinamos o fluxo médio de partículas nos degraus por sítio. Observamos uma corrente descendente nos degraus para ambos os modelos, que se aproxima de um valor nulo após um tempo longo, onde esperamos um equilíbrio entre o fluxo de partículas ascendentes e descendentes e além disso, a saturação da largura da interface.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:35:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1403023 bytes, checksum: a018f8a9517a70e3f44eed507700561d (MD5) Previous issue date: 2013-07-25 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / By performing single molecule stretching experiments with optical tweezers, we have stu- died the DNA interaction with the ligand Hoechst(33258). The mechanical properties of the complexes as a function of ligand concentration were directly determined from these measure- ments by fitting the force versus extension curve to the WormLike Chain model of semiflexible polymers. In addition, the physico-chemical parameters of the interaction were extracted from the persistence length data by using a previously developed two-sites quenched disorder sta- tistical model, allowing the determination of the binding isotherm. This model has allowed us to decouple the two different binding modes present in this system. In particular, it was found that the binding isotherm consists of two Hill-type processes, one non-cooperative and the other strongly cooperative. Finally, DNA condensation due to the interaction with the ligand was also verified and characterized here by analyzing the apparent contour length of the complexes. / Neste trabalho, fizemos experimentos de estiramentos em moléculas únicas com pinça ótica e estudamos a interação do DNA com o ligante Hoechst(33258). As propriedades mecânicas dos complexos formados como uma função da concentracao do ligante, foram diretamente determinadas a partir destas medidas, por ajuste das curvas de forca por extensão pelo modelo da cadeia vermiforme (WLC), de polímeros semiflexíveis. Além disso, os parâmetros físico-químicos da interação foram extraídos dos dados do comprimento de persistência usando um modelo estatístico de desordem de dois sítios previamente desenvolvido, permitindo a obtenção da isoterma de ligação. A aplicação do modelo nos permitiu decompor os dois modos de ligação presentes neste sistema. Em particular, encontramos que a isoterma de ligação consiste de dois processos tipo Hill, um não cooperativo e o outro fortemente cooperativo. Finalmente a condensação do DNA devido a interação com o ligante foi também verificada e caracterizada aqui por análise do comprimento de contorno aparente do complexo.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:35:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1377074 bytes, checksum: 9d0bcaa0daae6ad97072fe3a335f2cad (MD5) Previous issue date: 2007-02-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The quantum Hall effect (QHE) remains the target of an immense research effort twenty six years after its discovery. In fact this phenomenon has been a source of fundamental questions. Among the open problems in the field is the spatial distribution of the electric current in the quantum Hall effect. This question has been in debate since its discovery. Some experimental and theoretical results indicate the Hall current is distributed uniformly across the width of a Hall bar. Contradictorily, other results suggest the current flows mostly in a narrow region along the device s edges. Prominent works by Yahel et al. [PRL 76, 2149 (1996) and PRL 81, 5201 (1998)] shed new lights on the subject by using an experimental technique that came to known as inductive coupling . This method is based on the measurement of the nanovoltage signal induced by an alternating Hall current in a compact coil, carefully positioned above one edge of a Hall bar. It is perhaps the least invasive method available to study the current distribution in the QHE. It remained nonetheless a challenging experiment, as regards the positioning and making of the coil and the measurement of the minute induced voltage. We showed with calculations that it is possible to greatly simplify the aforementioned technique and make it more sensitive and useful by fabricating the coil on the chip containing the Hall bar. The concept was tested experimentally replacing the semiconductor Hall bar with a metal strip whose current distribution is known to be uniform from the electrodynamics. The voltage induced by the current in the metal strip in a nearby coil fits was measured. It fits in precisely, in magnitude and phase, with the values calculated. As our most important contribution, we found out that the presence of a two dimensional electron gas (2DEG), located 200 nm underneath the coil, increases the induced signal by thirty times. The magnitude and phase of the signal indicate it comes mostly from the current induced in the 2DEG by the alternating Hall current. This amplification effect renders a stronger signal with a sample containing a milimetric size Hall bar and a coil with ten turns, conveniently fabricated by simple optical lithography, than the signal measured by Yahel, using a ten times larger Hall bar and a handcrafted coil with 3,000 turns. We speculate that the effect of the 2DEG shall allow the use of our technique to map the current distribution in the QHE and also to study nanoscopic magnetic systems. / O efeito Hall quântico (EHQ) permanece como foco de um imenso esforço de pesquisa vinte e seis anos após sua descoberta. De fato este fenômeno tem levantado uma série de questões fundamentais. Entre os problemas em aberto nesse campo está a distribuição espacial de corrente elétrica durante o efeito Hall quântico. Esta questão tem sido continuamente debatida desde a sua descoberta. Alguns experimentos e modelos teóricos indicam que a corrente se distribui uniformemente pela largura da ponte Hall. Contraditoriamente, outros resultados sugerem que a corrente flui predominantemente nas bordas do dispositivo. Trabalhos importantes de Yahel et al. [PRL 76, 2149 (1996) e PRL 81, 5201 (1998)] trouxeram novas pistas sobre o assunto usando a técnica experimental que ficou conhecida como "acoplamento indutivo . O método é baseado na medida da tensão induzida (da ordem de dezenas de nanovolts) por uma corrente Hall alternada em uma bobina compacta, cuidadosamente posicionada acima de uma das bordas da ponte Hall. Ele é talvez o método menos invasivo disponível para estudar a distribuição de corrente no EHQ. Entretanto, trata-se de uma técnica experimentalmente desafiadora no que se refere ao posicionamento e a fabricação da bobina e a medida tênue da tensão induzida. Mostramos com cálculos que é possível simplificar grandemente a técnica mencionada e fazê-la mais sensível e útil fabricando a bobina no mesmo chip da ponte Hall. O conceito foi testado experimentalmente substituindo a ponte Hall semicondutora por uma tira metálica cuja distribuição de corrente é conhecida a priori da eletrodinâmica. Medimos a tensão induzida pela corrente na tira metálica na bobina vizinha. O resultado ajusta-se perfeitamente, em magnitude e fase, aos valores calculados. Como nossa contribuição mais importante, descobrimos que a presença de uma gás bidimensional de elétrons (2DEG), localizado a 200 nm abaixo da bobina, aumenta o sinal induzido por um fator de trinta. A magnitude e a fase do sinal indicam que ele tem origem na corrente induzida no 2DEG pela corrente Hall alternada. O efeito de amplificação fornece um sinal mais forte em uma amostra contendo uma ponte Hall com dimensão milimétrica e com uma bobina com dez voltas, convenientemente fabricada por litografia óptica, do que o sinal medido por Yahel, usando uma ponte Hall dez vezes maior e uma bobina manufaturada com 3000 voltas. Especulamos que o efeito do 2DEG poderá permitir que a nossa técnica seja usada para mapear a distribuição de corrente no EHQ e também no estudo de sistemas magnéticos com dimensões nanométricas.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:35:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1879397 bytes, checksum: c16c14d3a2ba0d1c37de13950124ee9d (MD5) Previous issue date: 2013-03-06 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In the last decade, the growth of quantum dots has been studied with great interest in order to learn more about the basic physics of zero dimensional confinement and also due to their application in optoelectronic devices. The quantum dot energy levels can be controlled by changing the size, shape and material used, therefore its morphology plays an important role in determination of optical and electronic properties. In this study we used the molecular beam epitaxial technique (MBE) for producing CdMnTe quantum dots on silicon (111) substrates. To produce the samples, substrate temperature, growth time and manganese concentration were varied. The morphological and structural properties of the samples were analyzed by Atomic Force Microscopy (AFM) at the Laboratório Nacional de Nanotecnologia and by x- ray diffraction using the XRD2 beam line of the Laboratório Nacional de Luz Síncrontron (LNLS), in Campinas. The results showed that the substrate temperature influences the size dispersion of the islands, the growth time changes the size and the quality and the concentration of manganese affects mainly the quality of the quantum dots. / Na última década, tem-se estudado com grande interesse o crescimento de pontos quânticos com o intuito de conhecer mais sobre a física básica do confinamento zero dimensional e também devido a sua aplicação em dispositivos óptico-eletrônicos. Os níveis de energia podem ser controlados mudando o tamanho, a forma e o material utilizado, sendo assim a morfologia do ponto quântico desempenha um papel importante na determinação das propriedades ópticas do material estudado. Neste trabalho foi utilizada a técnica de crescimento epitaxial por feixe molecular (MBE) para a produção de pontos quânticos do semicondutor magnético diluído CdMnTe sobre substratos de silício (111). Para a produção das amostras, foram variados a temperatura do substrato, o tempo de crescimento e concentração de manganês. As propriedades morfológicas e estruturais das amostras foram analisadas através de Microscopia de Força Atômica (AFM) no Laboratório Nacional de Nanotecnologia, e através de difração de raios-x utilizando a linha XRD2 do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS), em Campinas. Os resultados mostraram que a temperatura do substrato influencia na dispersão de tamanhos das ilhas, o tempo de crescimento altera o tamanho e a qualidade e a concentração de manganês influencia principalmente a qualidade dos pontos quânticos.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:35:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 8467218 bytes, checksum: 0211f4adc2950da48cc48666acfb1126 (MD5) Previous issue date: 2010-03-12 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In this study, we analyzed the effects of a uniform magnetic field on the electrodeposition of iron quasi-two-dimensional electrolytic cells. We used circular cells - with an outer ring anode and a central point cathode, and rectangular cells - with parallel line electrodes. When a voltage difference is applied between the electrodes of the electrolytic cell, we observed the formation of a ramified aggregate as result of the reduction of the metallic ions. It is believed that the process of mass transport (of ions) giving rise to the deposit is governed mainly by diffusion and migration. However, it has been shown by experiments that the convection in an ultra thin layer of electrolyte, could be driven by two different sources: Coulomb forces due to electrical charges located at the ends of branches, and by buoyancy forces due to concentration gradients that lead to density gradients. The application of a magnetic field induces forces that can changes these transport process. We found that when a magnetic field is applied parallel to the cell, the deposit show a branched structure different from that observed in the absence of it. In the case of low current density and 2D circular cells, the deposit loses its radial symmetry and grows in a centered rectangular symmetry at the cathode. For higher current density, a new radial symmetry break is observed; the deposit grows in the lozenge shape centered on the cathode. Viewed from the magnetic field direction, it was observed a predominant growth in the lozenge right side, resulting in a small asymmetry in the pattern; fact not observed in the rectangular pattern. In the rectangular cells, we found that when a magnetic field is applied to the growth direction and perpendicular to the electric current, the deposit show morphology different from that structure with slender filaments arranged parallel to each other observed in the absence of it. The field produces an interlacement of the branches of the aggregate that leads to a structure compound by a set of entangled filaments, with gaps as a regular network. Based on morphological transitions and the continuous monitoring of electrical current, we interpret the formation and selection of the patterns as result of the competition between the electric and magnetic forces. Beyond the directly interaction with the ions in motion through Lorentz force, the magnetic field also induces the magnetization of the deposit, which give rise magnetic dipolar forces in the system. The interplay of electric, dipolar and Lorentz forces with the movement of the free ions in solution and with the movement of liquid as a whole, limits the freedom of orientation that a new particle has to join the aggregate. Therefore, the morphology of the deposit is conditioned by the map of these forces in its neighborhood. / Neste trabalho, analisamos os efeitos de um campo magnético uniforme sobre a eletrodeposição de ferro em células eletrolíticas quase-bidimensionais. Foram utilizadas células com geometria circular - onde o ânodo é um anel externo e o cátodo um ponto central, e células com geometria retangular onde os eletrodos são dois fios paralelos colados sobre uma base. Quando é aplicada uma tensão entre os eletrodos da célula eletrolítica, observamos a formação de um agregado ramificado como resultado da redução dos íons metálicos da solução. Acredita-se que o processo de transporte de massa (dos íons) que dá origem ao depósito seja governado, sobretudo pela difusão e pela migração. Entretanto, tem sido demonstrado através de experimentos que a convecção, em uma camada ultra fina de eletrólito, poderia ser impulsionada por duas fontes diferentes: forças coulombianas devido a cargas elétricas localizadas nas extremidades das ramificações; e forças de empuxo resultantes de gradientes de concentração que levam a gradientes de densidade. Quando um campo magnético é aplicado, as forças induzidas provocam modificações no processo de transporte. Verificamos que quando um campo magnético é aplicado paralelamente ao plano da célula, o depósito passa a apresentar uma estrutura ramificada diferente daquela observada na ausência do mesmo. No caso de baixa densidade de corrente e células circulares 2D, o depósito perde sua simetria radial característica e cresce em uma simetria retangular centrada no cátodo. Para uma densidade de corrente maior, uma nova quebra de simetria é observada; o depósito cresce na forma de losango centrado no cátodo com um crescimento predominante no lado direito. Nas células retangulares, verificamos que a introdução do campo magnético, paralelo ao plano de crescimento e perpendicular direção da corrente elétrica, produz um entrelaçamento das ramificações do agregado. A estrutura, antes formada por filamentos delgados dispostos paralelamente uns aos outros, passa a apresentar um conjunto emaranhado de filamentos, com aberturas regulares como uma rede. Com base nas transições morfológicas observadas e no monitoramento continuo da corrente elétrica, interpretamos a formação e seleção dos padrões como resultado da competição entre as forças elétricas e magnéticas. O campo magnético, além de interagir diretamente com os íons em movimento, induz a magnetização do depósito, o que leva ao surgimento de forças magnéticas dipolares no sistema. A influência mútua das forças elétrica, dipolar e de Lorentz no movimento dos íons livres e no movimento do líquido como um todo, limita a liberdade de orientação que uma nova partícula tem ao se juntar ao agregado. Dessa maneira, a morfologia do depósito acaba sendo determinada pelo perfil dessas forças em sua vizinhança.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:35:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1333032 bytes, checksum: 5720bc6ef2b28326d1e36d524df0c987 (MD5) Previous issue date: 2013-02-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The study of the process of fracture in disordered materials is of huge importance in various fields of science and technology. Thus, several network models have been proposed to investigate the process of rupture of these materials, in particular, the random fuse model (RFM).The fuse model is the electrical analog to the mechanic model where the elastic force is represented by the electric current and the displacement is represented by voltage. In this work, our main objective was to experimentally study the influence of disorder in the rupture process of a random network of fuses. The experimental apparatus consisted of a square lattice of size L x L, in which the edges are fuses (copper wires). The network vertices were connected with copper wires (diameter 0.031 mm and resistivity &#961; = 1.69 x 10-8 &#937;m). This process generates an weakly disordered system. The disorder was introduced via a dilution of the network, where copper wires edges randomly removed from the network. The rupture process consisted of applying a potential difference on the network and measuring the corresponding current. After this process we obtain did information, such as the behavior of the was network as a function of the degree of disorder represented by the parameter p, and plot depending on the size L of the network, which were analyzed according to the percolation theory and fractures. Our results indicate that near the critical parameter pc, quantities such as the average number of burned fuses that form the percolation cluster, the average size of the percolation cluster and the average resistance of the network, obey power laws with critical exponents that are apparently not related to the exponents provided by the percolation theory. / O estudo do processo de fratura em materiais desordenados é de imensa importância em vários ramos da ciência e da tecnologia. Assim, vários modelos de rede foram propostos para investigar o processo de ruptura destes materiais, em particular, o modelo de fusível aleatório (RFM). O modelo de fusíveis é o análogo elétrico do modelo elástico onde a força é representada pela corrente elétrica e o deslocamento é representado pela tensão elétrica. Neste trabalho nosso principal objetivo foi estudar, experimentalmente, a influência da desordem no processo de ruptura de uma rede de fusíveis aleatórios. O aparato experimental consiste de uma rede quadrada de tamanho L x L, na qual os lados dos quadrados são os fusíveis (fios de cobre). A rede foi preenchida com fios de cobre (com diâmetro de com 0,031 mm e resistividade &#961; = 1.69 x 10-8 &#937;m). Este processo gera um sistema fracamente desordenado. A desordem na rede foi introduzida via processo de diluição, onde alguns fios de cobre foram aleatoriamente removidos da rede. O processo de ruptura consiste em aplicar uma diferença de potencial na rede e medir a respectiva corrente. Após este processo podemos obter informações, como gráficos em função do grau de desordem representada pelo parâmetro p e gráficos em função do tamanho L da rede, que foram analisados de acordo com a teoria de percolação e fraturas. Nossos resultados indicam que próximo do parâmetro crítico pc, algumas grandezas tais como: o número médio de fusíveis queimados e retirados que formam o agregado de percolação, o tamanho médio do agregado de percolação e a resistência média da rede, obedecem a uma lei de potência, com expoentes críticos que aparentemente não estão relacionados com os expoentes previstos na teoria da percolação por ligação.