Estruturas com múltiplas camadas dielétricas cilíndricas concêntricas, excitadas por fontes de natureza elétrica, são analisadas neste trabalho. Utilizando a capacidade de cálculo simbólica do Mathematica, expressões fechadas para os campos eletromagnéticos transformados e respectivas funções de Green, são determinadas. A flexibilidade do procedimento empregado possibilita avaliar as expressões disponíveis na literatura em busca de possíveis erros. Um modelo circuital para a estrutura em análise é desenvolvido mostrando-se promissor no cálculo numérico de funções de Green transversais. Formas assintóticas dos campos eletromagnéticos distantes são estabelecidas e validadas através dos programas MCES e Cylindrical desenvolvidos. A degradação da razão axial de antenas circularmente polarizadas, ocasionada pelo raio de curvatura do cilindro, é compensada atuando-se nas amplitudes e fases das correntes de alimentação. Este procedimento, aplicado ao projeto de uma rede circunferencial de quatro antenas de microfita circularmente polarizadas, produz resultados concordantes com os simulados no HFSS. Seu circuito de alimentação, projetado no HFSS utilizando tecnologia de microfita e realizado com auxílio da matriz de Butler, é analisado detalhadamente. Diagramas de dipolo girante, simulados no MCES e no HFSS na condição estabelecida para as correntes de alimentação, pela matriz de Butler, estão em excelente concordância e apresentam o apontamento desejado. Exemplo de projeto de antena wraparound embutida no corpo do modelo do míssil Sparrow também é realizado. Efeitos das empenas e da posição da antena no diagrama de irradiação são analisados. Impedâncias de entrada de antenas de microfita cilíndricas são analisadas com auxílio do método dos momentos. Especial atenção é dedicada ao pré-tratamento analítico das funções de Green e à utilização de formas assintóticas no cálculo numérico das funções de Bessel-Hankel de pequenos e grandes argumentos. Resultados são condizentes com os simulados no HFSS e os obtidos experimentalmente. Protótipos construídos validam os projetos realizados. Modelo em escala é utilizado na medição em câmara anecóica dos diagramas de irradiação de uma antena para GPS posicionada sobre a fuselagem da aeronave EMB-120. Resultados experimentais estão em excelente concordância com os simulados no HFSS, Cylindrical e MCES.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Num regime balísstico e a baixas temperaturas, a fórmula de Landauer dá uma boa descrição do transporte de calor para nano-junções conectadas a dois fios acoplados a banhos térmicos a temperaturas diferentes. Partindo de um modelo microscópico e utilizando o método de funções de Green fora do equilíbrio, é possível obter uma expressão para a condutância térmica na nano-junção equivalente a fórmula de Landauer. Esta depende dos valores das constantes de acoplamento entre os modos de fônons da região central e dos fios, além do gradiente térmico. A expressão para a condutância térmica é muito semelhante aquela obtida para a condutância elétrica. Neste trabalho nós apresentamos o método para o cálculo de grandezas relacionadas ao transporte térmico em um regime onde não há um gradiente de temperatura entre os reservatórios mas o sistema sofre uma perturbação dependente do tempo. Ou seja, com uma escolha conveniente da parametrização temporal dos termos de acoplamento entre a nano-junção e os fios é possível produzir uma corrente de calor na ausência de diferença de temperaturas entre os banhos térmicos aos quais os fios estão conectados. Esse fenômeno caracteriza o bombeamento de calor. Desenvolvemos uma teoria de transporte dependente do tempo para descrever o bombeamento. A teoria é geral, dependendo da densidade de fônons, da intensidade e dependência temporal do acoplamento. Aplicamos o formalismo em um modelo simples demonstrando que, em princípio, é possível bombear calor através de uma cadeia linear de átomos sem gradiente térmico. / In the ballistic regime at low temperatures, the Landauer formula gives a good description of heat transport for nano-junctions, connected to two leads attached to thermal baths at different temperatures. Starting from a microscopic model and using the nonequilibrium Green functions, it is possible to obtain an expression for the thermal conductance in nano-junction equivalent to the Landauer formula. The latest depends on the values of the coupling constants between phonon modes of the central region and leads, as well as on the thermal gradient. The expression for the thermal conductance is quite similar to that obtained for electrical conductance. In this work we present the method to calculate quantities related to heat transport in a regime where there is no temperature gradient between the reservoirs, but the system suffers a time depending perturbation. That is, with a convenient choice of time parameterization of the coupling terms between the nano-junction and the leads it is possible to produce a heat flow in the absence of a temperature difference between the thermal baths connected to the leads. This phenomenon characterizes the heat pumping. We develop a time-dependent transport theory to describe the pumping. The theory is general, depending on the phonons density, intensity and time dependence of the coupling. We apply the formalism in a simple model showing that in principle it is possible to pump heat through a linear chain of atoms without thermal gradient.

Submitted by ANDRE RAMALHO DOS SANTOS null (ramalho_inf@yahoo.com.br) on 2018-02-14T03:20:16Z No. of bitstreams: 1 Dissertação André Ramalho.final.pdf: 2789018 bytes, checksum: d4170ea3aaec8f302b447a0aac5e5986 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Paula Santulo Custódio de Medeiros null (asantulo@rc.unesp.br) on 2018-02-14T16:54:15Z (GMT) No. of bitstreams: 1 santos_ar_me_rcla.pdf: 2620534 bytes, checksum: cb88b11f48c3fc7b2fef3c938febb8e0 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-14T16:54:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 santos_ar_me_rcla.pdf: 2620534 bytes, checksum: cb88b11f48c3fc7b2fef3c938febb8e0 (MD5) Previous issue date: 2017-11-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Nós estudamos teoricamente como o calor e a eletricidade são afetados pela sobreposição de dois férmions de Majorana (MFs, de Majorana fermions em Inglês), os quais estão isolados nas bordas de um fio topológico de Kitaev, em particular, na forma de “ferradura”. É considerado que esse fio está assimetricamente acoplado a um único ponto quântico (QD, de Quantum dot em Inglês) hibridizado com contatos metálicos. Em baixas temperaturas e dependente do nível de energia desse QD, nós mostramos que ao ajustar a assimetria acima, as respostas ressonantes das condutâncias termoelétricas mudam inesperadamente de forma drástica. Assim, propomos como aplicação, um sintonizador termoelétrico em nanoescala assistido por MFs. / We study theoretically in a topological U-shaped Kitaev wire, with Majorana fermions (MFs) on the edges, how heat and electricity are affected by them when found overlapped. The asymmetric regime of their couplings with a single quantum dot (QD) hybridized with metallic leads is considered. At low temperatures and dependent upon the QD energy level, we show that by tuning this asymmetry, the resonance positions of the thermoelectrical conductances change drastically. Thereby, the tuner of heat and electricity here proposed is constituted.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Num regime balísstico e a baixas temperaturas, a fórmula de Landauer dá uma boa descrição do transporte de calor para nano-junções conectadas a dois fios acoplados a banhos térmicos a temperaturas diferentes. Partindo de um modelo microscópico e utilizando o método de funções de Green fora do equilíbrio, é possível obter uma expressão para a condutância térmica na nano-junção equivalente a fórmula de Landauer. Esta depende dos valores das constantes de acoplamento entre os modos de fônons da região central e dos fios, além do gradiente térmico. A expressão para a condutância térmica é muito semelhante aquela obtida para a condutância elétrica. Neste trabalho nós apresentamos o método para o cálculo de grandezas relacionadas ao transporte térmico em um regime onde não há um gradiente de temperatura entre os reservatórios mas o sistema sofre uma perturbação dependente do tempo. Ou seja, com uma escolha conveniente da parametrização temporal dos termos de acoplamento entre a nano-junção e os fios é possível produzir uma corrente de calor na ausência de diferença de temperaturas entre os banhos térmicos aos quais os fios estão conectados. Esse fenômeno caracteriza o bombeamento de calor. Desenvolvemos uma teoria de transporte dependente do tempo para descrever o bombeamento. A teoria é geral, dependendo da densidade de fônons, da intensidade e dependência temporal do acoplamento. Aplicamos o formalismo em um modelo simples demonstrando que, em princípio, é possível bombear calor através de uma cadeia linear de átomos sem gradiente térmico. / In the ballistic regime at low temperatures, the Landauer formula gives a good description of heat transport for nano-junctions, connected to two leads attached to thermal baths at different temperatures. Starting from a microscopic model and using the nonequilibrium Green functions, it is possible to obtain an expression for the thermal conductance in nano-junction equivalent to the Landauer formula. The latest depends on the values of the coupling constants between phonon modes of the central region and leads, as well as on the thermal gradient. The expression for the thermal conductance is quite similar to that obtained for electrical conductance. In this work we present the method to calculate quantities related to heat transport in a regime where there is no temperature gradient between the reservoirs, but the system suffers a time depending perturbation. That is, with a convenient choice of time parameterization of the coupling terms between the nano-junction and the leads it is possible to produce a heat flow in the absence of a temperature difference between the thermal baths connected to the leads. This phenomenon characterizes the heat pumping. We develop a time-dependent transport theory to describe the pumping. The theory is general, depending on the phonons density, intensity and time dependence of the coupling. We apply the formalism in a simple model showing that in principle it is possible to pump heat through a linear chain of atoms without thermal gradient.

Neste trabalho é analisado o espalhamento eletromagnético causado por microfitas excitadas por ondas planas. Inicialmente é apresentado o procedimento para o cálculo, no domínio espectral, dos campos eletromagnéticos em estruturas com múltiplas camadas isotrópicas, tendo como fontes densidades superficiais de correntes elétrica e magnética localizadas nas interfaces entre as referidas camadas. Funções de Green espectrais são estabelecidas para duas estruturas de particular interesse prático. Expressões assintóticas para os campos distantes também são determinadas. Modos de propagação em guias planares com múltiplas camadas dielétricas são analisados detalhadamente, baseado no fato das soluções para as ondas no domínio espectral serem formalmente equivalentes às do domínio espacial. Esta abordagem permite estabelecer uma conexão direta com a solução espectral. O método dos momentos é empregado na solução das equações integrais para a determinação da densidade de corrente induzida no espalhador por uma onda plana elipticamente polarizada. Funções de base adequadas são introduzidas para permitir a realização das integrações numéricas de forma eficiente. Analiticamente o esforço exigido pelo emprego do método é grande. Do ponto de vista computacional e numérico o esforço é igualmente considerável e requer cuidados na sua implementação por causa da complexidade e das peculiaridades de convergência de integrais. Parte do trabalho é dedicada à discussão desse aspecto da técnica.Campos espalhados por dipolos impressos e elementos retangulares, calculados com os programas desenvolvidos, estão em boa concordância com as simulações realizadas com o programa comercial IE3DTM.

A modelagem do espalhamento eletromagnético de alvos, na faixa de micro-ondas, é abordada neste trabalho, sendo estes alvos representados por estruturas com múltiplas camadas quirais (meios bi-isotrópicos recíprocos) confinadas entre a região de espaço livre e um meio linear, homogêneo e isotrópico. Interfaces planas separam as camadas destas estruturas, onde se admite a existência de elementos espalhadores capazes de suportar densidades superficiais de corrente elétrica e/ou magnética. Os campos eletromagnéticos em tais estruturas são determinados através da técnica de onda completa no domínio espectral, possibilitando, assim, a obtenção das correspondentes funções de Green espectrais. Estes cálculos são realizados com auxílio de um novo formalismo que utiliza um conjunto mínimo destas funções. A excitação das estruturas em consideração é realizada através de ondas planas e uniformes, elipticamente polarizadas. A partir do conhecimento dos campos espalhados em cada interface é possível estabelecer um sistema de equações integrais, o qual é resolvido numericamente através do método dos momentos no domínio espectral. Método este que permite a determinação das componentes das densidades superficiais de corrente induzidas sobre os elementos espalhadores. Na aplicação do método dos momentos tais densidades superficiais de corrente, que podem ser elétrica ou magnética, são modeladas através de funções de base triangulares de subdomínios. Expressões assintóticas para as componentes do campo elétrico distante produzido pelos espalhadores também são estabelecidas. A potencialidade da modelagem eletromagnética desenvolvida é demonstrada através da caracterização eletromagnética de estruturas isotrópicas e quirais contendo elementos espalhadores simples (dipolos elétrico e/ou magnético planos), assim como da simulação de imagens SAR polarimétricas. Esta caracterização é realizada através de atributos polarimétricos comumente usados no processamento de imagens SAR para a discriminação de alvos na superfície terrestre. A geração de imagens SAR polarimétricas é realizada a partir de estruturas que contêm somente camadas lineares, homogêneas e isotrópicas, sendo estas imagens avaliadas a partir de características intrínsecas de imagens SAR reais.

Neste trabalho é apresentado um modelo dinâmico para a análise de uma estrutura multicamadas anisotrópicas uniaxiais, com o eixo óptico normal ao plano das interfaces. Utilizando o formalismo de Fourier, que encaminha o problema para o domínio espectral, são obtidas expressões simples e fechadas para as amplitudes dos campos transformados, nas diversas camadas da estrutura. O modelo é empregado, inicialmente, na análise de uma antena de microfita excitada por uma abertura localizada no plano terra de uma linha de fita. São determinadas e analisadas suas funções de Green espectrais. Modos de propagação em um guia de placas paralelas com substratos anisotrópicos uniaxiais são também estudados, pois tais modos poderão ser excitados nos substratos da linha de fita que alimenta a antena em consideração. Para o caso particular de uma antena de fenda retangular, coberta por uma camada de proteção e alimentada com uma linha de fita, são estabelecidas as equações integrais para o cálculo, via método dos momentos, da densidade de corrente magnética ao longo da fenda, da densidade de corrente elétrica, da impedância característica, da constante de propagação e do coeficiente de reflexão da linha de fita que alimenta a fenda. Efeitos da anisotropia uniaxial sobre os parâmetros acima citados são apresentados e discutidos. Desses, são particularmente interessantes os produzidos sobre as impedâncias de entrada da antena de fenda e da linha de fita terminada abruptamente. Outros resultados importantes, que auxiliaram na validação do programa desenvolvido, foram obtidos para estruturas com substratos isotrópicos. Esses resultados estão em boa concordância com os calculados por programas comerciais.

Neste trabalho é desenvolvida uma ferramenta computacional para a análise de estruturas multicamadas isotrópicas, utilizando um modelo semi-empírico que associa funções de Green espectrais com expressões aproximadas para as densidades de corrente. Para ilustrar a aplicabilidade da ferramenta dipolos impressos e fendas eletromagnéticas são analisados.Inicialmente são determinados os campos eletromagnéticos transformados para cada camada da estrutura. O campo elétrico na região de Fraunhofer é obtido utilizando-se o método da fase estacionária. Em seguida, considerando a versatilidade dessa estrutura, são analisadas as características de irradiação de dipolos impressos e de fendas eletromagnéticas. O programa Mathematica foi o escolhido para se implementar a ferramenta. Com base no desenvolvimento teórico para os dipolos e fendas, redes lineares uniformemente espaçadas, alimentadas com correntes não uniformes são também analisadas, com uma atenção especial à análise de redes pelo método de Dolph-Tchebyscheff. Diagramas de irradiação das redes simulados no Mathematica são comparados com os gerados no programa Ensemble, apresentando uma excelente concordância.Em seguida, as condições para a síntese de uma rede de antenas capaz de satisfazer os requisitos de rejeição de sinais refletidos pelo solo em sistemas GPS (Global Positioning System) são estabelecidas. Alternativas para minimizar este efeito são estudadas, culminando com o estabelecimento de um diagrama de irradiação com uma forma pré-determinada. Este diagrama é sintetizado utilizando-se o método da série de Fourier. Redes de antenas são analisadas no Mathematica e no Ensemble. Os resultados das simulações, também neste caso, estão em excelente concordância.Uma vez estabelecida a rede linear, foram projetados e construídos protótipos com três e cinco fendas eletromagnéticas. Novamente, comparações entre os resultados do programa proposto e o comercial são realizadas. Medidas de impedância de entrada, perda de retorno e de diagramas de irradiação são apresentadas, verificando-se boa concordância entre os resultados teóricos e os experimentais. Fotografias dos protótipos construídos são mostradas ao longo do trabalho.

Submitted by Luciclea Silva (luci@ufpa.br) on 2018-11-01T17:20:15Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_EstadosligadosMajorana.pdf: 5157889 bytes, checksum: a697f1a4428dbb52f1b3046f7b793221 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciclea Silva (luci@ufpa.br) on 2018-11-01T17:20:40Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_EstadosligadosMajorana.pdf: 5157889 bytes, checksum: a697f1a4428dbb52f1b3046f7b793221 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-11-01T17:20:40Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_EstadosligadosMajorana.pdf: 5157889 bytes, checksum: a697f1a4428dbb52f1b3046f7b793221 (MD5) Previous issue date: 2018-10-11 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A pesquisa em física da matéria condensada com isolantes e supercondutores topológicos tem contribuído muito para a caracterização das propriedades de superfície e de modos zero em nanofios. Investigamos teoricamente o transporte de elétrons através do ponto quântico em forma de T (PQ) com um único nível e spinless, conectado a uma cadeia em zigue zague e acoplado a um supercondutor p-wave, utilizando o método analítico recursivo de funções de green no equilíbrio. Este modelo é uma extensão da cadeia de Kitaev para uma rede triangular de tamanho finito com três, quatro e cinco sitios. Observamos que modos zero de Majorana podem ser sintonizados através dos parâmetros de acoplamento do dispositivo e a condutância linear mostra ambos os Estados Ligados de Majorana (MBS) na fase topológica e na fase topológica geral maximamente robusta. Este modelo mais realista permite a detecção de MBS através do controle dos parâmetros que governam o tunelamento eletrônico e pode ser útil para experimentos relevantes. / The research in condensed matter physics with insulators and superconductors topological has contributed greatly to the characterization of the surface properties and modes zero in nanowires. We investigate theoretically, through the recursive Green’s function approach, the electron transport through the T-shaped quantum dot (PQ) with a single level and spinless, connected to a zigue zague chain and coupled to a p-wave superconductor. This model is an extension of the Kitaev chain for a network triangular of finite-size with for three, four, and five sites. We find that the Majorana zero modes can be tuned through the coupling parameters of the device and the linear conductance show both the Majorana Bound States (MBS) in topological phase and in the general topological phase maximally robust. This more realistic model allows the detection of MBS through of the control of the parameters governing the electronic tunneling and can be helpful for relevant experiments. Keywords: Majorana Fermions, recursive Green’s function approach, Kitaev chain, class of electronic nanodevices, Quantum Dot, T-shaped, Qubit, Majorana Bound States (MBS).

A combinação das funções de Green para operadores de criação e destruição de bosons com as transformações de Holstein e Primakoff é utilizada na análise de sistemas antiferromagnéticos, isolantes e anisotrópicos, na região de baixas temperaturas. Os limites de estabilidade das fases antiferromagnética e \"spin-flop\", assim como a transição \"spin-flop\"-paramagnética são determinados em função da temperatura. A Hamiltoniana modelo considerada leva em conta as interações de intercâmbio anisotrópicas entre primeiros e segundos dos vizinhos numa rede cúbica simples e anisotropias de íon único, dos tipos uniaxial e ortorrômbico. Em particular, as fronteiras de fase \"spin-flop\"-paramagnéticas dos antiferromagnetos NiCl2.6H2O, CoCl2. 6H2O, NiCl2.4H2O e MnCl2.4H2O são determinadas e comparadas com os dados experimentais. As interações dipolares são consideradas explicitamente no circulo da fronteira de fase \"spin-flop\"-paramagnética do EuTe, obtendo-se boa concordância com a experiência. / The combination of Greens functions for boson creation and destruction operators with the Holstein - Primakoff transformations is employed in the analysis of insulating and anisotropic antiferromagnetic systems at very low temperatures. The stability limits of antiferromagnetic and spin- flop phases, as well as the spin-flop-paramagnetic transition are determined as a function of temperature. The model Hamiltonian considered takes account of the anisotropic exchange interactions between first and second neighbors for a simple cubic lattice and of single ion anisotropies, of the uniaxial and orthorhombic types. Particularly, the spin-flop-paramagnetic phase boundaries of the antiferromagnetics NiCl2.6H2O, CoCl2. 6H2O, NiCl2.4H2O and MnCl2.4H2O are determined and compared with experimental values. The dipolar interactions are explicitly considered in the calculation of the spin-flop-paramagnetic phase boundary of antiferromagnetic EuTe, and we obtain good agreement with the experiments.