Made available in DSpace on 2014-10-09T12:27:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:57:37Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Óxidos perovskita do tipo ABO3 têm estrutura ideal cúbica, mas algumas distorções nesse tipo de estrutura podem produzir mudança da simetria para ortorrômbica ou romboédrica. Na estrutura cúbica, o cátion A (de maior raio atômico) ocupa o centro de cada cubo, os cátions B ocupam os 8 vértices e os ânions situamse na metade de cada uma das 12 arestas de cada cubo. Distorções ocorridas nessas estruturas produzem o surgimento de novas propriedades elétricas, estruturais e magnéticas, que instigam grande interesse ciêntifico e tecnologico. Neste trabalho, foram estudados os compostos RCrO3 (R = Gd, Tb, Dy), conhecidas como ortocromitas. As amostras foram confeccionadas através do processo químico Sol Gel. Após a confecção as amostras foram analisadas pela difração de raios-x na qual foi concluida que as amostras tiveram uma única estrutura pertencente ao grupo espacial Pbnm. Logo foram realizadas medidas de correlação angular gama-gama perturbada utilizando para isso os nucleos de prova 181Hf(181Ta) e 111In(111Cd) que substituam os átomos A ou B. Os núcleos de prova foram introduzidos durante a fase de preparo das amostras. Um dos objetivos desse trabalho foi o estudo sobre variação do campo magnético hiperfino nos sítios A e B como função da temperatura, estrutura cristalográfica e a transição de fase antiferromagnética. As medidas foram feitas nas a temperaturas entre 20 e 300K para R = Gd, Tb e 20 a 800 K para R = Dy. Também foi medido o Gradiente de campo elétrico em função da temperatura. Foi possivel observar a transição e comprovar o alinhamento dos Spins do Cr, conforme consta na literatura. As temperaturas de Néel (TN ) para as amostras são ~170 K, ~164 K, e ~148 K, respectivamente para os compostos GdCrO3, TbCrO3 e DyCrO3. / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:26:40Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:06:23Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / O presente trabalho estudou os efeitos das intera»c~oes hiper¯nas em dois sistemas de ¶oxidos: RCoO3 (R = Gd e Tb) com estrutura perovskita e ¯lmes ¯nos monocristalinos de HfO2 por meio da t¶ecnica de Correla»c~ao Angular Gama-Gama Perturbada (CAP), com o objetivo de fazer um estudo sistem¶atico do comportamento da varia»c~ao do gradiente de campo el¶etrico em fun»c~ao da temperatura. Para realiza»c~ao das medidas de intera»c~oes de quadrupolo el¶etrico utilizamos como de pontas de prova os n¶ucleos 111In ¡!111 Cd e o 181Hf ¡!181 Ta. As amostras de perovskitas foram confeccionadas por meio de um processo qu¶³mico denominado Sol-Gel e as an¶alises foram realizadas com aux¶³lio de difra»c~ao de raios-X. As pontas de prova foram inseridas nas solu»c~oes qu¶³micas durante o preparo das amostras. Os ¯lmes ¯nos foram fornecidos pelo Laborat¶orio de Intera»c~oes Hiper¯nas da Universidade de Lisboa e a ponta de prova de 181Hf foi ativada por meio da irradia»c~ao do ¯lme ¯no no reator IEA-R1 do IPEN no tempo adequado a espessura do ¯lme. As medidas foram realizadas na faixa de temperatura de 10 - 1560 K. Os resultados das medidas das amostras de perovskita indicam uma depend^encia do GCE com o s¶³tio de ocupa»c~ao dos ¶atomos da ponta de prova e uma varia»c~ao do GCE com a temperatura, que pode ser explicada por transi»c~oes de spins no ¶atomo de Co. As medidas do GCE dos ¯lmes ¯nos com mesma espessura apresentam uma segunda fra»c~ao, al¶em daquela correspondente a freqÄu^encia da HfO2 em amostras de bulk. / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:41:53Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:09:30Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Amostras de dióxido de cério dopadas com La e Fe foram confeccionadas e caracterizadas por uma técnica nuclear baseada em interações hiperfinas conhecida como Correlação Angular Gama-Gama Perturbada (CAP). Como o composto em questão não é radioativo, foram utilizados núcleos radioativos como ponta de prova 111In 111Cd, que decaem através de uma cascata gama-gama 171-245 keV, com nível intermediário possui uma meia-vida de 84ns, spin 5/2- e um momento de quadrupolo elétrico Q= 0,83. Inicialmente uma metodologia para a produção das amostras precisou ser elaborada. As amostras de dióxido de cério e seus dopantes foram produzidas através do processo Sol-Gel, passando por uma calcinação e sinterização até a finalização da amostra. Sendo caracterizada por diversos tipos de técnicas (Difração de Raios-X e Microscopia Eletrônica de Varredura) culminando no estudo através da técnica CAP, para uma compreensão das interações quadrupolares elétricas das amostras e também a possibilidade da existência de comportamento magnético (assunto intensamente investigado dado o interesse na área da spintrônica). Os resultados encontrados foram analisados frente aos conhecimentos encontrados na literatura e as discussões foram feitas em função da variação do elemento dopante, tipos de tratamentos térmicos usados na sinterização e as diferentes temperaturas de medidas. Permitindo uma discussão e interpretação física dos resultados encontrados. / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP / FAPESP:11/05408-2

Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2016-02-03T11:57:50Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2016-02-03T11:57:50Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Neste trabalho foi realizado um estudo sistemático, das interações hiperfinas (campo hiperfino magnético e campo hiperfino elétrico), nos compostos do tipo RMn2Si2 e RMn2Ge2 (onde R = La, Nd, Pr), sendo que, para a amostra de La foi estudada a série LaMn2(Si(1-x)Gex)2 (onde x = 0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1), por meio da técnica de correlação angular gama-gama perturbada (CAP), utilizando os núcleos de prova 111In(111Cd) e 140La(140Ce). Além disso, foram realizadas medições para a caracterização estrutural utilizando a técnica de difração de raios X, para a caracterização magnética, a nível macroscópico, através de medições de magnetização, caracterização nuclear utilizando a técnica de espectrometria da radiação gama e um estudo complementar por cálculos de primeiros princípios somente para as amostras de LaMn2Ge2 e LaMn2Si2. A maior contribuição para o comportamento magnético nesses compostos tem origem no ordenamento magnético da sub rede do Mn, que aparece em temperaturas relativamente altas, da ordem de 480 K, sendo que, esses compostos possuem um ordenamento antiferromagnético e próximo a temperatura ambiente passam a possuir um ordenamento ferromagnético. Além disso, para o caso especifico dos compostos PrMn2Ge2 e NdMn2Ge2, abaixo de 40K é observado, também, o ordenamento ferromagnético dos spins da sub rede da terra rara. O núcleo de prova 111In(111Cd) foi utilizado para medir, tanto as interações de quadrupolo elétrico, como de dipolo magnético na rede do Mn (interação matrizmatriz). Esses resultados evidenciaram a transição de fase magnética (antiferromagnética para ferromagnética), sendo que, o campo hiperfino magnético, para as duas fases magnéticas, segue o comportamento da função de Brillouin. Já o núcleo de prova 140La(140Ce) permitiu medir a interação de dipolo magnético, tanto originada pela rede do Mn, como pela rede da terra rara. Mas, nesse caso, pode ser verificado somente o campo hiperfino magnético da fase ferromagnética da rede do Mn. Para a análise dos resultados PAC levou-se em conta uma interação matriz-impureza, pois o íon Ce3+ possui um elétron 4f desemparelhado, que pode contribuir para o campo hiperfino total. O composto LaMn2Si2 apresentou o comportamento do campo hiperfino magnético com a temperatura que segue o comportamento da função de Brillouin. Já os compostos LaMn2Ge2, PrMn2Ge2 e NdMn2Ge2 apresentaram um comportamento anômalo ao da função de Brillouin. Esse comportamento pode ser associado a uma forte hibridização da banda 4f do Ce com a banda 3d do Mn, tal conclusão foi reforçada pelos resultados do DOS (densidade de estados), resultados dos cálculos de primeiros princípios, dos compostos LaMn2Si2 e LaMn2Ge2. / Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

We are interested in complex electronic structures of various atomic and ionics systems. We use an ab initioapproach, the multiconfigurational Dirac-Hartree-Fock (MCDHF), to compute atomic structures and properties.We contribute in three main ways to the already existent literature: by developing and implementing originalcomputer programs, by investigating possibilities of alternative computational methodologies and strategies, andfinally by performing accurate atomic structure calculations to support other research fields, i.e. nuclear physics,astrophysics or experimental physics, through the theoretical estimation of relevant atomic data.We raise questions about the choice of the optimal orbital basis by considering finite basis sets, MCDHF orbitalbases and natural-orbital bases. We demonstrate the promising potential of the latter in the context of hyperfinestructures and hope that others will find interest in pursuing our analysis. Ultimately, our work put forward someweaknesses of the traditional optimization strategy based on the layer-by-layer optimization strategy.We also perform large-scale calculations to determine accurate atomic properties such as energy levels, hyperfinestructures, isotope shifts, transition parameters, radiative lifetimes and Landé g factors. We show through thevariety of atomic properties and atomic systems studied, the difficulty of describing, in the relativistic framework,the correlation between the spatial position of electrons due to their Coulomb repulsion.This thesis is organized in two main parts. The first one is dedicated to the theoretical and computationalbackgrounds that are needed to understand the theoretical models and the interpretation of our results. Thesecond part presents and summarizes our articles and manuscripts. They are separated in four groups, A, B, C,and D, around the themes of the atomic orbital bases, the applications to nuclear physics, the applications toastrophysics, and investigations of negative ions. / Doctorat en Sciences de l'ingénieur et technologie / info:eu-repo/semantics/nonPublished

The effect of electromagnetically induced transparency is observed, using nanocelland microcell. The EIT-resonance with good parameters (high contrast and small FWHM) is obtained in thick cells. The EIT-resonance splitting in magnetic field is observed for the cases of D1-line of 85Rb and 85Rb. The theoretical model, explaining the EIT-resonance components frequency shift dependence on magnetic field strength is presented. The theoretical and experimental results are compared and good agreement is shown. Also the EIT-resonance behavior in hyperfine Paschen-Back regime is presented and explained. For the first time the N-type resonance in microcell is observed. Good parameters of theN-type resonance in microcell are obtained. It allows us to observe the N-type resonance behavior in magnetic field. The N-resonance splitting in magnetic field is observed for the cases of 85Rb and 85Rb. The theoretical calculations of the N-resonance components frequency shift dependence on magnetic field is presented. The theoretical and experimental results are compared and good agreement is shown. Also the N-resonance behavior in hyperfine Paschen-Back regime is presented and explained. Simultaneous observation of N- and EIT-resonance is shown. Comparison of EIT- and N-resonance is made

Precise measurements of both absolute frequencies and small frequency differences of atomic energy levels have played an important role in the development of physics. For example, high precision measurements of absolute frequencies of the 2S½ → 2P ½ transition (D1 line) of alkali atoms form an important link in the measurement of the fine structure constant, α. Similarly, precise interferometric measurements of the local gravitational acceleration (g) rely on the knowledge of the absolute frequencies of the 2S½ → 2P 3/2 transition (D2line) in alkali atoms. Difference frequency measurements of hyperfine structure and isotope shifts of atomic energy levels provide valuable information about the structure of the nucleus, which in turn helps in fine tuning the atomic wave functions used in theoretical calculations. The work reported in this thesis starts with the development and refinement of high precision measurement of absolute frequencies using a ring-cavity resonator. The measurement technique is relatively simple and cost-effective, but the accuracy is comparable to that achieved with the frequency comb technique (10¯11) when the accuracy is limited by the natural linewidth of the transition being measured. The technique combines the advantages of using tunable diode lasers to access atomic transitions with the fact that the absolute frequency of the D2 line in87Rb is known with an accuracy of 6 kHz. A frequency-stabilized diode laser locked to this line is used as a frequency reference, along with a ring-cavity resonator whose length is locked to the reference laser. For a given cavity length, an unknown laser locked to an atomic transition has a small frequency offset from the nearest cavity resonance. We use an acousto-optic modulator (AOM) to compensate for this frequency offset. The measured offset is combined with the cavity mode number to obtain a precise value for the frequency of The unknown laser. We have used this technique for absolute frequency measurements Of the D lines in133Cs and 6,7Li, and the 398.8nm line in Yb. We have also developed a technique to measure the ‘difference frequency’ of atomic energy levels using a single diode laser and an AOM. In this technique, the laser is first locked to a given hyperfine transition. The laser frequency is then shifted using the AOM to another hyperfine transition and the AOM frequency is locked to this difference. Thus the AOM frequency directly gives a measurement of the hyperfine interval. Applying this AOM technique we have measured the hyperfine interval of the D1 lines of all alkali atoms with high precision. We have further developed a technique of coheren-tcontrol spectroscopy (CCS) using co-propagating control and probe beam that is useful for highresolution spectroscopy. In this technique, the probe beam is locked to a transition and its absorption signal is monitored while the control beam is scanned through neighbouring transition. As the control comes into resonance with another transition, the probe absorption is reduced and the signal shows a Doppler free dip. This technique allows us to resolve transitions that are otherwise swamped by crossover resonances in conventional saturated absorption spectroscopy (SAS). We have applied this technique to measure hyperfine intervals in the D2 line of several alkali atoms. Thus, we were able to do high-precision measurements of both absolute and difference frequency of atomic transitions. The precision of the absolute frequency measurement is finally limited by the accuracy of 6 kHz with which the reference frequency is known. The nearby two photon transition in Rb, i.e. the 5S1/2→5D3/2 transition at 778 nm, is known with an accuracy of 1 kHz. In future, we hope to improve the accuracy of our technique using this transition as the reference. This thesis is organized as follows: In Chapter1,we give a brief introduction to our work.. We review the importance of frequency measurements and precision spectroscopy, followed by a comparison of the frequency comb and our ring cavity technique. In Chapter2, we describe measurements of the absolute frequency of the D lines of 133Cs using the ring cavity. We give a detailed discussion of the technique, the Possible sources of errors, and ways to check for the errors. The measurement of the absolute frequency of the D lines of Cs allows a direct comparison to frequency comb measurements, and thus acts as a good check on our technique. In Chapter 3, we describe the absolute frequency and isotope shift measurements in the 398.8 nm line in Yb. We probed this line by frequency doubling the output of a tunable Ti:Sapphire laser. We obtained< 60 kHz precision in our measurements and were able to resolve several discrepancies in previous measurements on this line. In Chapter 4, we describe the measurement of hyperfine structure in the D1 lines of alkali atoms. We used conventional saturated-absorption spectroscopy in a vapor cell to probe different hyperfine transitions and then used our AOM technique to measure the hyperfine interval with high precision. In Chapter 5 we discuss our measurements of hyperfine structure in the D2 lines of several alkali atoms. In the case of 23Na and 39K, the closely-spaced hyperfine transitions are not completely resolved in conventional saturatedabsorption spectroscopy due to the presence of cross over resonances. We have used coherent control spectroscopy to obtain crossover-free spectra and then measured the hyperfine intervals using an AOM. This technique was also used for high resolution spectroscopy in the D2 line of 133Cs. Finally, we describe our measurements of hyperfine structure in the D2 line of Rb using normal saturated absorption spectroscopy. Chapter 6, describes the relative and absolute frequency measurements in the D lines of6,7 Li at 670nm. High-precision measurements in lithium are of special interest because theoretical calculations of atomic properties in this simple three electron system are fairly advanced. Lithium spectroscopy poses an experimental challenge and we describe our efforts in doing highresolution spectroscopy on this system. Chapter 7 describes the hyperfine spectroscopy on the1P 1 state of 173Yb. Measurement of hyperfine structure in 173Yb has a problem because two of the hyperfine transitions overlap with the transition in 172Yb. In our earlier work (described in chapter 4), we had solved this problem by using multipeak fitting to the partially resolved spectrum. Here, we directly resolve the hyperfine transitions by using transverse laser cooling to selectively deflect the 173Yb isotope. In Chapter 8 , we give a broad conclusion to the work reported in this thesis and suggest future avenues of research to continue the work commenced here.

Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2015-06-09T18:22:48Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2015-06-09T18:22:49Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2015-06-09T18:22:48Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2015-06-09T18:22:49Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / O presente trabalho teve como objetivo utilizar a técnica nuclear de Correlação Angular &gamma;-&gamma; Perturbada (CAP) para a medida de interações hiperfinas em filmes finos e amostras em pó de óxidos semicondutores SnO2 e TiO2 puros e dopados com metais de transição para uma investigação sistemática de defeitos estruturais e do magnetismo sob o ponto de vista atômico tendo como principal motivação a candidatura à aplicação desses óxidos em spintrônica. O trabalho também teve como foco a preparação e caracterização das amostras por meio de técnicas convencionais, como difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia de energia dispersiva e medidas de magnetização. Amostras puras dos filmes foram medidas mediante a variação sistemática da temperatura de tratamento térmico e do campo magnético aplicado. Tais medidas foram realizadas no HISKP, na Universidade de Bonn (Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn), através de implantação de íons de 111In(111Cd) ou 181Hf(181Ta); no IPEN, por sua vez, essas medidas foram realizadas após a difusão dos mesmos núcleos de prova. Outra parte das medidas CAP foram feitas através de implantação de íons de 111mCd(111Cd) e 117Cd(117In) no Isotope Mass Separator On-Line (ISOLDE) do Centre Européen Recherche Nucléaire (CERN). As medidas foram realizadas nos intervalos de temperatura de 8 K a 1173 K. Para análise de ferromagnetismo, medidas foram feitas à temperatura ambiente com e sem aplicação de campo magnético externo. Após a comparação dos resultados das medidas macroscópicas e atômicas das amostras, foi possível concluir que há uma correlação entre os defeitos, o magnetismo e a mobilidade dos portadores de carga nos semicondutores aqui estudados. Um passo adiante na busca de semicondutores, cujo ordenamento magnético possibilite o seu uso na eletrônica baseada em spin. Alguns resultados já foram publicados, incluindo resultados obtidos na Universidade de Bonn durante o período de doutorado sanduíche [1-7]. / Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Le travail théorique présenté dans cette thèse concerne la formation de molécules ultra-froides bialcalines et le contrôle de leurs degrés de liberté externes et internes. Cette étude est motivée par les nombreuses expériences en cours visant à l'obtention d'un gaz quantique dégénéré de molécules dans leur état fondamental absolu. Le schéma de formation étudié repose sur le processus de transfert adiabatique stimulé (STIRAP) réalisé en présence d'un potentiel optique de piégeage (réseau optique) des atomes et des molécules.Nous avons déterminé les paramètres du réseau optique (intensité et fréquence du champ laser) qui permettent de piéger efficacement des dimères d'alcalins en évaluant la polarisabilité dynamique acquise par les molécules soumises à un champ externe. Ces calculs reposent en particulier sur la connaissance détaillée de la structure électronique des molécules. Nous avons identifié des plages de longueur d'ondes dites « magiques » où la polarisabilité est la même pour chaque niveau peuplé au cours du transfert adiabatique, permettant ainsi un transfert optimal. Ce formalisme nous a également permis d'obtenir les coefficients Van der Waals de l'interaction à longue portée nécessaires pour étudier les taux de collisions entre molécules.Nous avons réalisé une étude plus détaillée de la molécule RbCs. En étudiant précisément la probabilité de transition de la molécule vers un niveau excité, nous avons proposé un schéma STIRAP pour transférer des molécules de RbCs, initialement dans un niveau vibrationnel excité, vers leur état rovibrationnel fondamental.Ces travaux ont montré l'importance de la connaissance précise de la structure hyperfine de l'état électronique moléculaire excité pour réaliser un gaz dégénéré de molécules dans un état quantique bien défini. Un modèle asymptotique nous a permis d'obtenir une première estimation de la structure hyperfine des courbes d'énergies potentielles des premiers états moléculaires excités des molécules Cs2 et RbCs. / The theoretical work presented in this thesis is focused on the formation of ultracold bialcaline molecules and on the control of their external and internal degrees of freedom. This study is motivated by the increasing number of experiments aiming at obtaining a quantum degenerate gas of molecules in their absolute ground state. The formation scheme we worked on is based on the Stimulated Raman Adiabatic Passage (STIRAP) technique operated while molecules are trapped inside an optical lattice.We have determined the parameters of the optical lattice (intensity and wavelength of the laser) that allow for an efficient trapping of the alkali dimers by evaluating the dynamic polarizability of molecules in the presence of an external field. Such calculations require the accurate knowledge of the electronic structure of the molecules. We have identified the so-called ``magic'' wavelength for which all levels populated during the STIRAP sequence have the same polarizability, thus ensuring an optimal transfer. The same approach has also been used to compute the strength of the long-range interaction between polar bialkali molecules needed to evaluate collision rates.The particular case of the RbCs molecule has been investigated. We have selected a radiative transition allowing for an efficient STIRAP scheme yielding molecules in their rovibrational ground state. These works have raised the need for the precise knowledge of the hyperfine structure of the excited electronic molecular state involved in the STIRAP scheme. We have developed an asymptotic model to obtain a first estimate of the hyperfine structure for the potential curves of the lowest excited states of Cs2 and RbCs.