Derivados metálicos de aminoácidos são sistemas modelo simples para o estudo de íons metálicos em estruturas que simulam proteínas. O principal objetivo dessas investigações é avaliar as magnitudes dos parâmetros de acoplamento por interação de troca e relacioná-Ias aos caminhos químicos de supertroca. Foram realizadas medidas através da técnica de Ressonância Paramagética Eletrônica (RPE) em mono cristais dos compostos Cu2+:Gly-Trp e Cu2+:Trp-Gly, nas frequências 9,3 e 33GHz e à temperatura ambiente. Ambos os complexos estão no grupo espacial P212121, com quatro moléculas quimicamente idênticas, mas magneticamente não equivalentes, por cela unitária (Z=4). Essas moléculas formam duas subredes (1 e 2) acopladas por uma interação de troca inter-rede. Cada subrede contem dois íons de cobre não equivalentes, acoplados por uma interação de troca intra-rede. O composto Cu2+:Gly-Trp apresenta duas linhas parcialmente resolvidas em algumas direções do campo magnético aplicado no plano ac, ao passo que há apenas uma linha para todas as orientações nos outros dois planos cristalográficos. O desacoplamento dos espectros leva aos fatores-g moleculares. g⊥=2,0554(3) e g//=2,2086(7) (Cu2+:Gly-Trp). Os espectros de RPE mostram apenas uma linha para todas as direções de campo nos três planos cristalográficos para o Cu2+:Trp-Gly. Portanto, os eixos principais magnéticos são os eixos cristalográficos e a decomposição não é possível através de métodos matemáticos. Medidas utilizando um mono cristal de Zinco (Zn2+:Trp-Gly) ou frequências mais altas (90GHz) podem ajudar na solução desse problema. Os fatores-g moleculares para o composto Cu2+:Trp-Gly foram, então, tomados como sendo aqueles determinados previamente através de medidas em solução aquosa do mesmo composto por M.C.Lara et al. Os dados de RPE juntamente com a teoria de Kubo- Tomita permitem avaliar os acoplamentos intra-rede (J(1)) e inter-rede (J(1,2)) por interação de troca. Os seus valores são /J(1)/I =53,7mK e /J(1,2 /I =7,lmK para o Cu2+:Gly-Trp e /J(1)/=990mK e /J(1,2)/=48,4mK para o Cu2++:Trp-Gly. Eles são discutidos em termos da estrutura cristalina dos compostos, sendo os caminhos para transferência eletrônica constituídos por pontes de hidrogênio e interações cátion-π para o Cu2+:Gly-Trp, e ligações químicas covalentes e interações cátion-π para o Cu2+ +:Trp- Gly. Os valores calculados para /J(1)/ no composto Cu2+: Gly- Trp e /J(1,2)/ no Cu2+:Trp-Gly são uma boa estimativa da magnitude do acoplamento mediado por interações cátion-π. / Metal derivatives of amino acids are simple model systems to study properties of metal ions in protein-like structures. The main purpose of those investigations is to evaluate the magnitudes of exchange coupling parameters and correlate their values with the chemical paths for superexchange. Electron Paramagnetic Resonance (EPR) measurements have been performed in single crystals of the compounds Cu2+:Gly-Trp and Cu2+:Trp-Gly at 9.3 and 33GHz, at room temperature. Both complexes crystallize in the space group P212121, with four chemically identical but magnetically non-equivalent molecules per unit cell (Z=4). These molecules are arranged in two subsets (1 and 2) coupled by an intersubset exchange coupling. Each subset contains two non-equivalent and interacting copper ions (intrasubset exchange coupling). The compound CU2+:Gly-Trp has two partially resolved lines for some field directions in the ac plane, while there is on1y one line along any direction in the other two crystallographic planes. The decoupling of the spectra leads to g⊥=2,0554(3) and g//=2,2086(7) molecular g-factors (Cu2+:Gly-Trp). The EPR spectra show only one line for all field directions in the three crystallographic planes for Cu2+:Trp-Gly. Then, the magnetic principal axes are the crystallographic axes and the g-factor decomposition is not possible by mathematical methods. Measurements of a Zinc (Zn2+:Trp-Gly) single crystal or measurements using high microwave frequencies (90GHz) may help to solve this problem. The molecular g-factors for the compound Cu2+:Trp-Gly were taken to be those ones determined previously from aqueous solution measurements of the same complex by M.C.Lara et al. The EPR data used in conjunction with the Kubo and Tomita\'s theory allow to evaluate the intrasubset (J(1)) e intersubset (J(1,2)) exchange interaction parameters. Their values are /J(1)/ =53,7mK and /J(1,2)/=7,lmK for Cu2+:Gly-Trp and /J(1)/=990mK and /J(1,2)/=48,4mK for Cu2+:Trp-Gly. They have been discussed in terms of the crystal structure of the compounds, and the paths for electron transfer are determined as hydrogen bonds and cation-π interactions for Cu2+:Gly-Trp, and a covalent chemical bond and cation-π interactions for Cu2+:Trp-Gly. The values evaluated for the /J(1)/ in Cu2+:Gly-Trp e /J(1,2)/ in Cu2+:Trp-Gly are a good estimative for the magnitude of the cation-π interactions.

Derivados metálicos de aminoácidos são sistemas modelo simples para o estudo de íons metálicos em estruturas que simulam proteínas. O principal objetivo dessas investigações é avaliar as magnitudes dos parâmetros de acoplamento por interação de troca e relacioná-Ias aos caminhos químicos de supertroca. Foram realizadas medidas através da técnica de Ressonância Paramagética Eletrônica (RPE) em mono cristais dos compostos Cu2+:Gly-Trp e Cu2+:Trp-Gly, nas frequências 9,3 e 33GHz e à temperatura ambiente. Ambos os complexos estão no grupo espacial P212121, com quatro moléculas quimicamente idênticas, mas magneticamente não equivalentes, por cela unitária (Z=4). Essas moléculas formam duas subredes (1 e 2) acopladas por uma interação de troca inter-rede. Cada subrede contem dois íons de cobre não equivalentes, acoplados por uma interação de troca intra-rede. O composto Cu2+:Gly-Trp apresenta duas linhas parcialmente resolvidas em algumas direções do campo magnético aplicado no plano ac, ao passo que há apenas uma linha para todas as orientações nos outros dois planos cristalográficos. O desacoplamento dos espectros leva aos fatores-g moleculares. g⊥=2,0554(3) e g//=2,2086(7) (Cu2+:Gly-Trp). Os espectros de RPE mostram apenas uma linha para todas as direções de campo nos três planos cristalográficos para o Cu2+:Trp-Gly. Portanto, os eixos principais magnéticos são os eixos cristalográficos e a decomposição não é possível através de métodos matemáticos. Medidas utilizando um mono cristal de Zinco (Zn2+:Trp-Gly) ou frequências mais altas (90GHz) podem ajudar na solução desse problema. Os fatores-g moleculares para o composto Cu2+:Trp-Gly foram, então, tomados como sendo aqueles determinados previamente através de medidas em solução aquosa do mesmo composto por M.C.Lara et al. Os dados de RPE juntamente com a teoria de Kubo- Tomita permitem avaliar os acoplamentos intra-rede (J(1)) e inter-rede (J(1,2)) por interação de troca. Os seus valores são /J(1)/I =53,7mK e /J(1,2 /I =7,lmK para o Cu2+:Gly-Trp e /J(1)/=990mK e /J(1,2)/=48,4mK para o Cu2++:Trp-Gly. Eles são discutidos em termos da estrutura cristalina dos compostos, sendo os caminhos para transferência eletrônica constituídos por pontes de hidrogênio e interações cátion-π para o Cu2+:Gly-Trp, e ligações químicas covalentes e interações cátion-π para o Cu2+ +:Trp- Gly. Os valores calculados para /J(1)/ no composto Cu2+: Gly- Trp e /J(1,2)/ no Cu2+:Trp-Gly são uma boa estimativa da magnitude do acoplamento mediado por interações cátion-π. / Metal derivatives of amino acids are simple model systems to study properties of metal ions in protein-like structures. The main purpose of those investigations is to evaluate the magnitudes of exchange coupling parameters and correlate their values with the chemical paths for superexchange. Electron Paramagnetic Resonance (EPR) measurements have been performed in single crystals of the compounds Cu2+:Gly-Trp and Cu2+:Trp-Gly at 9.3 and 33GHz, at room temperature. Both complexes crystallize in the space group P212121, with four chemically identical but magnetically non-equivalent molecules per unit cell (Z=4). These molecules are arranged in two subsets (1 and 2) coupled by an intersubset exchange coupling. Each subset contains two non-equivalent and interacting copper ions (intrasubset exchange coupling). The compound CU2+:Gly-Trp has two partially resolved lines for some field directions in the ac plane, while there is on1y one line along any direction in the other two crystallographic planes. The decoupling of the spectra leads to g⊥=2,0554(3) and g//=2,2086(7) molecular g-factors (Cu2+:Gly-Trp). The EPR spectra show only one line for all field directions in the three crystallographic planes for Cu2+:Trp-Gly. Then, the magnetic principal axes are the crystallographic axes and the g-factor decomposition is not possible by mathematical methods. Measurements of a Zinc (Zn2+:Trp-Gly) single crystal or measurements using high microwave frequencies (90GHz) may help to solve this problem. The molecular g-factors for the compound Cu2+:Trp-Gly were taken to be those ones determined previously from aqueous solution measurements of the same complex by M.C.Lara et al. The EPR data used in conjunction with the Kubo and Tomita\'s theory allow to evaluate the intrasubset (J(1)) e intersubset (J(1,2)) exchange interaction parameters. Their values are /J(1)/ =53,7mK and /J(1,2)/=7,lmK for Cu2+:Gly-Trp and /J(1)/=990mK and /J(1,2)/=48,4mK for Cu2+:Trp-Gly. They have been discussed in terms of the crystal structure of the compounds, and the paths for electron transfer are determined as hydrogen bonds and cation-π interactions for Cu2+:Gly-Trp, and a covalent chemical bond and cation-π interactions for Cu2+:Trp-Gly. The values evaluated for the /J(1)/ in Cu2+:Gly-Trp e /J(1,2)/ in Cu2+:Trp-Gly are a good estimative for the magnitude of the cation-π interactions.

Orientadores: Eduardo Granado Monteiro da Silva, Gaston Eduardo Barberis / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-31T00:28:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_DaniloRigitanoGomes_M.pdf: 3482148 bytes, checksum: b0e5e19407a3aa53a6a788e88a435a94 (MD5) Previous issue date: 2016 / Resumo: LiNiPO4 é um isolante antiferromagnético com spins (S=1) de íons Ni 2+ localizados e um alto acoplamento magnetoelétrico abaixo de T N =20,8K. Medidas de espalhamento Raman polarizado em monocristais dessa estrutura ortorrômbica mostram, além do espectro de fônons, um sinal característico a valores baixos de número de onda (<100cm -1 ), que são independentes de campo magnético aplicado ao longo da direção do eixo a. Em polarização X(ZZ)-X, este sinal pode ser bem modelado pela teoria de Fleury-Loudon de espalhamento Raman por dois mágnons e usando um Hamiltoniano de Heisenberg com parâmetros de troca dos cinco primeiros íons vizinhos e dois de anisotropia. Essas constantes foram refinadas usando nossos dados de espalhamento Raman com dados previamente publicados de espalhamento inelástico de nêutron (INS, Jensen et al., Phys. Rev. B 79, 092413 (2009)) por um procedimento de fitting de simulated annealing, sendo consistentes com os parâmetros extraídos exclusivamente das medidas de INS. Em polarização X(ZY)-X, dois outros picos foram observados na fase de estado magneticamente ordenado, não atribuíveis a espalhamento por dois mágnons. Medidas similares de espectroscopia Raman foram realizadas para LiCoPO 4 mas o sinal obtido foi insuficiente para identificar a contribuição advinda das excitações magnéticas / Abstract: LiNiPO4 is an antiferromagnetic insulator with localized Ni 2+ spins (S=1) and large magnetoelectric coupling below T N =20.8K. Polarized Raman scattering experiments in a single crystal with ortorhombic structure show, besides the phonon spectra, extra features at low wavenumbers (<100cm -1 ) below T N , which are independent of applied magnetic fields along a-direction. In X(ZZ)-X polarization, this signal could be well modeled by the Fleury-Loudon theory of two-magnon Raman scattering, using a Heisenberg Hamiltonian with five nearest-neighbor exchange and two anisotropy parameters. These constants were refined using our Raman-scattering data and previously published inelastic neutron scattering data (INS, Jensen et al., Phys. Rev. B 79, 092413 (2009)) through a simulated annealing fitting procedure, being consistent to parameters extracted using INS data alone. In X(YZ)-X polarization, two extra peaks are observed in the magnetically ordered state, not attributable to two-magnon scattering. Similar measurements were taken for LiCoPO 4 , however the observed signal was insufficient to identify the contribution from magnetic excitations / Mestrado / Física / Mestre em Física / 1372841/2014 / CAPES

Neste trabalho, dois óxidos de metal de transição com ordem magnética de longo alcance e uma polianilina dopada com plastificante foram estudados através da técnica de ressonância paramagnética eletrônica. O sistema multiferróico óxido de bismuto-manganês, BiMn2O5, foi estudado em sua forma policristalina. Este material apresenta modos de ressonância antiferromagnética que foram identificados a partir de medidas multifrequência em altos campos magnéticos. Estes dados foram ajustados segundo a teoria de Yosida e Nagamiya da ressonância antiferromagnética para obtenção das constantes macroscópicas de anisotropia magnética K1=7.0 x 108 emu Oe mol1 e K2=3.9 x 108 emu Oe mol1, a partir das quais uma estimativa da constate de anisotropia microscópica foi determinada. A caracterização destas grandezas pode ser importante para trabalhos futuros, uma vez que a anisotropia magnética é considerada uma das causas da magnetoelasticidade que dá origem a ferroeletricidade neste material. A ludwigita homometálica de ferro, Fe3O2BO3, foi estudada em sua forma monocristalina. Este óxido de ferro possui uma estrutura com duas sub-redes de ferro praticamente independentes, que se ordenam magneticamente em temperaturas distintas, além de apresentar correlações eletrônicas desde temperatura ambiente. A existência dessas correlações numa dessas estruturas, conhecida como \"escada de três pernas\", foi demonstrada através do espectro de RPE associado com a existência de dímeros Fe3+-Fe2+ nessa estrutura, desde temperatura ambiente até baixas temperaturas. Mostrou-se que os dímeros formam um estado antiferromagneticamente acoplado sujeito a interação de troca dupla, estimando valores da integral de transferência de carga b. Medidas de RPE em filmes automontados de polianilinas dopadas com plastificantes sugerem a população e despopulação de um estado tripleto a partir dos parâmetros dos espectros em função da temperatura, típica de dímeros de spin 1. Diferenças nos parâmetros com ciclagens térmicas sugere o congelamento da estrutura em diferentes estados condizente com a existência de termocromismo nesses polímeros. Enfim, demonstrou-se a relevância da técnica de espectroscopia de ressonância paramagnética eletrônica na caracterização de sistemas sujeitos a interação de troca antiferromagnética. / In this work, two transition metal oxides presenting long range magnetic order and a plastdoped polyaniline were investigated via electron paramagnetic resonance. Polycrystalline samples of the multiferroic manganese oxide, BiMn2O5, showed antiferromagnetic resonance modes which were identified from high magnetic fields multi frequency electron paramagnetic resonance. These data were fitted according to Yosida and Nagamiya theory of antiferromagnetic resonance. The macroscopic constants of magnetic anisotropy K1=7.0 x 108 emu Oe mol1 and K2=3.9 x 108 emu Oe mol1 were obtained from this fitting and allowed for estimating the microscopic constant of anisotropy. Magnetic anisotropy may lead to magnetoelasticity, which is related to the ferroelectricity in this material. Thus, the characterization of this physical quantities may be useful to future research. Single crystals of a homometallic iron ludwigite, Fe3O2BO3, were investigated in its distinct magnetic phases. This system has two independent iron sub-lattices which order magnetically in two distinct temperatures, presenting electronic correlations from room temperature. Despite the broad and superposed lines in the EPR spectra, the presence of such correlations was demonstrated in one of these structures, which is known as three leg ladders (3LL). A dimer Fe3+-Fe2+ was identified at room temperature, showing an antiferromagnetically coupled state subjected to double exchange interactions. The charge transfer integral b was estimated. Temperature sweep EPR measurements in films of plastdoped polyanilines suggested the population and depopulation if a triplet state typical of spin 1 dimers. Differences in the parameters after thermal cycling suggested the freezing of the structure at different states in accordance to observed thermocromism in these polymers. In conclusion, the relevance of the EPR technique was demonstrated to the characterization of exchange coupled systems.

Neste trabalho, dois óxidos de metal de transição com ordem magnética de longo alcance e uma polianilina dopada com plastificante foram estudados através da técnica de ressonância paramagnética eletrônica. O sistema multiferróico óxido de bismuto-manganês, BiMn2O5, foi estudado em sua forma policristalina. Este material apresenta modos de ressonância antiferromagnética que foram identificados a partir de medidas multifrequência em altos campos magnéticos. Estes dados foram ajustados segundo a teoria de Yosida e Nagamiya da ressonância antiferromagnética para obtenção das constantes macroscópicas de anisotropia magnética K1=7.0 x 108 emu Oe mol1 e K2=3.9 x 108 emu Oe mol1, a partir das quais uma estimativa da constate de anisotropia microscópica foi determinada. A caracterização destas grandezas pode ser importante para trabalhos futuros, uma vez que a anisotropia magnética é considerada uma das causas da magnetoelasticidade que dá origem a ferroeletricidade neste material. A ludwigita homometálica de ferro, Fe3O2BO3, foi estudada em sua forma monocristalina. Este óxido de ferro possui uma estrutura com duas sub-redes de ferro praticamente independentes, que se ordenam magneticamente em temperaturas distintas, além de apresentar correlações eletrônicas desde temperatura ambiente. A existência dessas correlações numa dessas estruturas, conhecida como \"escada de três pernas\", foi demonstrada através do espectro de RPE associado com a existência de dímeros Fe3+-Fe2+ nessa estrutura, desde temperatura ambiente até baixas temperaturas. Mostrou-se que os dímeros formam um estado antiferromagneticamente acoplado sujeito a interação de troca dupla, estimando valores da integral de transferência de carga b. Medidas de RPE em filmes automontados de polianilinas dopadas com plastificantes sugerem a população e despopulação de um estado tripleto a partir dos parâmetros dos espectros em função da temperatura, típica de dímeros de spin 1. Diferenças nos parâmetros com ciclagens térmicas sugere o congelamento da estrutura em diferentes estados condizente com a existência de termocromismo nesses polímeros. Enfim, demonstrou-se a relevância da técnica de espectroscopia de ressonância paramagnética eletrônica na caracterização de sistemas sujeitos a interação de troca antiferromagnética. / In this work, two transition metal oxides presenting long range magnetic order and a plastdoped polyaniline were investigated via electron paramagnetic resonance. Polycrystalline samples of the multiferroic manganese oxide, BiMn2O5, showed antiferromagnetic resonance modes which were identified from high magnetic fields multi frequency electron paramagnetic resonance. These data were fitted according to Yosida and Nagamiya theory of antiferromagnetic resonance. The macroscopic constants of magnetic anisotropy K1=7.0 x 108 emu Oe mol1 and K2=3.9 x 108 emu Oe mol1 were obtained from this fitting and allowed for estimating the microscopic constant of anisotropy. Magnetic anisotropy may lead to magnetoelasticity, which is related to the ferroelectricity in this material. Thus, the characterization of this physical quantities may be useful to future research. Single crystals of a homometallic iron ludwigite, Fe3O2BO3, were investigated in its distinct magnetic phases. This system has two independent iron sub-lattices which order magnetically in two distinct temperatures, presenting electronic correlations from room temperature. Despite the broad and superposed lines in the EPR spectra, the presence of such correlations was demonstrated in one of these structures, which is known as three leg ladders (3LL). A dimer Fe3+-Fe2+ was identified at room temperature, showing an antiferromagnetically coupled state subjected to double exchange interactions. The charge transfer integral b was estimated. Temperature sweep EPR measurements in films of plastdoped polyanilines suggested the population and depopulation if a triplet state typical of spin 1 dimers. Differences in the parameters after thermal cycling suggested the freezing of the structure at different states in accordance to observed thermocromism in these polymers. In conclusion, the relevance of the EPR technique was demonstrated to the characterization of exchange coupled systems.

Este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento e a aplicação de métodos de caracterização de filmes ópticos, associados à sua estrutura inomogênea ou anisotrópica. Os materiais estudados são guias ópticos planares e filmes compósitos com propriedades ópticas não-lineares. Esses materiais são relevantes para aplicações na área de optoeletrônica e óptica integrada. O trabalho é dividido em duas partes principais. A primeira parte é dedicada à caracterização de guias de onda planares produzidos por troca iônica, vidros dopados com íons de Ag e/ou K, através de um e/ou dois processos de troca. O perfil de índice de refração é estudado através da técnica de Modos Guiados, uma técnica óptica empregada tradicionalmente em guias desse tipo. Em complementação a essa medida óptica, são realizadas medidas do perfil de concentração do íon dopante, empregando as técnicas de RBS e EDS. É dedicado um interesse especial pela região próxima à superfície da amostra, a região crítica na análise por Modos Guiados. Os métodos de Abelès-Hacskaylo e de Brewster-Pfund são estendidos a esses guias inomogêneos, permitindo a medida direta do valor do índice de refração superficial. Essa informação e os dados obtidos por Modos Guiados permitem a determinação de um perfil de índice de refração mais acurado ao longo da profundidade do guia. A segunda parte é dedicada ao estudo de materiais compósitos: filmes finos constituídos por uma matriz (silicato, silicato + PVP, e PMMA) dopada com moléculas orgânicas que apresentam propriedades ópticas não-lineares de segunda ordem (PNA, DR-1 e HBO-BO6). Nessas amostras, é aplicado um campo elétrico de alta voltagem (efeito corona), gerando um alinhamento dos cromóforos dopantes. Essa mudança na simetria estrutural do material, de isotrópica para uniaxial, é observada através da assimetria correspondente no valor do índice de refração (birrefringência). O valor da birrefringência induzida é obtido através da medida da variação da refletância de luz pelo material, auxiliada por medidas prévias das constantes ópticas do material por Elipsometria.

SENA FILHO, Roberto Ferreira. Teoria microscópica de ondas de spin em nanofios magnéticos. 2007. 74 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Programa de Pós-Graduação em Física, Departamento de Física, Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2007. / Submitted by Edvander Pires (edvanderpires@gmail.com) on 2015-05-22T19:45:31Z No. of bitstreams: 1 2007_dis_rfsenafilho.pdf: 3612063 bytes, checksum: 5cbe75be9b4bf3c77cd9b1136fad2a2a (MD5) / Approved for entry into archive by Edvander Pires(edvanderpires@gmail.com) on 2015-05-22T19:46:04Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2007_dis_rfsenafilho.pdf: 3612063 bytes, checksum: 5cbe75be9b4bf3c77cd9b1136fad2a2a (MD5) / Made available in DSpace on 2015-05-22T19:46:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2007_dis_rfsenafilho.pdf: 3612063 bytes, checksum: 5cbe75be9b4bf3c77cd9b1136fad2a2a (MD5) Previous issue date: 2007 / The dynamical behavior of spins in magnetic materials is affected by its geometry and dimensionality. One can find several new results in the literature exploiting the magnetic properties of low dimension systems with different geometries, since the development of new devices such as: nanosensors, high density magnetic storage, etc., is closely related to new geometries. In this piece of work, we study the propagation of spin waves on cylindrical magnetic nanowires described by a microscopic theory through the Heisenberg Hamiltonian, where we consider the spins fixed at the sites lattice and the transversal section of the wire is hexagonal. Our model takes into account the exchange interaction between the spins that can be ferromagnetic or antifferomagnetic, the interaction of an external field with the spins (Zeeman interaction), anisotropic interactions due to a preferred direction of magnetization, and finally dipole-dipole interactions. The spins are described by boson operators through Holstein-Primakoff representation. The equations of motion for the spins are written in terms of these operators and translational symmetry in a preferential direction allows us to calculate several excitations spectra. / O comportamento dinâmico de spins em materiais magnéticos é influenciado pela geometria que eles apresentam. Além disso, outro aspecto relevante é a dimensionalidade do sistema. Trabalhos recentes comprovam o interesse do estudo das propriedades magnéticas em sistemas de baixa dimensionalidade, que é devido em grande parte as aplicações tecnológicas, tais como: nanosensores, gravadores magnéticos de alta densidade, dispositivos magneto-eletrônicos, etc. Neste trabalho estudamos a propagação de ondas de spin em nanofios magnéticos cilíndricos, onde a abordagem é feita utilizando teoria microscópica, através do Hamiltoniano de Heisenberg, em que os spins são considerados fixos nos sítios da rede e cuja geometria da seção transversal dos cilindros é hexagonal. Entre as interações magnéticas estudadas consideramos: a interação de troca que pode ser ferromagnética se os primeiros vizinhos dos spins estão numa configuração paralela, ou antiferromagnética se estiverem antiparelelos; a interação Zeeman que é devido ao campo magnético externo aplicado ao sistema; a interação de Anisotropia, esta sendo responsável pela direção de magnetização preferida que diversos sistemas magnéticos reais apresentam e a interação dipolar de natureza magnetostática, presente em todos os materiais. O formalismo leva em consideração a dependência espacial dos spins no sistema, onde os operadores de spin do hamiltoniano são escritos em termos de operadores bosônicos de criação e aniquilação através da Representação de Holstein-Primakoff. Em seguida, aproveitando-se da simetria translacional em uma direção devido a periodicidade da rede, realizamos a transformada de Fourier para estes operadores fornecendo um sistema de equações matriciais no espaço dos vetores de onda. A partir desse sistema de equações obtemos vários espectros de excitação como: a relação de dispersão para as ondas de spin, que é o gráfico onde mostra como a frequência de ondas de spin varia em função do vetor de onda e a variação da energia do sistema com o campo aplicado.

Este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento e a aplicação de métodos de caracterização de filmes ópticos, associados à sua estrutura inomogênea ou anisotrópica. Os materiais estudados são guias ópticos planares e filmes compósitos com propriedades ópticas não-lineares. Esses materiais são relevantes para aplicações na área de optoeletrônica e óptica integrada. O trabalho é dividido em duas partes principais. A primeira parte é dedicada à caracterização de guias de onda planares produzidos por troca iônica, vidros dopados com íons de Ag e/ou K, através de um e/ou dois processos de troca. O perfil de índice de refração é estudado através da técnica de Modos Guiados, uma técnica óptica empregada tradicionalmente em guias desse tipo. Em complementação a essa medida óptica, são realizadas medidas do perfil de concentração do íon dopante, empregando as técnicas de RBS e EDS. É dedicado um interesse especial pela região próxima à superfície da amostra, a região crítica na análise por Modos Guiados. Os métodos de Abelès-Hacskaylo e de Brewster-Pfund são estendidos a esses guias inomogêneos, permitindo a medida direta do valor do índice de refração superficial. Essa informação e os dados obtidos por Modos Guiados permitem a determinação de um perfil de índice de refração mais acurado ao longo da profundidade do guia. A segunda parte é dedicada ao estudo de materiais compósitos: filmes finos constituídos por uma matriz (silicato, silicato + PVP, e PMMA) dopada com moléculas orgânicas que apresentam propriedades ópticas não-lineares de segunda ordem (PNA, DR-1 e HBO-BO6). Nessas amostras, é aplicado um campo elétrico de alta voltagem (efeito corona), gerando um alinhamento dos cromóforos dopantes. Essa mudança na simetria estrutural do material, de isotrópica para uniaxial, é observada através da assimetria correspondente no valor do índice de refração (birrefringência). O valor da birrefringência induzida é obtido através da medida da variação da refletância de luz pelo material, auxiliada por medidas prévias das constantes ópticas do material por Elipsometria.

Este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento e a aplicação de métodos de caracterização de filmes ópticos, associados à sua estrutura inomogênea ou anisotrópica. Os materiais estudados são guias ópticos planares e filmes compósitos com propriedades ópticas não-lineares. Esses materiais são relevantes para aplicações na área de optoeletrônica e óptica integrada. O trabalho é dividido em duas partes principais. A primeira parte é dedicada à caracterização de guias de onda planares produzidos por troca iônica, vidros dopados com íons de Ag e/ou K, através de um e/ou dois processos de troca. O perfil de índice de refração é estudado através da técnica de Modos Guiados, uma técnica óptica empregada tradicionalmente em guias desse tipo. Em complementação a essa medida óptica, são realizadas medidas do perfil de concentração do íon dopante, empregando as técnicas de RBS e EDS. É dedicado um interesse especial pela região próxima à superfície da amostra, a região crítica na análise por Modos Guiados. Os métodos de Abelès-Hacskaylo e de Brewster-Pfund são estendidos a esses guias inomogêneos, permitindo a medida direta do valor do índice de refração superficial. Essa informação e os dados obtidos por Modos Guiados permitem a determinação de um perfil de índice de refração mais acurado ao longo da profundidade do guia. A segunda parte é dedicada ao estudo de materiais compósitos: filmes finos constituídos por uma matriz (silicato, silicato + PVP, e PMMA) dopada com moléculas orgânicas que apresentam propriedades ópticas não-lineares de segunda ordem (PNA, DR-1 e HBO-BO6). Nessas amostras, é aplicado um campo elétrico de alta voltagem (efeito corona), gerando um alinhamento dos cromóforos dopantes. Essa mudança na simetria estrutural do material, de isotrópica para uniaxial, é observada através da assimetria correspondente no valor do índice de refração (birrefringência). O valor da birrefringência induzida é obtido através da medida da variação da refletância de luz pelo material, auxiliada por medidas prévias das constantes ópticas do material por Elipsometria.

Nesta tese, analisamos dois sistemas de semicondutores magnéticos: um semicondutor magnético cristalino de EuTe e uma heteroestrutura formada por um poço quântico de GaAs/AlGaAs ao lado uma barreira tipo delta de Mn, que, ao difundir-se, forma o semicondutor magnético diluído de (Ga,Mn)As. Nossos estudos foram focados na possibilidade de manipularmos oticamente a orientação magnética de ambos os sistemas. No semicondutor magnético de EuTe, a indução de magnetização se dá pela formação de polarons magnéticos ao redor de elétrons fotoexcitados. Para o estudo dos polarons, um modelo teórico elaborado foi adaptado para a construção de um sistema computacional baseado no método de Monte Carlo. Essa sistema permitiu o cálculo do momento magnético e do raio do polaron em temperaturas finitas, muito acima da temperatura de Néel. O modelo foi elaborado para reproduzir tanto as propriedades do EuTe sem o polaron (temperatura de Néel e campo crítico), quanto o deslocamento da linha de fotoluminescência devido a formação do polaron. Além do desenvolvimento do próprio método computacional, que pode ser utilizado para estudar outros sistemas, o conhecimento adquirido com o estudo do EuTe serviu como base para o estudo de um sistema mais complexo, que é a heteroestrutura de GaAs/AlGaAs + dMn. O estudo da heteroestrutura de GaAs/AlGaAs + dMn foi feito em cima de medidas experimentais de rotação de Kerr com resolução temporal. O sistema de medição construído permite, também, medidas de rotação de Kerr com resolução espacial, que servem para o estudo de transporte e hélice de spin em semicondutores, e está detalhadamente descrito em um dos capítulo desta tese. Na amostra estudada, o controle da magnetização dos íons de Mn é feito através da interação de troca com o elétron fotoexcitado no poço quântico. Os resultados obtidos das medidas de rotação de Kerr mostram uma frequência de precessão dependente do tempo, que revela a existência de dois processos com dinâmicas diferentes: uma primeira orientação do spin dos íons de Mn devido à polarização do par elétron-buraco no poço quântico, seguida por um realinhamento desses spins com o campo magnético externo, a partir do momento em que a coerência dos spins dos buracos desaparece. Esse resultado sugere que a interação entre os elétrons fotoexcitados e os íons de Mn ocorre por intermédio dos buracos fotoexcitados, ao contrário do que havia sido proposto em estudos anteriores de estruturas similares, mas de acordo com o modelo de interação sp-d, utilizado para explicar o ferromagnetismo do (Ga,Mn)As. / In this thesis we analyzed two magnetic semiconductor systems: one intrinsic magnetic semiconductor crystal of EuTe and one GaAs-based heterostructure with a GaAs/AlGaAs quantum well close to delta-type Mn barrier, that forms a diluted magnetic semiconductor of (Ga,Mn)As after diffusion. Our studies on both systems were focused on the possibility of optical manipulation of magnetic order. In EuTe pure semiconductor, the magnetization control occurs due to de formation od magnetic polarons around photo-excited electrons. To study magnetic polarons we adapted a theoretical model to build a computer simulation system based on Monte Carlo\'s method. This system allowed us to calculate the magnetic moment and radius of the polaron at finite temperatures fair above Néel Temperature. The computational model was tested to reproduce EuTe properties without polarons (Néel Temperature and critical magnetic field) and with polarons (photoluminescence line shift). Beside the development of this computational model, that can be used to study other systems, the knowledge acquired during the studies on EuTe helped us to better understand the more complex system of the GaAs/AlGaAs +dMn heterostructure. The studies about the GaAs/AlGaAs + dMn heterostructure were based on experimental measurements of time-resolved Kerr rotation. The measurement system we built also allows us to perform spatial-resolved Kerr rotation measurements to study spin transport and spin helix on semiconductors and it is described in details in one chapter of this thesis. The optical manipulation of Mn ions magnetization on the studied sample is consequence of the exchange interaction with the photoexcited electron inside the quantum well. The results of Kerr rotation measurements show a time-dependent precession frequency that reveals the existence of two process with distinct dynamics: the initial orientation of Mn ions spins with the photoexcited electron-hole pair, followed by the realignment of these spins with the external magnetic field, as soon as the photoexcited hole spins loose its coherence. These results indicate that the exchange interaction between the photoexcited electron inside the quantum well and the Mn ions is mediated by the photoexcited holes, in opposition of what was being proposed in previous studies of similar structures, but in agreement with the sp-d model, used to explain the (Ga,Mn)As ferromagnetism.