Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:34Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-02-21Bitstream added on 2014-06-13T19:12:26Z : No. of bitstreams: 1 attanasio_f_me_ift.pdf: 793752 bytes, checksum: 490b63eed4bdd7ec83984c78ac824d6d (MD5) / Nesta Dissertação apresentamos um estudo numéerico em uma dimensão espacial da equação de Ginzburg-Landau-Langevin (GLL), com ênfase na aplicabilidade de um método de perturbação estocástico e na mecânica estatística de defeitos topológicos em modelos de campos escalares reais. Revisamos brevemente conceitos de mecânica estatística de sistemas em equilíbrio e próximos a ele e apresentamos como a equação de GLL pode ser usada em sistemas que exibem transições de fase, na quantização estocástica e no estudo da interação de estruturas coerentes com fônons de origem térmica. Também apresentamos um método perturbativo, denominado teoria de perturbação no ruído (TPR), adequado para situações onde a intensidade do ruído estocástico é fraca. Através de simulações numéricas, investigamos a restauração de uma simetria 'Z IND. 2' quebrada, a aplicabilidade da TPR em uma dimensão e efeitos de temperatura finita numa solução topológica do tipo kink - onde apresentamos novos resultados sobre defeitos de dois kinks / In this Dissertation we present a numerical study of the GinzburgLandau-Langevin (GLL) equation in one spatial dimension, with emphasis on the applicability of a stochastic perturbative method and the statistical mechanics of topological defect structures in field-theoretic models of real scalar fields. We briefly review concepts of equilibrium and near-equilibrium statistical mechanics and present how the GLL equation can be used in systems that exhibit phase transitions, in stochastic quantization and in the study of the interaction of coherent structures with thermal phonons. We also present a perturbative method, named noise perturbation theory (NPT), suitable for situations where the stochastic noise intensity is weak. Through numerical simulations we investigate the restoration of a broken 'Z IND. 2' symmetry, the applicability of the NPT in one dimension and finite temperature effects on a topological kink solution - where we present new results on two-kink defects

Orientador: Gastão Inácio Krein / Banca: Raquel Santos Marques de Carvalho / Banca: Ricardo D'Elia Matheus / Resumo: Nesta Dissertação apresentamos um estudo numéerico em uma dimensão espacial da equação de Ginzburg-Landau-Langevin (GLL), com ênfase na aplicabilidade de um método de perturbação estocástico e na mecânica estatística de defeitos topológicos em modelos de campos escalares reais. Revisamos brevemente conceitos de mecânica estatística de sistemas em equilíbrio e próximos a ele e apresentamos como a equação de GLL pode ser usada em sistemas que exibem transições de fase, na quantização estocástica e no estudo da interação de estruturas coerentes com fônons de origem térmica. Também apresentamos um método perturbativo, denominado teoria de perturbação no ruído (TPR), adequado para situações onde a intensidade do ruído estocástico é fraca. Através de simulações numéricas, investigamos a restauração de uma simetria 'Z IND. 2' quebrada, a aplicabilidade da TPR em uma dimensão e efeitos de temperatura finita numa solução topológica do tipo "kink" - onde apresentamos novos resultados sobre defeitos de dois kinks / Abstract: In this Dissertation we present a numerical study of the GinzburgLandau-Langevin (GLL) equation in one spatial dimension, with emphasis on the applicability of a stochastic perturbative method and the statistical mechanics of topological defect structures in field-theoretic models of real scalar fields. We briefly review concepts of equilibrium and near-equilibrium statistical mechanics and present how the GLL equation can be used in systems that exhibit phase transitions, in stochastic quantization and in the study of the interaction of coherent structures with thermal phonons. We also present a perturbative method, named noise perturbation theory (NPT), suitable for situations where the stochastic noise intensity is weak. Through numerical simulations we investigate the restoration of a broken 'Z IND. 2' symmetry, the applicability of the NPT in one dimension and finite temperature effects on a topological "kink" solution - where we present new results on two-kink defects / Mestre

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Nos Ãltimos anos o grafeno tem se mostrado um interessante objeto de investigaÃÃo para cientistas ao redor do mundo, tanto pelas suas caracterÃsticas peculiares bem como suas propriedades eletrÃnicas. Muitas pesquisas jà foram realizadas com o intuito de desvendar esse ainda recÃm descoberto alÃtropo do carbono, jà tendo rendido um prÃmio Nobel em 2010. Aqui serÃo abordadas algumas dessas caracterÃsticas do grafeno focando em suas propriedades estruturais de rede e tambÃm suas propriedades eletrÃnicas. Serà estudada a interaÃÃo dos fÃrmions de Dirac, partÃculas relativÃsticas sem massa, sob a aÃÃo de um campo magnÃtico externo em uma e duas camadas de grafeno, com base na teoria de Dirac para baixas energias e no modelo de aproximaÃÃo tight-binding, comprovando equivalÃncia entre os dois modelos. Escrevendo o Hamiltoniano para uma folha de grafeno configura-se um problema de autovalor, sendo possÃvel obter a dispersÃo das bandas de energias do material e os chamados nÃveis de Landau, estes Ãltimos originados pela preseÃa de um campo magnÃtico perpendicular ao plano de interaÃÃo. Em seguida esses mesmos passos serÃo realizados para o sistema de bicamada. Em adiÃÃo, serÃo apresentados aqui os efeitos de um campo magnÃtico dependente da posiÃÃo, a fim de serem escritos os nÃveis de Landau. Este trabalho irà demonstrar assim, que um dos fatores que fazem o grafeno tÃo atrativo para pesquisa à justamente a interaÃÃo de partÃculas neste material.

Submitted by Danielle Karla Martins Silva (danielle.martins@ufpe.br) on 2015-03-06T14:29:26Z No. of bitstreams: 2 Tese Juan Carlos Piña Velásquez.pdf: 7862572 bytes, checksum: 5f517795c3c02a2a31eb348849af0ae8 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-06T14:29:26Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Tese Juan Carlos Piña Velásquez.pdf: 7862572 bytes, checksum: 5f517795c3c02a2a31eb348849af0ae8 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2012 / Nesta tese estudamos teoricamente o comportamento de supercondutores convencionais e de duas bandas sujeitos a um confinamento mesoscópico induzido pelo tamanho da amostra ou pelo fluxo magnético não-homogêneo gerado por partículas magnéticas. O primeiro sistema estudado consiste em um filme supercondutor convencional infinito coberto por uma camada nanoestruturada contendo uma rede de partículas magnéticas com magnetização permanente orientada perpendicularmente ao plano do filme. Para esse sistema, solucionamos numericamente as equações de Ginzburg-Landau dependentes do tempo focando o estudo na criação e aniquilação de pares vórtice-antivórtice. Nós encontramos que o sistema apresenta uma variedade de fases com diferentes números de pares vórtice-antivórtice por dipolo, dependendo da intensidade do momento magnético das partículas e da distância de separação entre o filme supercondutor e o arranjo de dipolos. O principal resultado desse estudo foi a constatação da ausência do estado N=3 pares vórtice-antivórtice. A região do diagrama que seria ocupada por esse estado é de fato caracterizada por um estado contendo um vórtice com 3 quanta de fluxo localizado sob cada dipolo e uma molécula vórtice-antivórtice, composta por 4 antivórtices formando um quadrado com um vórtice no seu centro, em cada região intersticial. Interpretamos a inibição do estado N=3 como decorrente da simetria quádrupla imposta pelo arranjo de dipolos, efeito semelhante ao que ocorre em supercondutores mesoscópicos quadrados. No segundo sistema, investigamos a região de estabilidade dos estados fracionários num disco supercondutor mesoscópico de duas bandas. O estudo foi feito solucionando numericamente as equações de Ginzburg-Landau adaptadas para o caso de duas bandas usando a aproximação das variáveis de ligação. Nesta análise levamos em conta a relação entre os parâmetros do modelo e os parâmetros microscópicos do material como as densidades de estados parcial, as velocidades de Fermi e os elementos da matriz de acoplamento. Nós apresentamos uma análise detalhada da região de estabilidade dos vórtices fracionários ao variar os parâmetros microscópicos e encontramos que os estados de vorticidade fracionária podem existir na região onde as duas bandas são ativas. Dentre esses estados, destacam-se aqueles onde a vorticidade da banda mais ativa é maior e estados onde a diferença do número de vórtices entre as bandas é maior que 1. Finalmente, nós propomos uma forma eficiente de aumentar a estabilidade dos vórtices fracionários mediante o campo magnético gerado por um disco magnético localizado sobre o disco supercondutor. Este é um resultado importante, uma vez que facilita a observação experimental dos vórtices fracionários em amostras mesoscópicas.

Made available in DSpace on 2014-06-12T18:04:28Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo4291_1.pdf: 4548863 bytes, checksum: 15fb3b6cbaeb6e73f3d21fb42e894888 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2008 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Na última década tem sido mostrado que híbridos supercondutor-ferromagnéticos podem usar o ferromagnetismo para melhorar algumas propriedades dos supercondutores. Um exemplo bem-sucedido é uma bicamada formada por um filme supercondutor e um filme magnético nanoestrutrado. Esse sistema se apresenta como uma maneira eficiente e altamente controlável de aprisionar e/ou manipular o movimento dos vórtices. Além disso, pode apresentar geração espontânea de pares vórtice-antivórtice (v-av), com conseqüências profundas sobre as características da amostra. A maneira como estes pares são gerados e a forma com que influem nas propriedades macroscópicas do supercondutor continuam sendo matéria de intenso debate. Neste trabalho, foram resolvidas numericamente as equações de Ginzburg-Landau dependentes do tempo (TDGL) para fazer uma análise detalhada da nucleação de pares v-av num filme supercondutor interagindo com uma camada de dipolos magnéticos pontuais idênticos, localizados acima da superfície supercondutora e polarizados perpendicularmente ao filme. A simulação utiliza o método de variáveis de ligação com invariância de calibre adaptado para o algoritmo de diferenças finitas e foi utilizada para calcular a densidade de pares de Cooper assim como a vorticidade e a energia livre do sistema. Esse estudo é realizado em função da temperatura, a intensidade do momento magnéi ii tico m e parâmetros geométricos da rede de dipolos. Observamos transições abruptas no número de pares v-av estabilizados por cada dipolo em função de m, assim como transições na maneira como os antivórtices se arranjam em torno dos vórtices. Em geral, quando a distância d entre as camadas supercondutora e de dipolos é maior ou da ordem do comprimento de coerência do supercondutor », observa-se que os antivórtices se arranjam em torno das posições intersticiais da rede de dipolos. A esta fase denominamos deslocalizada, pois os antivórtices encontram-se desligados dos vórtices. Para d / », os antivórtices posicionam-se nas proximidades dos dipolos magnéticos, fase que chamamos localizada (os antivórtices estão agora ligados aos vórtices). Apresentamos um diagrama de fases que resume as várias configurações de vórtices e antivórtices encontradas e propomos um experimento baseado em técnicas usuais de medidas de transporte o qual poderia ser utilizado para identificar estas fases

Made available in DSpace on 2014-06-12T18:07:51Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo7989_1.pdf: 1716960 bytes, checksum: 98f56fbc3bd8ef81cb2230ae53e372ac (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2003 / Neste trabalho, utilizamos a teoria de London para determinar as respostas magnéticas em um sistema supercondutor semi-infinito e em um sistema confinado. O estudo dos campos magnéticos através da teoria de London permite investigar as propriedades eletrodinâmicas e introduzir ferramentas robustas para o uso de simulação computacional. Estudamos as modificações causadas pela forma do sistema em suas propriedades básicas, como o campo crítico inferior, Hc1, e o campo de penetração, Hen, analisando o impacto causado por defeitos estruturais na geometria. No sistema semi-infinito, consideramos uma interface plana com uma endentação na superfície. No sistema confinado, consideramos um supercondutor com simetria cilíndrica onde investigamos a formação de cadeias de vórtices e as mudanças configuracionais obtidas pela aplicação de campo magnético paralelo µa superfície. A formação dessas cadeias ¶e estudada utilizando simulação Monte Carlo. No capítulo apresentamos a história do desenvolvimento da supercondutividade e seus principais formuladores segundo ordem cronológica, começando com sua descoberta por Heike Kamerlingh Onnes, em 1912, até os supercondutores de mais alta temperatura cr¶³tica, Tc = 138 K. No capítulo 2 discorremos sobre as duas principais teorias fenomenológicas da super-condutividade: a teoria de Ginzburg-Landau e a teoria de London. Descrevemos as duas teorias e definimos a notação a ser utilizada em todo o resto da dissertação. Em especial daremos atenção µa equação de London e as equações de Ginzburg-Landau. E também apresentamos uma breve introdução sobre os métodos computacionais e abordagens numéricas que foram empregados neste trabalho. No capítulo 3, discutimos as propriedades eletrodinâmicas de um supercondutor semi-infinito com uma endentação. Investigamos a variação do campo de penetração, Hen, devido a endentação para várias configurações geométricas da interface. O capítulo 4 trata das propriedades de um sistema supercondutor confinado em duas dimensões, onde estudamos as configurações de vórtices, e sua dependência com os parâmetros geométricos envolvidos. Investigamos os campos de mudança configuracional (matchingfields) e a curva de energia livre em função do campo externo, G(H). O Capítulo 5 mostra as conclusão que obtivemos utilizando o sistema semi-infinito e o confinado

Abstract Helium is the second most abundant element in the Universe. It is the only known substance that can exist in liquid state at absolute zero. There are two stable isotopes of helium, fermionic ³He and bosonic ⁴He. At sufficiently low temperatures, both isotopes undergo a phase transition into a superfluid state. These superfluids are usually characterised by their ability to flow without resistance, but this is by no means their only remarkable property. In this thesis, we study theoretically superfluid ³He. The work consists of two separate projects. First, we study the effect of a quantised vortex line to spin dynamics of the superfluid. We find that the interplay between the vortex and the magnetisation of the liquid generates spin waves, dissipating energy. We find that the theoretically predicted energy dissipation is in agreement with experimental data, implying that spin-wave radiation can be an important mechanism of magnetic relaxation in superfluid ³He. Second, we study the drag force acting on an object moving through zero-temperature superfluid at a constant velocity. The drag arises if momentum is transferred from the object to the fluid. At low velocities, no such mechanism exist and thus the drag vanishes. If the velocity exceeds the Landau velocity \(v_L\), it becomes possible for the object to create quasiparticle excitations that could, in principle, transfer momentum away from the object. Thus, \(v_L\) has been generally assumed to be the critical velocity, that is, the velocity above which the drag force starts to increase rapidly towards the normal-state value. We find that this is not necessarily the case. Objects much larger than the superfluid coherence length modify the superfluid flow field around them. The spatial variation of the flow field can shield the object, preventing quasiparticles from transferring momentum away from the object. This leads to a critical velocity greater than \(v_L\). / Original papers The original publications are not included in the electronic version of the dissertation. Laine, S. M., & Thuneberg, E. V. (2016). Calculation of Leggett–Takagi Relaxation in Vortices of Superfluid ³He-B. Journal of Low Temperature Physics, 183(3–4), 222–229. https://doi.org/10.1007/s10909-016-1516-x Kuorelahti, J. A., Laine, S. M., & Thuneberg, E. V. (2018). Models for supercritical motion in a superfluid Fermi liquid. Physical Review B, 98(14). https://doi.org/10.1103/physrevb.98.144512 http://jultika.oulu.fi/Record/nbnfi-fe2018112148794 Laine, S. M., & Thuneberg, E. V. (2018). Spin-wave radiation from vortices in ³He−B. Physical Review B, 98(17). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.98.174516 http://jultika.oulu.fi/Record/nbnfi-fe2019092630083

The electron-electron interaction is the origin of many interesting phenomena in condensed matter. These phenomena post challenges to theoretical physics and can lead to important future applications. Transition metal dichalcogenide heterostructures provide excellent platforms to study these phenomena because of the two-dimensional nature, large effective mass and tunable bandwidth with moiré potential. As electron bands become narrower such that the Coulomb interaction energy becomes comparable to the bandwidth, interactions can drive new quantum phases. This dissertation describes the realization of this platform and probing of correlated phenomena with low- temperature transport measurements. As the first step, the electrical contact problem of few-layer transition metal dichalcogenides, which prohibits low-temperature transport measurements, needs to be solved. Two different contact schemes have been used to attack this problem. For p-type transition metal dichalcogenide, prepatterned platinum is used to bottom contact transition metal dichalcogenides. This method prevents channel from deterioration due to electron beam evaporation and the high workfunction platinum can place the Fermi level underneath the material valence band. Alternatively, for n-type transition metal dichalcogenides, a single layer of boron nitride is put on transition metal dichalcogenide before cobalt evaporation. This way, the boron nitride layer protects the transition metal dichalcogenide from the process of evaporation and can decrease the work function of cobalt thus putting Fermi level above the conduction band. With these contact methods, Ohmic contacts can be achieved at cryogenic temperature and probing the transition metal dichalcogenide heterostructures with transport measurements become accessible. Then, the magnetotransport properties of monolayer molybdenum disulphide and bilayer tungsten diselenide encapsulated with boron nitride with graphite dual-gate were measured. There are three unique features underlie this two dimensional electron gas system. First, the system is strong correlated. The Landau level spectrum reveals strong correlated signatures, such as enhanced spin-orbit coupling splitting and enhanced effective g-factor. Second, the longitudinal resistance/conductance at half-filling of Landau levels are found to depend on the spin orientation. The minority spin Landau level become totally localized at higher magnetic field. Third, in bilayer device the two layers are weak coupled and can be independently controlled by two gates. All this features establish transition metal dichalcogenide a unique platform for studying correlated physics. Finally, to achieve higher level of correlation, two layers of tungsten diselenide are stacked together with a small twist angle. With the help of moiré potential and layer hybridization, the bandwidth can be continuously tuned by the twist angle. In the range of 3 degree to 5.1degree, with moderate correlation strength, correlated insulating states are shown at half-filled flatband and are highly tunable with vertical electric field.

Mirror symmetry has been a significant area of research for geometry and physics for over two decades. Berglund and Hubsch proposed that for a certain family of singularities W, the so called "transposed" singularity WT should be the mirror partner of W. cite{BH} The techniques for constructing the orbifold LG models to test this conjecture were developed by FJR in cite{FJR} with a cohomological field theory generalized from the study of r-spin curves. The duality of LG A- and B-models became more elaborate when Krawitz cite{Krawitz} generalized the Intriligator-Vafa orbifold B-model to include contributions from more than one sector.This thesis presents a program written in Maple for explicitly computing bases for both LG A- and B-model rings, as well as the correlators for A-models to the extent of current knowledge. Included is a list of observations and conjectures drawn from computations done in the program.

Using a finite element method, we numerically solve the time-dependent Ginzburg-Landau equations of superconductivity to explore vortex nucleation in type II superconductors. We consider a cylindrical geometry and simulate the transition from a superconducting state to a mixed state. Using saddle-node bifurcation theory we evaluate the superheating field for a cylinder. We explore how surface roughness and thermal fluctuations influence vortex nucleation. This allows us to simulate material inhomogeneities that may lead to instabilities in superconducting resonant frequency cavities used in particle accelerators.