O programa THOR de dinâmica e mecânica molecular foi aprimorado com a introdução de técnicas que permitem a modelagem de sistemas biomoleculares na presença do solvente representado explicitamente. Essas técnicas incluem o emprego de condições de contorno periódicas, raio de corte, potencial eletrostático modificado e método shake para vínculos de distância. Além disso, a técnica da lista de vizinhos foi implementada devido ao grande aumento no número de átomos do sistema, pela inclusão explícita do solvente. Alguns sistemas foram modelados e a influência do solvente sobre suas propriedades conformacionais foi analisada, respondendo às expectativas baseadas em previsões teóricas e evidências experimentais. / The computational package THOR for molecular mechanic and dynamics simulation was improved by the introduction of techniques for modeling of biomolecular systems with explicit representation of solvent molecules. Those techniques include the application of periodic boundary conditions, the use of a cut-off sphere for the potential, with modifications in the electrostatic potential, and the utilization of the method shake to impose distance constraints. Furthermore, a neighbours list was implemented, due to the high number of atoms to be dealt with when the solvent is explicity represented. Simulations were performed on some systems of biological interest, and the influence of the solvent on their conformational properties was analysed. The results are in good agreement with theoretical previsions and experimental data.

As propriedades ópticas não-lineares de cristais líquidos liotrópicos dopados com ferrofluido, na escala dos milissegundos, foi estudada mediante a técnica de varredura-z. Estas propriedades foram caracterizadas em diferentes mesofases em função da potência incidente, da quantidade de ferrofluido, da direção do diretor (fase nemática calamítica), da evolução temporal do sinal e da composição relativa das amostras. Propomos que a origem desta resposta óptica não-linear, na escala de tempo de milissegundos, é térmica. Os resultados experimentais foram analisados com base nos modelos de Sheik-Bahae e de Lente Térmica. O modelo de Sheik-Bahae permite obter o índice de refração não-linear n IND.2, e o modelo de Lente Térmica a condutividade térmica k e o coeficiente termoótico dn/dT. É possível estabelecer uma relação entre ambos os modelos, a qual é verificada experimentalmente. Da análise sobre o efeito do ferrofluido na resposta óptica não-linear dos liotrópicos, concluímos que este introduz uma pequena anisotropia na absorção óptica na presença de um campo magnético externo. Um possível mecanismo presente numa amostra ferro-liotrópica iluminada pelo laser é o denominado hipertermia. O estudo da resposta óptica não-linear em amostras liotrópicas com diferentes concentrações relativas, num domínio nemático, à temperatura constante, mostra que é possível associar os comportamentos observados nos parâmetros k, dn/dT e n IND.2, à variação da estrutura microscópica das micelas. / Nonlinear optical properties of ferrofluid-doped lyotropic liquid crystals in the millisecond range were studied using the Z-Scan technique. These properties were characterized in different mesophases as function of the incident power of the laser, ferrofluid concentration, direction of the director (calamitic nematic mesophase), signal\'s temporal evolution and relative concentrations of the samples. We suggest that the lyotropic\'s nonlinear optical properties, in millisecond range, come from a thermal effect. The experimental data were analyzed using the Sheik- Bahae\'s model and the Thermal Lens model. The Sheik-Bahae\'s model allows to get the nonlinear refractive index n2 and the Thermal Lens model gives the thermal conductivity k and the thermo optic coefficient dn/dT. It is possible to set a relationship between Sheik-Bahae\'s model and Thermal Lens model that is experimentally verified. Analyzing the influence of ferrofluid on the lyotropics\'s nonlinear optical response, we conclude that it introduces a small anisotropy in the optical absorption in the presence of an external magnetic field. A possible mechanism that could be present in the ferro-lyotropic sample illuminated by the laser beam is the hyperthermia. The study of the nonlinear optical response of lyotropic samples with different concentrations, in a nematic domain, at constant temperature, shows that it is possible to relate the behaviors observed on k, dn/dT and n2 to a change of microscopic structure of micelles.

Neste trabalho, estudamos o crescimento de camadas semicondutoras de compostos III-V pela técnica de epitaxia por feixe molecular (MBE). Um grande esforço foi inicialmente realizado para entender o funcionamento do sistema inteiro e otimizar o uso de cada instrumento disponível para a caracterização in situ. Demos uma ênfase particular ao estudo da dopagem homogênea de camadas do tipo p usando duas novas técnicas e, pela primeira vez, obtivemos com sucesso camadas do tipo p crescidas pela co-evaporação de átomos de Si sobre susbtratos de GaAs (001). Finalmente, camadas de alta mobilidade eletrônica foram conseguidas, assim como espelhos de Bragg (DBRs) de alta refletividade. Estes dois tipos de estrutura possuem numerosas aplicações na indústria de microeletrônica e optoeletrônica / In this work, we studied the growth o f III-V semiconductor compounds by molecular beam cpitaxy (MBE). Much efTort was initially spem to understand the functioning of the whole system and optimize the use o f some specific instruments available for m si tu characterization. We gave some emphasis to the homogeneous doping o f p-type layers using two new techniques and, for the fírst time, a thick p-type GaAs layer was successfully grown using co-evaporation o f Si atoms on top o f (00 I) GaAs substrates. Finally, layers with high electron mobility were obtained, as well as distributed Bragg reflectors (DBRs) showing high retlectivity. These two types of structures have many applications in microelectronics and optoelectronics industry.

Neste trabalho efetuamos um estudo do comportamento da susceptibilidade AC nos antiferromagnetos Mn Br IND. 2 . 4 H IND. 2 O e Mn(Br IND. 0.7 Cl IND. 0.3) IND. 2 . 4 H IND. 2 O. Fizemos medidas de susceptibilidade AC em função do campo magnético externo, para várias freqüências do campo de excitação e para temperaturas entre 1.2 e 2.5 K. Através dos dados obtidos construímos os chamados \"Diagramas de Argand\" para as fases antiferromagnética e paramagnética destes compostos. Os dados obtidos são comparados às previsões dadas pelo modelo de Casimir-Du Pré. Observamos que na fase paramagnética o sistema é bem descrito pelo modelo, enquanto que na fase antiferromagnética isto não ocorre. Segundo previsões devido a Fisher, a susceptibilidade em função da temperatura e a campo constante possui uma contribuição adicional da forma X ANTIND. (T,H) H POT. Y1.C IND M(T), onde CM(T) é o calor específico. O nosso estudo experimental, mostrou que o expoente Y1 = 2.36 ± 0.12, valor próximo ao previsto em modelos de Ising a 2d. Finalmente, obtivemos os expoentes críticos associados ao calor específico, = 0.107 e = 0.0538 para a amostra de Mn Br IND. 2 . 4 H IND 2 O, através das medidas de susceptibilidade AC. / In this work we have studied the behavior of the AC susceptibility in the antiferromagnetic compound MnBr2 . 4 H2O as well as Mn(Br 0.7 Cl 0.3)2 . 4 H2O. We have measured the AC susceptibility as a function of the external magnetic field for several frequencies of the modulation field and for temperatures between 1.2 and 2.5 K. Using these data we have built the so called Argand\'s Diagrams\" for the antiferromagnetic and paramagnetic phases. Our results are compared to the predictions of Casimir-Du Pré\'s model. We could observe that in the paramagnetic phase the system is well described by the model, while in the antiferromagnetic phase this is not true. According to Fisher\'s predictions, the temperature dependence of the susceptibility at constant magnetic field, has an additional contribution of the form \'(T,H) HY1.CM(T), where CM(T) is the specific heat. Our experimental study has demonstrated that the exponent Y1 = 2.36 ± 0.12, which is around the value predicted for a Ising\'s 2d model. Finally, we have obtained the critical exponents associated with the specific heat, = 0.107 and = 0.0538, for the sample of MnBr2 . 4 H2O, through measurements of AC susceptibility.

Neste trabalho são calculados os sub-níveis 1s, 2s, 2p±, 3s, 3p± e 3d±2 de elétrons ligados a impurezas doadoras em um poço quântico de GaAs/GaAlAs submetido a um campo magnético uniforme, via método variacional. São calculadas, então, as densidades de estados supondo-se uma distribuição uniforme de doadores, obtendo-se resultados que se assemelham aos do estado fundamental, com um pico principal e outro secundário. De posse do espectro desses sub-níveis rasos são calculados os coeficientes de absorção, na região do infra-vermelho distante, para as transições permitidas fazendo-se o uso da Regra de Ouro de Fermi. As densidades de doadores estão dentro dos limites do modelo de banda de impureza semi-clássica, portanto baixas densidades. Inicialmente é considerada uma compensação nula e uma distribuição uniforme de impurezas. Neste caso os cálculos são realizados analiticamente. Finalmente é considerada a compensação, sendo utilizada a simulação Monte Carlo. Neste segundo processo calcula-se o coeficiente de absorção, primeiramente considerando-se apenas o termo constante da expansão do potencial eletrostático das impurezas ionizadas. Em segunda etapa leva-se em conta os outros termos da expansão e faz-se um tratamento perturbativo. A forma da curva de absorção em infra-vermelho distante levando-se em conta este efeito da compensação é obtido pela primeira vez. São verificados alargamentos não homogêneos nas curvas de absorção e é estudado o efeito da variação da compensação e do campo magnético sobre o coeficiente de absorção. Este estudo constitui um elemento importante para o diagnóstico destas hetero-estruturas semicondutoras. / In this work we obtain the sub-levels 1s, 2s, 2p±, 3s, 3p±, and 3d±2 of donor bound electrons in a GaAs/GaAIAs quantum well by a variational calculation. The densities of states are calculated assuming an uniform distribution of donors, obtaining results similar to that of the ground state, with two peaks, a fundamental and a secundary. We calculate, then, the absorption coefficient, in the far infrared region, by means the Fermi\'s Golden Rule. The densities of donors are within the lirnits of the Semiclassical Impurity Band, i. e., low densities. The calculations are made analiticaly. Finally we consider a non-zero compensation and utilize the Monte Carlo simulation. In this second process the absorption coefficient is calculated firstly considering only the constant term of the expansion of the electroslatic potential due to ionized impurities. Then a perturbative treatement is made with the other terms in the expansion. The shape of the absorption coefficient in the far infrared, with the effect of compensation, was obtained by the first time. Inhomogeneous broadenings appear in the absorptions curves and the effect of variation of compensation and magnetic field is studied. This study is an important element for hetero-structures diagnosis.

Neste trabalho apresentamos estudos sobre a estrutura eletronica de impurezas isoladas e complexas em germanio as quais sao responsaveis pela introducao de niveis de energia profundos na banda proibida do semicondutor. O modelo utilizado e o do aglomerado molecular, dentro do formalismo autoconsistente do metodo do espalhamento multiplo-\'X IND.ALFA\' com o tratamento dos orbitais de superficie atraves da esfera de watson. Efeitos de polarizacao de spin e de relaxacao eletronica sao incluidos. Aplicamos o metodo para analisar impurezas isoladas de cobre substitucional (\'GE:\'cu ind.S\'); COBRE INTERSTICIAL (\'ge\':\'cu ind.I\') E DE LITIO INTERSTICIAL (\'ge\':\'li ind.I\') E AS IMPUREZAS COMPLEXAS DE COBRE SUBSTITUCIONAL - COBRE INTERSTICIAL (\'ge\':\'cu ind.I\'\'cu ind.S\') E COBRE SUBSTITUCIONAL - LITIO (\'ge\':\'li ind.I\'\'cu ind.S\'). Nossos resultados sao comparados com dados experimentais existentes na literatura / In this work we report results for the electronic structure of Isolated and complex impurities in Germanium which introduces deep leveis In the crystal band gap. The calculations are carried out by using the The theory-Scattering-X theory within the Watson-sphere-terminated molecular-cluster method. The self-constructive calculations are carried out by taking into account the spin-polarization and electronic relaxation effects. The following isolated and complex impurities are studied: substitutional Copper Interstitial Lithium Copper (Ge: Cu Cu); 1 s (Ge: Cu); S Interstitial Copper (Ge: Li); L Substitutional Copper Substitutional Copper Interstitial (Ge: Cu); 1 Interstitial Lithium (Ge: Li Cu). 1 s Our results are compared with experimental data in the literature.

Este trabalho tem como interesse o estudo de ligações de hidrogênio e sua influência em propriedades ópticas e elétricas de moléculas em meio solvente. Sendo a ligação de hidrogênio uma interação especifica entre o soluto e o solvente, modelos contínuos de solvente não se prestam a tais aplicações. Assim, adotamos um modele discreto de solvente, que leva em conta explicitamente cada molécula do solvente. Como soluto estudamos as moléculas da classe das azinas, que devido ao lone pair no átomo de nitrogênio, apresentam a formação de ligações de hidrogênio com moléculas de solventes próticos. Urna simulação Monte Carlo e realizada em um número de moléculas de solventes polares e apolares. A análise da estrutura do solvente em torno de cada soluto é realizada utilizando-se funções de distribuição radial de pares. A análise das ligações de hidrogênio entre soluto e solvente também é feita. Estruturas supermoleculares envolvendo o soluto com moléculas mais próximas e, em separado, com as moléculas ligadas por pontes de hidrogênio, são usadas como entrada para cálculos semi-empíricos de mecânica quântica da primeira transição eletrônica de absorção e da primeira hiperpolarizabilidade. Apenas estruturas geradas pelo Monte Carlo estatisticamente descorrelacionadas foram utilizadas no cálculo quântico. Os resultados são analisados e comparados com dados experimentais e outros cálculos teóricos. Os resultados apontam uma contribuição marcante da ligação de hidrogênio no espectro de absorção UV-visível. Tanto no solvatocromismo como na hiperpolarizabilidade, a contribuição da molécula do solvente mais próxima, formadora de ligação de hidrogênio, e a mais relevante. / The interest of this work is the study of hidrogen bonding and it influence on the electrical and optical properties of molecules in solvent media. Once that hydrogen bonding is a specific inte- raction between solute and solvent, continuum solvent models are not a appropiate choice to face this problem. Thus, we adopted a discrete solvent model that take into account each sol- vent molecule. We studied a class of organic molecules called azines that due the lone pair present in the ni- trogen atom, this molecules show hydrogen bonding with molecules of a protic solvent. A Monte Carlo simulation is performed in a number of polar and non-polar solvente molecules. Analisys of the solvent structure around each solute molecule is performed using the radial distribution function. Hydrogen bonding analysis between solute and solvent is also carried out. Supermolecular structures involving the solute and the nearest solvent molecules and, separa- tely, the hydrogen bonded molecules, are used as input to quantum mechanical semiempirical calculations of the first electronic absorption transition and the first hyperpolarisabilty. Only statistically non-correlated superstructures were used in the calculation. The results are analy- sed and compared to experimental and other theoretical results. The results show a remarkable contribution of the hydrogen bonding on the UVvisible spec- trum. As well as the solvatochromic shift, the change in the first hyperpolarizability is mainly due to the contribution of the nearest solvent molecule, which is involved on the hydrongen boding formation.

Estudamos o efeito do campo aleatório sobre um modelo de vidro de spin com interações de p spins de alcance infinito e distribuição de probabilidade gaussiana. O caso p = 2 corresponde ao modelo de Sherrington-Kirkpatrick na presença de um campo aleatório. O caso p \'SETA\' \'INFINITO\' corresponde ao REM (Random Energy Model) de Derrida na presença de um campo aleatório. Além da interação de p spins, consideramos a presença de interações uniformes ferro ou antiferromagnéticas de alcance infinito. Tanto no caso ferro quanto antiferromagnético, empregamos dois procedimentos para tratar o problema: o método de réplicas no ensemble canônico e o método da contagem de estados no ensemble microcanônico. No método de réplicas resolvemos o problema para qualquer valor de p tanto sem quebra da simetria de permutação entre réplicas, quanto com um passo de quebra de simetria de Parisi. Deste modo, recuperamos resultados conhecidos para alguns modelos já estudados na literatura. Em seguida, tomamos o limite p \'SETA\' \'INFINITO\' que fornece uma solução completa para o problema do REM na presença de um campo aleatório. No método da contagem de estados, aplicável apenas no limite p \'SETA\' \'INFINITO\', mostramos que podemos estender a solução de Derrida mesmo na presença de um campo aleatório. Isso nos permitiu fazer a contagem de estados evitando assim o problema da \"catástrofe da entropia negativa\" presenta na solução réplica simétrica. Além disso, mostramos que qualquer sistema que seja solúvel sem a interação aleatória de p spins continua solúvel na presença dessa interação no limite p \'SETA\' \'INFINITO\'. Portanto, concluímos que a interação aleatória de p spins é somente adicionar um carácter vidro de spin ao sistema. Obtivemos expressões gerais válidas para qualquer distribuição do campo aleatório, embora a análise numérica tenha sido restrita às distribuições duplo-delta e gaussiana. Estudamos a influência do campo aleatório sobre os diagramas de fases e, em particular, mostramos que podem surgir pontos tricríticos no caso de uma distribuição duplo-delta. / We studied the effect of a random field on spin-glass models with infinite-ranged p spin interactions with a Gaussian probability distribution. The case p = 2 corresponds to the Sherrington-Kirkpatrick model in the presence of a random field. The case p \'SETA\' \'INFINITO\' corresponds to the REM (Random Energy Model) introduced by Derrida in the presence of a random field. Besides the p-spin interactions we also included uniform infinite-ranged ferromagnetic and antiferromagnetic interactions. Both in the case of ferromagnetic and antiferromagnetic interactions we employed two different approaches: The replica method in the canonical ensemble and the method of counting of the states in the microcanonical ensemble. In the replica method we solved the problem for arbitrary p both in the case of replica symmetry and in the first step of Parisi\'s replica-symmetry breaking scheme. This allowed us to rederive results for some models already known in the Literature. Next we took the limit p \'SETA\' \'INFINITO\' which yielded a complete solution to the REM in a random field. In the method of counting of the states, which is effective only in the limit p \'SETA\' \'INFINITO\', we showed that we can extend the Derrida\'s solution even in the presence of a random field. This allowed us to do the counting of the states avoiding the so called negative-entropy catastrophe present in the replica-symmetric solution. We also showed that any solvable model without random p-spin interactions is also solvable in the presence of such interactions in the limit p \'SETA\' \'INFINITO\'. Therefore, we conclude that the p-spin random interactions only add a spin-glass character to the system. We have obtained general expressions valid for any random-field distributions, although we limited the numerical analysis to double-delta and Gaussian distributions. We studied the effects of the random field on the phase diagrams, and in particular, we showed the possibility of tricritical point in the case of double-delta distributions.

As interações intermoleculares em meio líquido foram estudadas através do uso de uma metodologia sequencial que combina simulações clássicas com cálculos de mecânica quântica. Estudamos, em ordem crescente de complexidade, os efeitos de uma carga em meio líquido, o sódio em hélio líquido e moléculas complexas (benzotriazol e aminonopurina) em meio aquoso. As estruturas do líquido foram geradas usando simulações clássicas de Monte Carlo. Os efeitos das interações soluto-solvente foram obtidos através do cálculo de propriedades eletrônicas em meio líquido. Valores médios para a energia de ligação, energia de transição eletrônica e momento de dipolo de estados eletrônico fundamental e excitados foram calculados para estruturas descorrelacionadas obtidas na simulação. A variação das propriedades dos níveis eletrônicos pode ser correlacionada com o deslocamento solvatocrômico medido diretamente para a molécula em meio líquido e em fase gasosa. Esta metodologia vem sendo usada com a combinação do método de Monte Carlo com cálculos semiempíricos. Um passo adicional dado nesta tese é a combinação do método Monte Carlo com métodos quânticos de primeiros princípios, multiconfiguracionais e baseados em teoria do funcional da densidade. Dentre as interações intermoleculares foram consideradas também as ligações de hidrogênio formadas na interação soluto-solvente. O caso específico estudado foi a hidratação do par de bases guanina-citosina. / Molecular interactions in liquid environment were studied by a sequential methodology combining classical simulations with quantum mechanical calculations. We studied, an increase of difficulty, the effects of a charge in aqueous environment, the sodium atomem liquid helium and complex molecules like benzotriazole and aminopurine in aqueous environment. The structures of the liquid were generated with classical Monte Carlo simulations. The effects of the solute-solvent interactions were obtained by electronic proprieties in liquid environment. Averaged values for interaction energies, electronic transition energies and dipole moments in fundamental and excited states were calculated with uncorrelated configurations obtained during the simulations. The change of the proprieties can be correlated with the solvatocromic shift which can be directly measured for molecules in liquid and in gas phase. This methodology was used in combination of Monte Carlo method with semi-empirical calculations. An additional step implemented in this thesis is the combination of Monte Carlo simulation with first principle calculations like multiconfigurational and density functional theory based calculations. Among the intermolecular interactions, the hydrogen bond interactions formed in the solute-solvent interaction. An specific case studied was the hydration of the guanine-cytosine base pair.

O ferro é conhecido como um causador de \"quenching\" de luminescência em vidros e cristais. Nos vidros boratos irradiados à baixa temperatura ocorre a formação de centros paramagnéticos que são conhecidos como o centro de elétron do boro (BEC) e o centro de lacuna do boro e oxigênio (BOHC), sendo os primeiros os doadores de elétrons e os últimos, centros de luminescência azulada que ocorre a temperaturas entre 77 e 300 K. Estudos recentes usando TL mostraram que a ocorrência de uma luminescência avermelhada em tomo de 200ºC é produzida pelas recombinações radiativas de lacunas temúcamente liberadas dos BOHCs com íons de Fe POT. +2 e que esta luminescência desaparece completamente quando se adiciona à estrutura do vidro concentrações de 0,35 atg% de Fe à composição do vidro. Investigamos o comportamento do BOHC em vidros de composições (x)MO (100-x) B IND. 2 O IND. 3 20 Al IND. 2 O IND. 3 + (y) Fe IND 2 O IND. 3, com 20 x 50 e 0 y 2,5 mol% para M = Ba e 10 x 50 e 0 y 1,75 mol% para M = Ca fundidos a 1300 c durante uma hora em forno elétrico e em atmosfera normal, utilizando RPE e TL e verificamos que a extinção da termoluminescência coincide com a completa extinção técnica do BOHC. O comportamento da valência e da coordenação dos íons de ferro determinado pela composição dos vidros foi efetuado utilizando Espectroscopia Mössbauer e absorção óptica. Observamos que em todas as composições analisadas o íon Fe POT. +3 aparece essencialmente na configuração tetraédrica, enquanto que o íon Fe POT. +2 apresenta-se tanto em sítios tetraédricos e octaédricos. A presença de algumas unidades estruturais específicas foi constatada utilizando espectroscopia Raman, verificando-se que para baixas concentrações de MO os vidros são formados principalmente por unidades de anéis boroxol. À medida que a concentração dos óxidos modificadores é aumentada, estas unidades são gradualmente substituídas por diversos tipos de grupos estruturais. / The iron is a well known quenching agent of luminescence in glasses and crystals. The irradiation of borate glasses at low temperatures produces paramagnetic centers known as boron electron centers (BEC) and boron-oxygen hole centers (BOHC), the former being electron donnors and the latter the recombination centers of the blue luminescence which occurs at temperatures in the range of ~77 K. Recent TL studies have show the occurrence of a red luminescence at temperatures about 470 K, produced by the radiative recombinations of boles thermally released from the BOHCs and Fe +l ions. This luminescence is completely quenched with the addition of 0,35 atg% of Fe to the glass composition. We have investigated the BOHC behavior in glasses of composition (x)M0(100-x) B IND 2 O IND 3 20Al IND. 2 O IND 3 + (y) Fe IND 2 O IND. 3, with 20 x 50 and 0 y 50 and 2.5 mol% for M=Ba and 10 x 50 and 0 y l.75 mol% for M=Ca, melted at the temperature of 1300 \'C for one hour in electric fumace at normal atmosphere, using electron paramagnetic resonance (EPR) and TL to observe that the \'IL vanisshes at the same temperature of the complete thermal bleaching of BOHC. The behavior of the oxidation state and coordination of the iron ions as determined by the glass composition was carried out by means of Mössbauer spectroscopy and optical absorption at the near infrared. We observed that in all the compositions analysed the Fe +2 ion appears essentially in tetrahedral configuration whereas the Fe+2 are found in both tetrahedral and octahedral sites. The presence of some specific structural units was detected by means of Raman spectroscopy with the observation that for low concentrations of MO the glasses are mainly formed by boroxol ring units. As the modifier cation concentration is increased, these units are gradually substituted by several types of specific structural units.