Neste trabalho fizemos uma tentativa para melhorar a convergência do método APW convencional por meio de um parâmetro introduzido através de um principio variacional generalizado. Discutimos algumas consequências da expressão variacional estabelecida e fazemos a aplicação no modelo unidimensional Kroning - Penney. Estabelecemos certos critérios para a escolha do parâmetro que fornece a melhor convergência. Concluímos que a melhor escolha do parâmetro é aquele correspondente ao método APW convencional. / In this work a variational parameter is introduced in the conventional APW method in order to improve it´s convergence. We discuss some consequences of the variational expression and also estabilish a criteria for the choice of the parametrer wich furnishes the best convergence. After making a test with the one dimensional Kroning - Penney model we conclude that the best choice among the possible values of the parameter corresponds to the conventional APW method.

No presente trabalho implantamos íons de Fe em amostras de Si que são subseqüentemente recristalizadas pela técnica Cristalização Epitaxial Induzida por Feixe de íons (IBIEC). Quatro técnicas de análise (RBS, Canalização, Mõssbauer e TEM) foram utilizadas a fim de estudar os seguintes aspectos: a) fases formadas pela técnica IBIEC em função da concentração de Fe implantado; b) estabilidade térmica dos precipitados -y-FeSi2; c) caracterização da fase -y-FeSi2 pela técnica Mõssbauer e a existência ou não de um carácter magnético para esta fase. Nossos experimentos mostraram os seguintes resultados. Em baixa concentração de Fe (C<llat.%) somente a fase -y-FeSi2 é formada. No entanto, quando uma concentração crítica é atingida (llat.%), então a fase a também é verificada. Finalmente, uma coexistência de três fases (fases -y, a e ,3-FeSi2) é observada se a concentração de Fe é maior que 2lat.%. Este é um fenômeno singular uma vez que a fase -y é metaestável e a fase a é estável somente em temperaturas mais elevadas que ,950°C (o processo IBIEC é realizado em 320°C). Os experimentos de estabilidade térmica mostraram que a fase 7-FeSi2 é estável entre 600°C e 730°C, sendo a temperatura exata uma função da concentração de Fe implantado. Concluiu-se que a estabilidade da fase y é sustentada pelo pequeno tamanho dos precipitados de FeSi2 (< 10 nm). Além disso, a transformação y --+ /3 é devida ao aumento de tamanho dos precipitados baseado no mecanismo de crescimento de Ostwald. Os experimentos Mõssbauer mostraram que a fase fase -y-FeSi2 não é magnética. Esta característica foi deduzida de medidas realizadas em 4 K, que não mostram qualquer evidência de desdobramento magnético no espectro Mõssbauer. Medidas em temperatura ambiente indicam que a fase -y-FeSi2 é desordenada. No entanto, após recozimentos adicionais, observou-se pela primeira vez um singleto no espectro, além do dubleto original. Mostrou-se que o singleto caracteriza a fase -y ordenada (condizente com a sua estrutura cúbica) enquanto que o dubleto corresponde àquela com defeitos (a interface FeSi2 /Si provavelmente também deve ser considerada como "defeito"). Nós gostaríamos de enfatizar que medidas prévias, onde o processo de recristalização era unicamente térmico (SPE e RTA), falharam na obtenção da fase -y-FeSi2. Nós então tentamos justificar porque a técnica IBIEC é tão especial para produzir, de uma maneira seletiva, a fase -y-FeSi2. Por último, propõe-se um modelo microscópico para a precipitação -y-FeSi2 por IBIEC. / In the present work we implanted Fe ions into Si samples that are subsequently recrystallized by Ion Beam Induced Epitaxial Crystallization (IBIEC) technique. Four analysis techniques (RBS, Channeling, Mõssbauer and TEM) were used in order to study the following aspects: a) phases obtained by IBIEC as a function of Fe implanted concentration; b) thermal stability of -y-FeSi2 precipitates; c) characterization by Mõssbauer technique of the y-FeSi2 phase and the existence or not of a magnetic character. Our experiments showed the following results. At low Fe concentration (C<llat.%) only the -y-FeSi2 phase is formed. However, when a critical concentration is reached (llat.%), then the a phase also is verified. Finally, a coexistence of three phases (y, a and /3 phases) is observed if the Fe concentration is above than 2lat.%. This is a unique phenomenon since the -y phase is the metastable one and the a phase is stable only at temperatures higher than 950°C (the IBIEC technique is performed at 320°C). The thermal annealing experiments showed that the -y-FeSi2 phase is stable between 600°C and 730°C, being the specific temperature a function of the implanted Fe concentration. We have concluded that the y phase stability is supported by the small size of the FeSi2 precipitates (<10 nm). In addition, the y -4 ,C3-FeSi2 transformation is due to a size increase of the precipitates based on an Ostwald ripening mechanism. The Mõssbauer experiments showed that the y phase is no magnetic. This feature was deduced from measurements performed at 4 K, which did not show any evidence of a magnetic splitting in the Mõssbauer spectrum. Room temperature measurements indicate that the -y-FeSi2 is disordered. However, after further annealing, we observe for the first time one singlet in the spectrum, besides the original doublet. We have shown that the singlet characterizes the ordered -y phase (in agreement with its cubic structure) while the doublet characterizes the phase with defects (the interface FeSi2 /Si probably also must be included like "defect"). We would like to stress that previous experiments, where the recrystallization process was performed only thermally (SPE and RTA), failed in producing the -y- FeSi2 phase. Then we have tried to give a reason why the IBIEC technique is so unique in producing, in a selective way, the y-FeSi2 phase. Finally, we have proposed a microscopical model for the IBIEC -y-FeSi2 precipitation.

Apresenta-se neste trabalho um estudo experimental da dinâmica do fluxo magnético intergranular no cuprato supercondutor Y Ba2Cu3O7 e nos compósitos Y Ba2CU3O7 fi/Ag para várias concentrações de prata. Verificou-se que sob certas condições é possível separar os efeitos da dinâmica do fluxo de Josephson daqueles resultantes da dinâmica de Abrikosov. Através da técnica de medidas de magnetização DC foram obtidas as linhas de depinning inicial e de irreversibilidade magnética em campo magnético aplicado até 120 Oe. O revestimento dos grãos supercondutores aparentemente não afeta a energia de acoplamento dos elos fracos entre os grãos e o potencial de pinning até 16.1 % em peso de prata. A vantagem da mistura da prata é que esta melhora as propriedades mecânicas dos óxidos supercondutores além de melhorar as correntes críticas do sistema. Observamos que o depinning do fluxo de Josephson começa numa temperatura bem definida, dependendo do campo magnético aplicado e gradualmente aumenta com a temperatura até ou muito próximo do limite de irreversibilidade, acima do qual todo o fluxo intergranular (e intragranular) está livre. As linhas de irreversibilidade das nossas amostras podem ser entendidas dentro do modelo do Vidro supercondutor.

DOMINGOS, J. L. C. Auto-organização de partículas coloidais magnéticas. 2013. 74 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2013. / Submitted by Giordana Silva (giordana.nascimento@gmail.com) on 2016-10-04T20:56:01Z No. of bitstreams: 1 2013_dis_jlcdomingos.pdf: 7717096 bytes, checksum: 32b807c9b9b1fffb6a993b0af2c73031 (MD5) / Approved for entry into archive by Giordana Silva (giordana.nascimento@gmail.com) on 2016-10-04T20:56:38Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_dis_jlcdomingos.pdf: 7717096 bytes, checksum: 32b807c9b9b1fffb6a993b0af2c73031 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-04T20:56:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_dis_jlcdomingos.pdf: 7717096 bytes, checksum: 32b807c9b9b1fffb6a993b0af2c73031 (MD5) Previous issue date: 2013 / Colloidal systems, typically consisting of mesoscopic particles in a microscopic solvent, can be stabilized so that the colloids crystallize into ordered structures. The predictions of such phases is a relevant problem for technological applications, but it offers difficulties in the case of numerical studies, which are usually associated with the large number of metastable states, which in turn is sensible to the considered theoretical model. Another determining factor is the geometry of the colloid itself. In this dissertation we study the influence of two very important features of self-assembly in colloidal systems, namely: i ) the interparticle interaction, which in this work we consider to be of the magnetic dipolar type; ii) the shape of the colloids, which we assume to be anisotropic, unlike what is usually considered in the literature. Magnetic particles have been chosen because they are widely used in several applications such as magnetic fluids and biomedicine. We use molecular dynamics and Monte Carlo technique in this work in order to obtain the ground state configurations. On the first part of this work, we study the ground state configurations of a two-dimensional binary system of circular magnetic particles in a parabolic trap. We set the magnitude of the magnetic dipole moment of one group of particles, while the magnitude of the dipole moment of the other group is changed. The system presents a spatial separation between the two types of particles so that those ones with higher dipole moment stays on the outer part of the clusters, indicating that the repulsive part of the interaction overcomes the attractive one. We apply a uniform magnetic field parallel to the plane of confinement and we study the minimum energy configurations as a function of the strength of this field. In some cases, we find a non-monotonic behavior of the magnetization (alignment) of the system as a function of the magnetic field strength. On the second part of this work, we study the self-assembly of a two-dimensional system of magnetic particles with anisotropic shape (rod-like) as a function of the size of them. We notice that the increase of the packing fraction, at low temperature, favors the ordering (alignment) of the system. In general, we notice three phases, one phase composed of clusters, a disordered phase and a nematic ordered phase. Finally, we study dependence of the equilibrium structures on temperature, through a correlation function associated to the global alignment of magnetic moments. / Sistemas coloidais, tipicamente consistindo de partículas mesoscópicas em um solvente microscópico, podem ser estabilizados de modo que os colóides se cristalizam em estruturas ordenadas. Predizer com exatidão tais fases ordenadas é um problema relevante com vistas à aplicação tecnológica, mas que oferece dificuldades que, no caso de estudos numéricos, estão usualmente associadas ao grande número de estados metaestáveis, que por sua vez é sensível ao modelo teórico considerado. Um outro aspecto determinante é a geometria dos colóides envolvidos. Nesta dissertação estudamos a influência de duas características muito importantes no processo de auto-organização em sistemas coloidais: i) o tipo de interação, que no presente trabalho consideramos ser do tipo dipolar magnética; ii) a forma dos colóides, que assumimos ser anisotrópica, ao contrário do que é usualmente considerado na literatura. Partículas magnéticas foram escolhidas por serem largamente utilizadas em diversas áreas, incluindo fluidos magnéticos e biomedicina. Neste trabalho utilizamos os métodos numéricos dinâmica molecular e Monte Carlo para obter as estruturas de mínima energia. Na primeira parte deste trabalho, estudamos as configurações de mínima energia de um sistema bidimensional binário de partículas magnéticas circulares confinadas em uma armadilha circular parabólica. Fixamos o valor do momento de dipolo magnético de um grupo de partículas, enquanto variamos esta grandeza no outro grupo. O sistema apresenta uma separação espacial entre os dois tipos de partículas, de modo que aquelas com maior momento de dipolo magnético localizam-se na parte mais externa do aglomerado, indicando que a parte repulsiva do potencial de interação se sobrepõe à parte atrativa. Aplicamos ainda um campo magnético uniforme paralelo ao plano de confinamento e estudamos as diversas estruturas em função da intensidade do campo magnético. Em alguns casos observamos um comportamento não-monotônico da magnetização (alinhamento) do sistema em função da intensidade do campo magnético. Na segunda parte deste trabalho, estudamos a auto-organização de um sistema bidimensional de partículas magnéticas com geometria anisotrópica na forma de hastes ou barras de variados tamanhos. Observamos que o aumento da fração de ocupação, em baixa temperatura, favorece o ordenamento do sistema. Em geral, observamos três fases, uma fase composta por aglomerados (clusters), uma fase desordenada e uma fase ordenada nemática. Por fim, estudamos a dependência das estruturas de equilíbrio em função da temperatura, através de uma função de correlação associada ao alinhamento global dos momentos magnéticos.

Os resultados de experiências de Efeito Mössbauer são frenquentemente interpretados em têrmos de estrutura eletrônica molecular; no entanto se o núcleo Mössbauer está ligado covalentemente em um íon complexo, são ignorados os efeitos dos íons externos. A fim de estudar estes efeitos foram realizadas medidas de soluções aquosas congeladas de Nitroprussiato de Sódio (Na2Fe(CN)5NO.2H2O) em diversas concetrações, desde 0,05M até 1,4M (sol. saturada), bem como em diferentes concentrações de íons Na+, adcionando NaCL à solução 0,1M. As medidas foram efetuadas à temperatura de N2 líquido. Foi observado um acréscimo de cêrca de 9% no desdobramento quadrupolar, comparado com o Nitroprussiato sólido. Medidas em função da temperatura em soluções aquosas 0,1M mostraram o efeito de rearranjo cristalino do gêlo entre -110ºC e -80ºC. A -50ºC se restabelece o valor de desdobramento observado no sólido, sendo que o processo é irreversivel na faixa de temperaturas observadas. Interpretação: Efeitos diretos dos íons Na podem ser desconsiderados por se acharem muito afastados do núcleo de ferro, no entando os mesmos íons polarizam no Notriprusiato sólido os grupos negativos (CN), afetando as ligações Fe-CN e consequentemte as populações das orbitais dE do ion FeII. E a solução o íon complexo é circundado pelas moléculas de solvente e a polarização é removida, resultando um acréscimo do splittin quadrupolar. / The results of Mössbauer experiments are frequently interpreted in terms of the molecular electronic structure; however, in the case that the Mössbauer nucleus is covalently bound in a complexion, the effects of the external ions are ignored. In order to study these effects, me asurements were done in aqueous solutions of Sodium Nitroprusside ( Na2Fe(CN)5NO.2H2O) in different concentrations between O.O5M and 1.4M (saturated solution), as well as in different concentrations of Na+ ions, adding NaCl to a 0,1M solution. Measurements were done at liquid N2 temperature. A quadrupole splitting about 9% larger was observer, as compared to the solid salt. Measurements in function of temperature in 0.1M aqueous solutions showed the effect of crystalline rearrangement of ice between -110ºC and -80ºC. At - 50ºC the splitting attains the value observed in the solid, the process being irreversible in the range of temperatures that were examined. Interpretation: Direct effects of the Na+ ions can be ignored, because of the distance between these ions and the Irion ion. A polarization of the negative CN groups by the Na+ ions is possible in the solid, affecting in this way the Fe-CN bond and accordingly, the populations of the various de De Iron orbitals. In the solution, the complex ion is surrounded by solvent molecules and the polarization ir removed, thus increasing the quadrupole splitting.

Propõe-se o estudo do modelo de interação magnética por mecanismo de troca indireta (RKKKY) admitindo-se blindagem de troca.

Apresenta-se neste trabalho um estudo experimental da dinâmica do fluxo magnético intergranular no cuprato supercondutor Y Ba2Cu3O7 e nos compósitos Y Ba2CU3O7 fi/Ag para várias concentrações de prata. Verificou-se que sob certas condições é possível separar os efeitos da dinâmica do fluxo de Josephson daqueles resultantes da dinâmica de Abrikosov. Através da técnica de medidas de magnetização DC foram obtidas as linhas de depinning inicial e de irreversibilidade magnética em campo magnético aplicado até 120 Oe. O revestimento dos grãos supercondutores aparentemente não afeta a energia de acoplamento dos elos fracos entre os grãos e o potencial de pinning até 16.1 % em peso de prata. A vantagem da mistura da prata é que esta melhora as propriedades mecânicas dos óxidos supercondutores além de melhorar as correntes críticas do sistema. Observamos que o depinning do fluxo de Josephson começa numa temperatura bem definida, dependendo do campo magnético aplicado e gradualmente aumenta com a temperatura até ou muito próximo do limite de irreversibilidade, acima do qual todo o fluxo intergranular (e intragranular) está livre. As linhas de irreversibilidade das nossas amostras podem ser entendidas dentro do modelo do Vidro supercondutor.

No presente trabalho implantamos íons de Fe em amostras de Si que são subseqüentemente recristalizadas pela técnica Cristalização Epitaxial Induzida por Feixe de íons (IBIEC). Quatro técnicas de análise (RBS, Canalização, Mõssbauer e TEM) foram utilizadas a fim de estudar os seguintes aspectos: a) fases formadas pela técnica IBIEC em função da concentração de Fe implantado; b) estabilidade térmica dos precipitados -y-FeSi2; c) caracterização da fase -y-FeSi2 pela técnica Mõssbauer e a existência ou não de um carácter magnético para esta fase. Nossos experimentos mostraram os seguintes resultados. Em baixa concentração de Fe (C<llat.%) somente a fase -y-FeSi2 é formada. No entanto, quando uma concentração crítica é atingida (llat.%), então a fase a também é verificada. Finalmente, uma coexistência de três fases (fases -y, a e ,3-FeSi2) é observada se a concentração de Fe é maior que 2lat.%. Este é um fenômeno singular uma vez que a fase -y é metaestável e a fase a é estável somente em temperaturas mais elevadas que ,950°C (o processo IBIEC é realizado em 320°C). Os experimentos de estabilidade térmica mostraram que a fase 7-FeSi2 é estável entre 600°C e 730°C, sendo a temperatura exata uma função da concentração de Fe implantado. Concluiu-se que a estabilidade da fase y é sustentada pelo pequeno tamanho dos precipitados de FeSi2 (< 10 nm). Além disso, a transformação y --+ /3 é devida ao aumento de tamanho dos precipitados baseado no mecanismo de crescimento de Ostwald. Os experimentos Mõssbauer mostraram que a fase fase -y-FeSi2 não é magnética. Esta característica foi deduzida de medidas realizadas em 4 K, que não mostram qualquer evidência de desdobramento magnético no espectro Mõssbauer. Medidas em temperatura ambiente indicam que a fase -y-FeSi2 é desordenada. No entanto, após recozimentos adicionais, observou-se pela primeira vez um singleto no espectro, além do dubleto original. Mostrou-se que o singleto caracteriza a fase -y ordenada (condizente com a sua estrutura cúbica) enquanto que o dubleto corresponde àquela com defeitos (a interface FeSi2 /Si provavelmente também deve ser considerada como "defeito"). Nós gostaríamos de enfatizar que medidas prévias, onde o processo de recristalização era unicamente térmico (SPE e RTA), falharam na obtenção da fase -y-FeSi2. Nós então tentamos justificar porque a técnica IBIEC é tão especial para produzir, de uma maneira seletiva, a fase -y-FeSi2. Por último, propõe-se um modelo microscópico para a precipitação -y-FeSi2 por IBIEC. / In the present work we implanted Fe ions into Si samples that are subsequently recrystallized by Ion Beam Induced Epitaxial Crystallization (IBIEC) technique. Four analysis techniques (RBS, Channeling, Mõssbauer and TEM) were used in order to study the following aspects: a) phases obtained by IBIEC as a function of Fe implanted concentration; b) thermal stability of -y-FeSi2 precipitates; c) characterization by Mõssbauer technique of the y-FeSi2 phase and the existence or not of a magnetic character. Our experiments showed the following results. At low Fe concentration (C<llat.%) only the -y-FeSi2 phase is formed. However, when a critical concentration is reached (llat.%), then the a phase also is verified. Finally, a coexistence of three phases (y, a and /3 phases) is observed if the Fe concentration is above than 2lat.%. This is a unique phenomenon since the -y phase is the metastable one and the a phase is stable only at temperatures higher than 950°C (the IBIEC technique is performed at 320°C). The thermal annealing experiments showed that the -y-FeSi2 phase is stable between 600°C and 730°C, being the specific temperature a function of the implanted Fe concentration. We have concluded that the y phase stability is supported by the small size of the FeSi2 precipitates (<10 nm). In addition, the y -4 ,C3-FeSi2 transformation is due to a size increase of the precipitates based on an Ostwald ripening mechanism. The Mõssbauer experiments showed that the y phase is no magnetic. This feature was deduced from measurements performed at 4 K, which did not show any evidence of a magnetic splitting in the Mõssbauer spectrum. Room temperature measurements indicate that the -y-FeSi2 is disordered. However, after further annealing, we observe for the first time one singlet in the spectrum, besides the original doublet. We have shown that the singlet characterizes the ordered -y phase (in agreement with its cubic structure) while the doublet characterizes the phase with defects (the interface FeSi2 /Si probably also must be included like "defect"). We would like to stress that previous experiments, where the recrystallization process was performed only thermally (SPE and RTA), failed in producing the -y- FeSi2 phase. Then we have tried to give a reason why the IBIEC technique is so unique in producing, in a selective way, the y-FeSi2 phase. Finally, we have proposed a microscopical model for the IBIEC -y-FeSi2 precipitation.

Propõe-se o estudo do modelo de interação magnética por mecanismo de troca indireta (RKKKY) admitindo-se blindagem de troca.

Os resultados de experiências de Efeito Mössbauer são frenquentemente interpretados em têrmos de estrutura eletrônica molecular; no entanto se o núcleo Mössbauer está ligado covalentemente em um íon complexo, são ignorados os efeitos dos íons externos. A fim de estudar estes efeitos foram realizadas medidas de soluções aquosas congeladas de Nitroprussiato de Sódio (Na2Fe(CN)5NO.2H2O) em diversas concetrações, desde 0,05M até 1,4M (sol. saturada), bem como em diferentes concentrações de íons Na+, adcionando NaCL à solução 0,1M. As medidas foram efetuadas à temperatura de N2 líquido. Foi observado um acréscimo de cêrca de 9% no desdobramento quadrupolar, comparado com o Nitroprussiato sólido. Medidas em função da temperatura em soluções aquosas 0,1M mostraram o efeito de rearranjo cristalino do gêlo entre -110ºC e -80ºC. A -50ºC se restabelece o valor de desdobramento observado no sólido, sendo que o processo é irreversivel na faixa de temperaturas observadas. Interpretação: Efeitos diretos dos íons Na podem ser desconsiderados por se acharem muito afastados do núcleo de ferro, no entando os mesmos íons polarizam no Notriprusiato sólido os grupos negativos (CN), afetando as ligações Fe-CN e consequentemte as populações das orbitais dE do ion FeII. E a solução o íon complexo é circundado pelas moléculas de solvente e a polarização é removida, resultando um acréscimo do splittin quadrupolar. / The results of Mössbauer experiments are frequently interpreted in terms of the molecular electronic structure; however, in the case that the Mössbauer nucleus is covalently bound in a complexion, the effects of the external ions are ignored. In order to study these effects, me asurements were done in aqueous solutions of Sodium Nitroprusside ( Na2Fe(CN)5NO.2H2O) in different concentrations between O.O5M and 1.4M (saturated solution), as well as in different concentrations of Na+ ions, adding NaCl to a 0,1M solution. Measurements were done at liquid N2 temperature. A quadrupole splitting about 9% larger was observer, as compared to the solid salt. Measurements in function of temperature in 0.1M aqueous solutions showed the effect of crystalline rearrangement of ice between -110ºC and -80ºC. At - 50ºC the splitting attains the value observed in the solid, the process being irreversible in the range of temperatures that were examined. Interpretation: Direct effects of the Na+ ions can be ignored, because of the distance between these ions and the Irion ion. A polarization of the negative CN groups by the Na+ ions is possible in the solid, affecting in this way the Fe-CN bond and accordingly, the populations of the various de De Iron orbitals. In the solution, the complex ion is surrounded by solvent molecules and the polarization ir removed, thus increasing the quadrupole splitting.