CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de NÃvel Superior / Neste trabalho um modelo atmosfÃrico de resoluÃÃo de nuvens e um modelo da camada superior do oceano sÃo usados, isolados e acoplados, com a finalidade de se estudar, em duas dimensÃes (plano xz) a circulaÃÃo de Walker. As simulaÃÃes com o modelo oceÃnico, forÃadas por ventos zonais sÃo utilizadas para imitar o perfil climatolÃgico das temperaturas no Oceano PacÃfico Equatorial e obter a influÃncia da convecÃÃo sobre a temperatura da superfÃcie do oceano na parte equatorial oeste do PacÃfico. No modelo atmosfÃrico, a convecÃÃo atmosfÃrica Ãmida e o fluxo de grande-escala sÃo impulsionados por um gradiente linear de grande-escala da temperatura da superfÃcie do mar. As caracterÃsticas bÃsicas da circulaÃÃo de Walker e a realimentaÃÃo de ondas curtas das nuvens sobre a temperatura da superfÃcie sÃo estudadas. O acoplamento entre os modelos oceÃnico e atmosfÃrico à forÃado somente pelo perfil de temperatura das Ãguas mais quentes na parte oeste e Ãguas frias na parte leste da bacia oceÃnica. Algumas caracterÃsticas reais de processos fÃsicos de grande e de pequena-escala, tal como a correlaÃÃo entre salinidade e temperatura, sÃo relativamente bem reproduzi das em um modelo bidimensional acoplado.

Orientador: Alexandre Reily Rocha / Banca: Marcelo Takeshi Yamashita / Banca: Cedric Rocha Leão / Resumo: A realização experimental do grafeno em 2004 abriu as portas para os estudos de uma nova geração de materiais, estes chamados materiais bidimensionais são a expressão final do que poderíamos pensar em material plano (monocamada) que, eventualmente, podem ser empilhados para formar o bulk. O grafeno oferece uma grande variedade de propriedades físicas, em grande parte, como o resultado da dimensionalidade de sua estrutura, e pelas mesmas razões, materiais como Fosforeno (P), Siliceno (S), Nitreto de Boro hexagonal (hBN), dicalcogenos de metais de transição (TMDC), etc. São muito interessantes para fins teóricos, como para futuras aplicações tecnológicas que podem-se desenvolver a partir deles, como dispositivos de spintrônica e armazenamento. Neste trabalho o estudo desenvolvido são as propriedades eletrônicas dos materiais apresentados acima (grafeno, fosforeno e MoTe 2 ), e além disso, ja que o acoplamento spin-órbita aumenta à medida que o número atômico tambem aumenta, espera-se que este parâmetro desempenhe um papel na estrutura eletrônica, particularmente para os TMDC's. Começamos descrevendo genéricamente esses três sistemas, isto é, para o grafeno, podemos usar uma abordagem tipo tight binding, a fim de encontrar a dispersão de energia para as quase-particulas perto do nível de Fermi (Equação de Dirac). Usando cálculos DFT estudou-se de forma geral as propriedades desses sistemas com a inclusão do espin órbita. Abordou-se cálculos para descrever os efeitos do acoplo s... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The experimental realization of graphene in 2004 opened the gates to the studies of a new generation of materials, these so-called 2 dimensional materials are the nal expression of what we could think of a plane material (monolayer) that eventually can be stacked to form a bulk. Graphene, the wonder material, o ers a large variety of physical properties, in great part, as the result of the dimensionality of its structure, and for the same reasons, materials like phosphorene(P), silicene(S), hexagonal Boron Nitride (hBN), transition metal dichalcogenides(TMDC), etc. are very interesting for theoretical purposes, as for the future technological applications that we can develope from them, such as Spintronics and Storage devices. In this dissertation we theoretically study the electronic properties of the materials presented above (graphene, Phosphorene and MoTe2), and besides that, since the spin-orbit coupling strength increases as the atomic number does, we expect that this paremeter plays a role in the electronic structure, particularly for the TMDC. We start describing generically those three systems using density functional theory including the e ect of spin orbit. We address calculations to describe the e ects of spin orbit on the isolated materials as well as the heterostructures. Finally we also include the possibility of defects in graphene and their possible in uence on the electronic structure of heterostructures / Mestre

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de NÃvel Superior / O objetivo principal dessa dissertaÃÃo à pesquisar, atravÃs de alguns modelos de Teoria de Campos, a influÃncia de trabalharmos com uma simetria de gauge nÃo-abeliana sobre as soluÃÃes das equaÃÃes de movimento. Faremos isso tomando Teoria de Campos especificamente em trÃs dimensÃes. Veremos que os sistemas planares nos trarÃo uma quantidade de informaÃÃes suficientes para descrever a teoria em questÃo. Faremos um estudo sobre defeitos topolÃgicos com enfoque especial para os vÃrtices, que sÃo o nosso principal objeto de estudo. Inicialmente faremos uma revisÃo sobre simetrias em fÃsica afim de chegar à simetria nÃo-abeliana. ApÃs termos descrito sob um ponto vista particular a teoria de Yang-Mills revisaremos os principais modelos que exibem soluÃÃes do tipo vÃrtices, como o modelo Maxwell-Higgs abeliano e o modelo Chern-Simons-Higgs. Posteriormente faremos a inclusÃo do momento de dipolo magnÃtico anÃmalo atravÃs do chamado acoplamento nÃo-mÃnimo. Estudaremos entÃo, detalhadamente, como poderemos incluir este tipo de acoplamento numa teoria de Yang-Mills. Apresentamos no fim desta dissertaÃÃo como tÃpico novo, a adiÃÃo de um background gravitacional a alguns modelos descritos anteriormente. Faremos isso ainda com o acoplamento nÃo mÃnimo e simetria nÃo-abeliana. / The main purpose of this thesis is to investigate how the non-Abelian gauge symmetry affects the solutions of the equations of motion in some field theory models. We concern ourselves specifically with three dimensional field theories. We will note here that planar systems give us the needed informations about the theories approached here. Topological defects were studied with special attention to the vortex solutions. We will do a general survey on physical symmetries, concerning mainly with the non-abelian symmetry. After describing in a particular view the Yang-Mills theory we will review mainly the models in which vortex solutions appear. For example the abelian Maxwell- Higgs model and the Chern-Simons-Higgs model. The next step is to include the Anomalous Magnetic Dipole Moment(AMDM) with the so called non-minimal coupling. A deeper study envisaging how to implement the non-minimal coupling in a Yang-Mills theory is made. New results were found about the addition of a gravitational background in some of the models cited above. We will also study non minimal coupling and non-abelian symmetry in this gravitational background.

Neste trabalho buscamos calcular as caracter´ısticas ´opticas e eletrˆonicas de nanofitas de di´oxido de estanho (SnO2) pura e com vacˆancia de oxigˆenio, e as modificac¸ ˜oes nas estruturas e propriedades, que ocorreram nas mesmas; utilizando como ferramenta os c´alculos de primeiros princ´ıpios, baseados no m´etodo da Teoria do Funcional da Densidade (DFT). Utilizamos o c´odigo SIESTA nas nossas simulac¸ ˜oes, utilizando algumas aproximac¸ ˜oes necess´arias, que ser˜ao descritas posteriormente. Atrav´es do SIESTA calculamos as func¸ ˜oes diel´etricas, partes real e imagin´aria, e por meio destas calculamos algumas propriedades ´opticas como coeficiente de absorc¸ ˜ao, refletˆancia, condutividade ´optica e outras. O estudo das propriedades eletrˆonicas das estruturas foi atrav´es das estruturas eletrˆonica de bandas, da densidade de estado total (DOS), da densidade de estado parcial (PDOS), do c´alculo do momento magn´etico resultante, e do estudo do mapa de contorno da diferenc¸a de densidade eletrˆonica. Os resultados obtidos se comparados a estudos experimental, mostram-se satisfat´orios, onde alguns resultados concordaram muito bem com outros trabalhos encontrados na literatura. / In this work we calculate the optical and electronic characteristics of tin dioxide nanoribbons (SnO2) and pure oxygen vacancy, and the changes in the structures and properties, which occurred in the same; using as a tool the first-principles calculations, based on the method Theory Density Functional (DFT). Using the SIESTA code in our simulations, using some approximations necessary, which will be described. Through the SIESTA calculate the dielectric functions, real and imaginary parts, and means calculate some optical properties such as absorption coefficient, reflectance and other optical conductivity. The study of the electronic properties of the structures was through the electronic band structure, the total state density (DOS) of the partial density of state (PDOS), calculating the resulting magnetic moment and of the study of contour map of the difference of electron density. The results are compared to experimental studies, appear satisfactory, where some results are in agreement with other studies in the literature. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES

Um modelo para redes de neurônios é estudado onde a função energia E é dada pelo produto do quadrado das distâncias no espaço de fase entre o estado S da rede e os P padrões armazenados.Os tempos de convergência e as correspondentes dispersões também foram estudados numericamente e estão relacionados ao número de estados espúrios ao redor de cada configuração armazenada. Ambas quantidades sâo pequenas na fase de recuperaçâo , indicando a homogeneidade e suavidade do espaço de fase. / A model for neural networks is studied through a multineuron interaction energy function E given by the product of the squared distances in phase space between the state S of the net and the P stored patterns. Convergence times and the corresponding dispersions have also been studied numerically a.s para.meters to measure the efficiency of this model. These quantities are related to the number of spurious sLates for ea.ch configuration of stored pa.tterns. Both the average convergence time and the dispersions are small in the retrieval phase, indicating the homogeneity and smoothness of the phase space.

Neste trabalho, é feito um estudo de sistemas de valência intermediária e sistemas Kondo, utilizando um método diagramático para calcular as funções de Green, necessárias ao cálculo das densidades de estado, para estes sistemas. / We studied intermediate valence and Kondo systems using a diagrammatic technique to calculate the Green functions.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / As plaquetas sÃo um grupo de cÃlulas que tÃm participaÃÃo fundamental nos processos hemostÃticos. Durantes estes eventos, tais cÃlulas passam por uma drÃstica transformaÃÃo de sua estrutura, o que inclui alteraÃÃo de forma, saindo de um perfil discÃide para um completamente amorfo. ConseqÃentemente, este fenÃmeno de reestruturaÃÃo da arquitetura celular està intimamente ligado a um rearranjo do citoesqueleto plaquetÃrio, estrutura localizada abaixo da membrana celular responsÃvel pela forma, estabilidade, maleabilidade, dentre outras caracterÃsticas mecÃnicas e fisiolÃgicas da membrana plasmÃtica. Neste contexto, a investigaÃÃo das caracterÃsticas elÃsticas de plaquetas ativadas, como sÃo denominadas ao iniciar o processo acima citado, apresenta-se como uma alternativa viÃvel ao aprofundamento no conhecimento da funÃÃo plaquetÃria no organismo. Para tanto, a microscopia de forÃa atÃmica (AFM), surge como uma tÃcnica de grande utilidade a este tipo de investigaÃÃo. Capaz de tocar a superfÃcie celular com forÃas da ordem de piconewtons, o microscÃpio de forÃa atÃmica pode ser utilizado como um nanoindentador, ou seja, de posse da geometria da sonda e da constante de mola do cantilever empregado, grandezas como elasticidade e viscosidade da amostra podem ser determinadas. Neste trabalho, duas subtÃcnicas de AFM foram empregadas no estudo de plaquetas humanas sadias ativadas, tais foram: Force Plot e Force Volume. A primeira fornece um grÃfico chamado de curva de forÃa, obtida com uma Ãnica indentaÃÃo na superfÃcie celular. Jà a segunda reÃne todas estas curvas numa imagem conhecida como imagem de volume de forÃa. Tais ferramentas provÃem informaÃÃes que, trabalhadas com um modelo matemÃtico adequado, no nosso caso o modelo de Hertz, tornam possÃveis a determinaÃÃo, nÃo apenas pontual, mas em todo o corpo da cÃlula, das propriedades mecÃnicas plaquetÃrias.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Neste trabalho estudamos o Oscilador de Dirac (OD) em trÃs diferentes situaÃÃes. Na primeira situaÃÃo estudamos o OD com violaÃÃo da simetria de Lorentz. Referida violaÃÃo à implementada atravÃs de um termo vetorial e de um termo axial. Realizamos o limite nÃo-relativÃstico e obtemos que o campo de background vetorial nÃo modifica o espectro de energia do sistema. Contudo, no caso do campo de background axial, aparece uma correÃÃo similar ao efeito Zeeman. Na segunda questÃo discutida aqui, relatamos os primeiros estudos sobre o oscilador de Dirac com massa variÃvel. Impomos um vÃnculo no sistema de modo a preservar a estrutura supersimÃtrica e obter a soluÃÃo de funÃÃo de onda. Esta condiÃÃo nos permite encontrar uma forma funcional especÃfica para a massa, a qual apresenta interessante caracterÃstica. Devido a esse aspecto, esse modelo melhora duas conhecidas interpretaÃÃes fÃsicas do Oscilador de Dirac, ou seja, aquela onde o OD à visto como uma interaÃÃo entre o momento magnÃtico anÃmalo de fÃrmions neutros e uma esfera carregada, e a interpretaÃÃo como um modelo que descreve aproximadamente o confinamento de quarks. Por outro lado, as autofunÃÃes e a autoenergias do estado fundamental do sistema sÃo tambÃm obtidas. Por fim, na terceira parte do trabalho, usamos a conhecida abordagem de Foldy-Wouthuysen para tratar o problema de ordenamento do operador de energia cinÃtica na teoria de baixas energias. O problema de ordenamento aparece na teoria de Schroedinger quando consideramos massa dependendo da posiÃÃo, uma vez que a presenÃa de dois operadores no termo cinÃtico torna ambÃguo o Hamiltoniano. Neste trabalho, partindo do oscilador de Dirac, no qual a massa depende da posiÃÃo, usamos a transformaÃÃo de Foldy-Wouthuysen para obter um Hamiltoniano nÃo-relativÃstico e anti-hermitiano, sem problemas de ordenamento. Com o intuito de auxilair a leitura do trabalho do ponto de vista tÃcnico, acrescentamos dois apÃndices. No apÃndice A apresentamos as equaÃÃes hipergeomÃtricas confluentes e suas relaÃÃes com diversas funÃÃes especiais. No apÃndice B, revisamos brevemente os conceitos bÃsicos da Supersimetria da MecÃnica QuÃntica. / In this work we study the Dirac Oscillator (DO) in a threefold way. In the first way, we study DO with Lorentz symmetry violation. This violation is implemented through vectorial and an axial terms. We realize a non-relativistic limit and we obtain that the background vector field does not modify the energy spectrum. However, in the case of the background axial field, a correction similar to the Zeeman effect shows up. As the second issue studied here, we report first studies on the Dirac oscillator with variable mass. We impose a constraint in the system in order to preserve a supersymmetric structure and hence to obtain a wave function solution. This condition allows us to find a particular functional form to the mass, which presents an interesting feature. Due to this feature, this model enhances twofold physical equivalence for the Dirac oscillator, namely, an interaction term between an anomalous magnetic moment of neutral fermions and a charged sphere, and the confinement of quarks. Also eigenfunctions and eigenenergy of the fundamental state of the system are obtained. Finally, in the third part of our work, we use the so called Foldy-Wouthuysen approach in order to treat the ordering problem of the kinetic energy operator in the low energy theory. The ordering problem appears in the Schroedinger theory when we consider mass depending on position, since due to the presence of two operators in the kinetic term, the Hamiltonian turns ambiguous. In that work, starting from a Dirac oscillator which mass depends on position, we use the Foldy-Wouthuysen transformation to achieve a non-relativistic anti-Hermitian Hamiltonian with no ordering problem. As a matter of completeness we add two appendix, namely, an appendix A in order to present the confluent hypergeometric equation and their relations with special functions, and an appendix B, where we review briefly the Supersymmetric Quantum Mechanics.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Esse trabalho tem por objetivo estudar sistemas quÃnticos de baixa dimensionalidade do tipo poÃos quÃnticos GaN/HfO2 e Si/High-k. Investigamos propriedades eletrÃnicas, Ãpticas e estados de impurezas em poÃos quÃnticos GaN/HfO2, levando em consideraÃÃo efeito de cargas imagem devido à descontinuidade das constantes dielÃtricas dos materiais do poÃo e da barreira destas estruturas. Primeiramente estudamos os efeitos do potencial imagem de auto-energia sobre as propriedades Ãpticas e eletrÃnicas de poÃos quÃnticos abruptos e nÃo abruptos. Nossos resultados mostram que o efeito do potencial imagem de auto-energia modica fortemente as estruturas eletrÃnicas de poÃos quÃnticos, podendo variar a energia de recombinaÃÃo dos portadores em atà 100 meV. AlÃm disso, o modelo ideal de poÃos quÃnticos nÃo à vÃlido para algumas estruturas com a constante dielÃtrica do poÃo menor que a constante dielÃtrica da barreira, devido ao confinamento de portadores na regiÃo da interface. A energia de ligaÃÃo e a energia total do exciton sÃo estudadas em poÃos quÃnticos abruptos com a constante dielÃtrica do poÃo menor e maior que a constante dielÃtrica da barreira, dando Ãnfase a efeitos causados por cargas imagem: potencial de auto-energia e interaÃÃo do elÃtron (buraco) com as imagens do buraco (elÃtron). Os resultados mostram que, considerando os parÃmetros dos materiais usados neste trabalho, modelos simples (que nÃo consideram efeito de cargas imagem) para cÃlculos de excitons sÃo inadequados para estudar sistemas com a constante dielÃtrica do poÃo menor que a constante dielÃtrica da barreira, visto que modelos mais precisos (que incluem todas as contribuiÃÃes devido Ãs cargas imagem) apresentam resultados com diferenÃas significativas, em torno de 80 meV, entre modelos simples e modelos mais precisos. Finalmente, estudamos a interaÃÃo entre elÃtron-impureza em poÃos quÃnticos GaN/HfO2 abruptos. Os cÃlculos consideram simultaneamente todas as contribuiÃÃes de energias causadas pela diferenÃa entre as constantes dielÃtricas de GaN (= 9.5) e HfO2 (= 25). Os resultados mostram que, considerando os parÃmetros dos materiais usados neste trabalho, à medida que a posiÃÃo da impureza afasta-se do centro do poÃo, no sentido positivo do eixo z, a funÃÃo de onda do elÃtron à atraÃda no mesmo sentido de deslocamento da impureza. A intensidade da atraÃÃo diminui quando a posiÃÃo da impureza afasta-se da interface, no sentido positivo de z, dentro da regiÃo da barreira quÃntica.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de NÃvel Superior / O SrAlF5 foi considerado por muito tempo um dos raros fluoretos cristalinos ferroelÃtricos, pertencendo ao grupo espacial polar I4. Entretanto, recentes resultados de difraÃÃo de raios-X sugerem que a estrutura correta seria centrossimÃtrica (I41/a). Medidas da constante dielÃtrica e condutividade iÃnica foram realizadas em monocristais de SrAlF5, ao longo das direÃÃes [100] e [001], como funÃÃo da freqÃÃncia (10 Hz a 10 MHz) e temperatura (300 a 800 K). A condutividade ac mostrou uma dependÃncia de lei de potÃncia da forma ?n, com 0.6 < n[100] < 0.9 e 0.8 < n[001] < 1 na parte real da condutividade em altas freqÃÃncias. Uma transiÃÃo de fase foi observada em torno de 700 K com considerÃvel histerese tÃrmica nas medidas da parte real da constante dielÃtrica e da condutividade. A condutividade iÃnica varia em torno de quatro ordens de magnitude na faixa de temperatura investigada e mostra vÃrias regiÃes com uma dependÃncia do tipo Arrhenius com energias de ativaÃÃo entre 0.2 e 1.32 eV. Como a ferroeletricidade à ausente na estrutura I41/a, a existÃncia de um centro de inversÃo foi investigada atravÃs de espectroscopia vibracional. Assim, os monocristais de SrAlF5 foram medidos pelas espectroscopias de espalhamento Raman polarizado e refletÃncia no infravermelho. Os resultados, discutidos com base na anÃlise de grupo fator das estruturas propostas e de outros membros da famÃlia ABF5, favorecem uma estrutura centrossimÃtrica. / O SrAlF5 foi considerado por muito tempo um dos raros fluoretos cristalinos ferroelÃtricos, pertencendo ao grupo espacial polar I4. Entretanto, recentes resultados de difraÃÃo de raios-X sugerem que a estrutura correta seria centrossimÃtrica (I41/a). Medidas da constante dielÃtrica e condutividade iÃnica foram realizadas em monocristais de SrAlF5, ao longo das direÃÃes [100] e [001], como funÃÃo da freqÃÃncia (10 Hz a 10 MHz) e temperatura (300 a 800 K). A condutividade ac mostrou uma dependÃncia de lei de potÃncia da forma ?n, com 0.6 < n[100] < 0.9 e 0.8 < n[001] < 1 na parte real da condutividade em altas freqÃÃncias. Uma transiÃÃo de fase foi observada em torno de 700 K com considerÃvel histerese tÃrmica nas medidas da parte real da constante dielÃtrica e da condutividade. A condutividade iÃnica varia em torno de quatro ordens de magnitude na faixa de temperatura investigada e mostra vÃrias regiÃes com uma dependÃncia do tipo Arrhenius com energias de ativaÃÃo entre 0.2 e 1.32 eV. Como a ferroeletricidade à ausente na estrutura I41/a, a existÃncia de um centro de inversÃo foi investigada atravÃs de espectroscopia vibracional. Assim, os monocristais de SrAlF5 foram medidos pelas espectroscopias de espalhamento Raman polarizado e refletÃncia no infravermelho. Os resultados, discutidos com base na anÃlise de grupo fator das estruturas propostas e de outros membros da famÃlia ABF5, favorecem uma estrutura centrossimÃtrica.