Made available in DSpace on 2018-08-01T22:29:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_8254_Dissertação Everson Souza -mestrado.pdf: 28342943 bytes, checksum: 624a7fea535603211d8475809590baa3 (MD5) Previous issue date: 2014-09-30 / Neste trabalho, a estabilidade energética, propriedades eletrônicas e estruturais de camadas de grafeno adsorvidas em superfície Cu(111) foram examinadas através de cálculos de primeiros princípios baseados na teoria do funcional da densidade (DFT). Nós examinamos a adsorção em superfície Cu(111) de (i) monocamada de grafeno sem defeitos (G) e bicamada de grafeno sem defeitos (BLG), (ii) bicamada de grafeno com defeito substitucional de átomo de Co. Em (i) foram consideradas três diferentes possíveis configurações para formação das interfaces. A partir de nossos resultados foi encontrado que a formação das interfaces G/Cu(111) e BLG/Cu(111) são processos exotérmicos, com energia de adsorção de 35,3 meV/Å2 e 39,2 meV/Å2 para as configurações mais estáveis, respectivamente. Além disso, nós encontramos para bicamada de grafeno em Cu(111) uma distância de equilíbrio entre o metal e a camada de grafeno interfacial de 2,89 Å, idêntico ao valor para monocamada. Assim, estes resultados indicam que a adsorção de G e BLG em Cu(111) é guiada por uma adsorção física. Além disso, a formação das interfaces G/Cu(111) e BLG/Cu(111) dá origem a flutuações de densidade de carga e a monocamada e bicamada de grafeno em Cu(111) são n-dopadas. Conforme verificado por análise de Bader, existe uma transferência de carga da superfície de cobre para G e para BLG de 0,0062 e/Å2 e 0,0058 e/Å2, respectivamente. Em (ii) estudou-se inicialmente defeitos substitucionais de átomos de Co na camada superior da BLG em dois sítios atômicos diferentes (sistemas BLG-Coα e BLG-Coβ), sem a presença do substrato de metal. Neste caso, nossos resultados tem indicado que existe um momento magnético total não-nulo nos sistemas BLG-Coα e BLG-Coβ. Em seguida, considerando a adsorção do sistema BLG-Coβ na superfície Cu(111), nós encontramos que a formação da interface BLG-Coβ/Cu(111) é um processo exotérmico, com energia de adsorção de 40,1 meV/Å2. Apesar de não existir ligação química na interface grafeno-metal ou aumento significativo da energia de adsorção, o momento magnético total do sistema BLG-Coβ é extinto quando adsorvido no substrato de cobre, devido principalmente à transferência de carga do Cu(111) para BLG-Coβ .

Made available in DSpace on 2018-08-01T22:29:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_8916_Dissertação Moacir Cézar.pdf: 11454685 bytes, checksum: d1e7703b13b2f4b4e041b4d6cd4ef056 (MD5) Previous issue date: 2015-04-30 / Neste trabalho foram utilizados cálculos de primeiros princípios baseado na Teoria do Funcional Densidade (DFT) para investigar a formação de interfaces de monocamada de grafeno (G) e bicamada de grafeno (BLG) com óxido de háfnio amorfo (a-HfO2). Defeitos de vacâncias de Carbono (VC) e defeito de vacância de Oxigênio (VO) também foram considerados nas folhas de grafeno e na superfície do a-HfO2, respectivamente. Mais especificamente, foram explorados diferentes interfaces, a citar: (i) G(VC)/a-HfO2, (ii) G(VC)/a-HfO2(VO) e (iii) BLG(VC)/a-HfO2. Do ponto de vista de estabilidade energética, os resultados obtidos mostraram que a formação das interfaces são um processo exotérmico, nos casos (i) e (iii) regidos pela interação de van derWaals. Entretanto, para a interface (ii) verificou-se uma energia de interação duas vezes maior que as anteriores, além do surgimento de ligações químicas entre Hf-C na região da interface. Do ponto de vista estrutural, após a formação das interfaces surge uma corrugação nas folhas grafênicas e a distância média de equilíbrio entre a folha de grafeno interfacial e o substrato foi de 3,0 Å em ambos os casos. Além disso, determinou-se que o estado fundamental do sistema é magnético para as interfaces (i) e (iii) e não magnético para a interface (ii). Assim, os resultados indicam que as propriedades estruturais, eletrônicas e magnéticas das folhas de grafeno são sensíveis a presença do substrato de a-HfO2.

Neste trabalho determinamos a estrutura eletrônica em torno de uma impureza substitucional de Fe nos metais de transição Pd, Sc, Y, Ti e Zr. Para realizar estes cálculos utilizamos urn método de primeiros princípios dentro da aproximação de densidade local, o RS-LMTO-ASA (\"Real Space-Linear Muffin-Tin Orbital-Atomic Sphere Approximation\'\'). Os resultados encontrados para os momentos magnéticos são comparados com outros cálculos te6ricos da literatura, e com resultados experimentais, quando existentes. Em particular, para o sistema com uma impureza de Fe em Pd analisamos os mecanismos de formação do momento magnético gigante. No caso da impureza de Fe nos hospedeiros Sc, Y, Ti e Zr, onde dois sítios distintos são observados experimentalmente, os resultados deste trabalho ajudam a identificar o sítio magnético como sendo o sítio substitucional. Calculamos também o comportamento do deslocamento isomérico e do campo hiperfino no sitio de Fe nos vários sistemas. Os valores determinados apresentam, em geral, excelente concordância com os resultados experimentais disponíveis na literatura. / In this work we use a first principles method within the local density approximation, the RS-LMTO-ASA (Real Space-Linear Muffin-Tin Orbitals-Atomic Sphere Approximation) to study the electronic structure around substitutional Fe impurities in Pd, Sc, Y, Ti and Zr hosts. We compare our results for the local magnetic moments at the impurity site with those obtained by other methods in the literature and with experimental results when available. For the substitutional Fe impurity in Pd we investigate the formation of the giant magnetic moment, which appears in this system. For the Fe impurity in Sc, Y, Ti and Zr, where two different sites for the Fe are observed experimentally, our results can help with site identification. We show beyond any doubt that the magnetic site is associated with the substitutional Fe in these hosts. Finally we also calculate the isomer shift and hyperfine contact field at the Fe impurity in all the systems. The values are in general in excellent agreement with experiment and other calculations, when available in the literature.

Neste trabalho determinamos a estrutura eletrônica em torno de uma impureza substitucional de Fe nos metais de transição Pd, Sc, Y, Ti e Zr. Para realizar estes cálculos utilizamos urn método de primeiros princípios dentro da aproximação de densidade local, o RS-LMTO-ASA (\"Real Space-Linear Muffin-Tin Orbital-Atomic Sphere Approximation\'\'). Os resultados encontrados para os momentos magnéticos são comparados com outros cálculos te6ricos da literatura, e com resultados experimentais, quando existentes. Em particular, para o sistema com uma impureza de Fe em Pd analisamos os mecanismos de formação do momento magnético gigante. No caso da impureza de Fe nos hospedeiros Sc, Y, Ti e Zr, onde dois sítios distintos são observados experimentalmente, os resultados deste trabalho ajudam a identificar o sítio magnético como sendo o sítio substitucional. Calculamos também o comportamento do deslocamento isomérico e do campo hiperfino no sitio de Fe nos vários sistemas. Os valores determinados apresentam, em geral, excelente concordância com os resultados experimentais disponíveis na literatura. / In this work we use a first principles method within the local density approximation, the RS-LMTO-ASA (Real Space-Linear Muffin-Tin Orbitals-Atomic Sphere Approximation) to study the electronic structure around substitutional Fe impurities in Pd, Sc, Y, Ti and Zr hosts. We compare our results for the local magnetic moments at the impurity site with those obtained by other methods in the literature and with experimental results when available. For the substitutional Fe impurity in Pd we investigate the formation of the giant magnetic moment, which appears in this system. For the Fe impurity in Sc, Y, Ti and Zr, where two different sites for the Fe are observed experimentally, our results can help with site identification. We show beyond any doubt that the magnetic site is associated with the substitutional Fe in these hosts. Finally we also calculate the isomer shift and hyperfine contact field at the Fe impurity in all the systems. The values are in general in excellent agreement with experiment and other calculations, when available in the literature.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / This work shows a theoretical study of Rh13, Pd13, and Pt13 clusters, using first principles methods. We sought to understand aspects of stability and magnetic moment for these systems. The employed methodology was tested by calculating the structural and electronic properties of bulk Rh, Pd and Pt, by studying the equilibrium lattice constants, bulk modulus, cohesion energies and density of states (DOS). These bulk results also serve as a reference for the study of clusters. To study the properties of clusters we initially search for the atomic structures of minimum energy for these systems. We implement a strategy to obtain the clusters structures which is based on high-temperature molecular dynamics calculations. This search was complemented by the addition high-symmetry structures or structures with similarity to those already proposed in the literature. We obtained among 25 and 40 structures for each of the Rh13, Pd13 and Pt13 clusters. For Rh13 and Pd13 we find for the ground state the same structures reported in the literature, but for Pt13 a new lowest energy structure was found. The resulting set of clusters, including ground state and higher energy structures show characteristic patterns as: (i) packed structures, (ii) open cubic-like structures, (iii) layered structures and (iv) low symmetry structures. The structures obtained as the most stable for Rh13, Pd13 and Pt13 show that the increasing importance of d states for the binding of clusters leads to structures with low symmetry and small packing factors. The obtained magnetic moment values are excellent agreement with literature, with a nonlinear dependence on the average bond length. The high density of states at the Fermi level shows both the large magnetic moments and low energetic stability for the clusters, following the Stoner criterion. The decomposition of the DOS shows the large contribution of d levels to the close to Fermi energy, thus confirming a well established feature for transition metals. Positive vibrational frequencies for the whole set of the studied clusters revealed that the obtained structures are local minimum. The analysis of the average bond length, magnetic moment, vibrational frequencies, and effective coordination number show that the obtained structures follow a structural pattern that depends on the occupation of d states valence shell. / Neste trabalho realizou-se o estudo de clusters de Rh13, Pd13 e Pt13, através de um estudo teórico utilizando métodos de primeiros princípios. Procurou-se entender aspectos relacionados à estabilidade e ao momento magnético desses sistemas. Um teste da metodologia adotada foi realizado calculando-se as propriedades estruturais e eletrônicas dos bulk de Rh, Pd e Pt, com o estudo do parâmetro de rede de equilíbrio, bulk modulus, energia de coesão e densidade de estados (DOS). Estes resultados serviram ainda de referência para o estudo dos clusters. Para o estudo das propriedades dos clusters buscou-se inicialmente as estruturas atômicas de mínima energia desses sistemas. Aplicou-se uma estratégia baseada em cálculos de dinâmica molecular de altas temperaturas, que foi complementada com a inclusão de estruturas de alta simetria ou que possuíssem similaridade às estruturas propostas na literatura. Obteve-se de 25 a 40 estruturas para cada um dos clusters de Rh13, Pd13 e Pt13. Para Rh13 e Pd13 encontrou-se como estruturas mais estáveis as mesmas reportadas como mais estáveis na literatura, mas para Pt13 obteve-se uma nova estrutura, ainda não reportada. Observou-se padrões estruturais no conjunto total de clusters obtidos, incluindo estados fundamentais e os de mais alta energia, tais como: (i) estruturas mais empacotadas, (ii) estruturas cúbicas mais abertas, (iii) estruturas em camadas e (iv) estruturas de baixa simetria. As estruturas obtidas como sendo as mais estáveis para Rh13, Pd13 e Pt13 mostram que o aumento da importância dos estados d para as ligações dos clusters leva a estruturas de baixa simetria e menores fatores de empacotamento. Aplicou-se o conceito de número de coordenação efetivo (ECN) para obtenção do número de coordenação e do comprimento médio de ligação dos clusters. O estudo do momento magnético resultou em valores que possuem ótima concordância com trabalhos da literatura. Constatou-se também a dependência não-linear do momento magnético em relação ao comprimento de ligação médio. As altas densidades de estado no nível de Fermi obtidas mostraram, ao mesmo tempo, a existência de grandes valores de momento magnético e baixa estabilidade energética para os clusters, seguindo o Critério de Stoner. A decomposição da DOS auxiliou na constatação da maior contribuição dos estados d, confirmando assim uma característica bem estabelecida para metais de transição. Por fim, a obtenção de freqüências vibracionais positivas para todo o conjunto de estruturas obtidas revelou que estas constituem mínimos locais. As análises de comprimento médio de ligação, momento magnético, freqüências vibracionais, DOS e número de coordenação efetivo mostraram que as estruturas resultantes obtidas seguem um padrão estrutural que depende da ocupação dos estados d da camada de valência.

Made available in DSpace on 2017-07-21T19:25:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ramon F Costa.pdf: 10031939 bytes, checksum: 0a248edab54bf52531ad1b840500611c (MD5) Previous issue date: 2016-03-04 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In this work we present the Aharonov-Bohm effect, as well as its implications. We also present the self-adjoint extension, an important tool in quantum mechanics. This work's main objective is to investigate the relation between the self-adjoint extension parameter and the Aharonov-Bohm system's parameters. Of particular interest is the relation between the self-adjoint extension parameter and the electron's anomalous magnetic dipole moment. This is done by comparison between two self-adjoint extension methods: Bulla-Gesztesy's and Kay-Studer's. We obtain the mathematical relation between the aforementioned quantities and conclude that the chosen methods are suitable to accomplish our goals. / Neste trabalho é apresentado o efeito e sistema de Aharonov-Bohm, além de suas implicações. Trata-se também da extensão autoadjunta de operadores em mecânica quântica. O principal objetivo é a investigação da relação entre o parâmetro da extensão autoadjunta do Hamiltoniano do sistema de Aharonov-Bohm, que tem origem matemática, e a física desse sistema. Interesse particular é dado à busca da relação entre o parâmetro da extensão e a anomalia do momento magnético do elétron. Para tal são usados dois métodos de extensão autoadjunta: o de Bulla-Gesztesy e o de Kay-Studer. A expressão matemática procurada é obtida, além de expressões para as energias dos estados ligados do sistema. Conclui-se que os métodos utilizados são adequados para atingir os objetivos propostos.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:16:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2158.pdf: 2719646 bytes, checksum: 6243269038c3ac5dd5f45207f6bd8c42 (MD5) Previous issue date: 2007-02-26 / Financiadora de Estudos e Projetos / Neste trabalho, apresentamos os estudos realizados para compreender os mecanismos que geram o momento magnético em folhas de grafeno com monovacância. Notamos que o momento magnético que surgiu na folha de grafeno é devido a um átomo de Carbono que ficou com a ligação pendente. Realizamos cálculos para determinar que propriedades magnéticas da folha de grafeno com a monovacância combinada com a adsorção de átomos de Hidrogênio, Oxigênio e Nitrogênio. Realizamos tal estudo porque estas espécies são as que existem em maior quantidade na atmosfera terrestre. Os resultados deste estudo nos mostrou que o Oxigênio elimina o magnetismo no grafeno com monovacância. O Nitrogênio elimina o magnetismo na folha de grafeno, mas apresenta um momento magnético em si. Por último, temos que o Hidrogênio adsorvido no grafeno com a monovacância apresenta um momento magnético em vários átomos ao redor do Carbono que faz a ligação com o Hidrogênio, quando efetuamos cálculos de supercélula fixa. Ao realizar cálculos de supercélula variável, notamos que os momentos magnéticos na folha de grafeno é anulado. Para efetuar os cálculos ab initio usados neste trabalho, usamos o pacote computacional SIESTA, que trabalha usando o formalismo da Teoria do Funcional da Densidade. A aproximação usada para o potencial de correlação e troca foi o GGA de Perdew-Burke-Ernzerhof.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Experimental data show that the dissolved impurities of the Mn presents a magnetic moment when substitute the Ni atom in pseudoquaternary borocarbide Y (Ni(1−x)Mx)2B2C, this is not observed if the impurities are Fe and Co. In this work we do a theoretical study of the superconducting order parameter variation and a possible formation of impurities magnetic moment to T < Tc. We have used the LAPW method, based in Density Functional Theory, to calculate the density of state of pure compound. To describe the superconductor system it was used the attractive Hubbard model. To describe the effects of the disorder induced by the dissolved impurities was used the coherent potential approximation. Using the Nambu s formalism to represent the Hamiltonian and the Green s functions of the effective medium (g) and of the perturbed system (G), we calculate the magnetic moment of the impurities from the diagonal terms and the variation of the order parameter from the off-diagonal one. The calculated date to magnetic moment show a qualitative agreement with the experimental results to Mn impurities. To the Fe and Co cases no magnetic moment was observed, in agreement with the experimental results too. The calculated order parameter shows a decrease with concentration to the Mn and Fe atoms. We investigate, through of the a calculation first principles (LAPW), the possible formation of the magnetic moment in this compound to concentration of 25 and 12.5%. The obtained results show that to concentration of 25%, both the impurities, Mn and Fe, presents a magnetic moment. The magnetization on the Co site was small when compared with the above cases. In this way we conclude that the Co atom not present a magnetic moment in this system. / Medidas experimentais mostram que impurezas de Mn formam momento magnético quando substituem o Ni no borocarbeto pseudoquaternário Y (Ni(1−x)Mx)2B2C, enquanto que as impurezas de Fe e de Co não exibem tal comportamento. Neste trabalho foi feito um estudo teórico da variação do parâmetro de ordem supercondutor e da possível formação de momento magnético nos sítios dessas impurezas para T < Tc. Para isso, utilizamos o m´etodo LAPW, baseado na Teoria do Funcional da Densidade, para calcular a densidade de estados do composto puro. Para descrever o sistema supercondutor foi utilizado o modelo de Hubbard atrativo. Os efeitos de desordem induzidos pela adição de impurezas de metais de transição M no material, foram tratados dentro da aproximação do potencial coerente. Usando o formalismo de Nambu para representar o hamiltoniano e as funções de Green associadas aos propagadores do sistema efetivo (g) e do sistema perturbado (G), calculamos o momento magn´etico das impurezas através dos termos diagonais e as variações do parâmetro de ordem efetivo a partir do termo fora da diagonal. Os resultados obtidos comprovam o que é observado experimentalmente, ou seja, o Mn forma momento magn´etico que aumenta com a concentração, enquanto que nas impurezas de Fe e Co nenhuma magnetização foi observada. Além disso, o parâmetro de ordem diminui com a concentração de Mn e Fe. Além desse estudo, também investigamos, através de um cálculo de primeiros princípios (LAPW), a possível formação de momento magnético neste composto para concentrações de 25 e 12.5%. Os resultados obtidos mostraram que para x = 25%, tanto as impurezas de Mn quanto as de Fe, apresentaram um momento magnético. A magnetização no síıtio do Co foi bastante pequena comparada com as duas anteriores e dessa forma pode-se concluir que esta impureza não forma momento quando diluída neste sistema.