Submitted by Maike Costa (maiksebas@gmail.com) on 2016-03-15T13:04:40Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 6077553 bytes, checksum: 3cad3094833d2fdc458897bedccb4917 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-15T13:04:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 6077553 bytes, checksum: 3cad3094833d2fdc458897bedccb4917 (MD5) Previous issue date: 2014-08-08 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / In this work, we investigate in parallel physical and mathematical aspects inherent to the problem of confinement of massless Dirac fermions in graphene nanostructures. In a low energy approach, we propose models to describe confining systems in graphene and study how the choice of boundary conditions of the problem - or, equivalently, of domains of the Dirac operator - affects the physical properties of such systems. In this scenario, we concentrate essentially on the study of the physical behavior of graphene nanorings and nanoribbons in response to aspects such as topology, edge and interface geometry and interactions with external fields. At the same time, a rigorous investigation concerning formal aspects of the problem and the way that they manifest themselves physically is also performed. In light of the theory of linear operators on Hilbert spaces, we analyze the role played by the notion of self-adjointness in the problem and establish sets of boundary conditions physically acceptable in graphene, which mathematically corresponds to the definition of self-adjoint extensions of the Dirac Hamiltonian from the continuum description. Sets proposed in the treatment of some studied configurations are approached in this context. In addition, we present a particular study in which we examine the influence of topological defects on the physics of massive fermions in graphene in the presence of Coulomb and uniform magnetic fields. / Neste trabalho, investigamos paralelamente os aspectos físicos e matemáticos inerentes ao problema do confinamento de férmions de Dirac sem massa em nanoestruturas de grafeno. Em uma abordagem no limite de baixas energias, propomos modelos para descrever sistemas confinantes no âmbito da física do grafeno e estudamos de que modo a escolha das condições de contorno do problema - ou, equivalentemente, dos domínios do operador de Dirac - exercem influência sobre as propriedades físicas de tais sistemas. Neste cenário, concentramo-nos essencialmente no estudo do comportamento físico de nanoanéis e nanofitas de grafeno em resposta a aspectos como topologia, geometria de borda e interface e interações com campos externos. Ao mesmo tempo, também é realizada uma rigorosa investigação acerca dos aspectos formais do problema e do modo como eles se refletem fisicamente. À luz da teoria dos operadores lineares em espaços de Hilbert, analisamos o papel desempenhado pela noção de self-adjointness na modelagem do problema e estabelecemos conjuntos de condições de contorno fisicamente aceitáveis relativamente ao grafeno, o que corresponde matematicamente à definição de extensões auto-adjuntas do Hamiltoniano de Dirac da descrição do contínuo. Conjuntos propostos no tratamento de algumas das configurações estudadas são abordados neste contexto. Além disso, apresentamos um estudo à parte em que examinamos a influência de defeitos topológicos na física de férmions com massa no grafeno na presença de interações de Coulomb e de campos magnéticos uniformes.

Submitted by Geandra Rodrigues (geandrar@gmail.com) on 2018-01-10T13:25:41Z No. of bitstreams: 1 andersonliradesalessantos.pdf: 15105576 bytes, checksum: 64b0938ed4211d7b4d1f253445ad7b79 (MD5) / Rejected by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br), reason: Favor verificar se Araújo não tem acento: Membro da banca: Araujo, Clodoaldo Irineu Levartoski de on 2018-01-23T11:47:06Z (GMT) / Submitted by Geandra Rodrigues (geandrar@gmail.com) on 2018-01-23T13:11:26Z No. of bitstreams: 1 andersonliradesalessantos.pdf: 15105576 bytes, checksum: 64b0938ed4211d7b4d1f253445ad7b79 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2018-01-23T13:15:19Z (GMT) No. of bitstreams: 1 andersonliradesalessantos.pdf: 15105576 bytes, checksum: 64b0938ed4211d7b4d1f253445ad7b79 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-23T13:15:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 andersonliradesalessantos.pdf: 15105576 bytes, checksum: 64b0938ed4211d7b4d1f253445ad7b79 (MD5) Previous issue date: 2017-08-03 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O estudo da dinâmica das paredes de domínio em uma nanofita magnética tem atraído um grande interesse por conta das suas importantes aplicações tecnológicas em mídias magnéticas e memória RAM (Random Access Memory). Para determinadas geometrias e tamanhos, a nanofita magnética apresenta paredes de domínio magnético tipo transversal ou vórtice, que com a aplicação de uma força externa podem ser transportadas para diferentes regiões da nanofita sem perder suas propriedades magnéticas. Neste trabalho, estudamos a influência de uma fita de impureza magnética sobre a dinâmica de uma parede de domínio transversal (PDT) em uma nanofita magnética de Permalloy-79 (Ni79Fe21), via simulação computacional. A PDT émovida com a aplicação de uma corrente de spin polarizada na direção do eixo da nanofita. Nas nossas simulações, as nanofitas são modeladas por uma hamiltoniana que leva em consideração a interação de curto (troca) e longo (dipolar) alcance dos momentos magnéticos. A dinâmica do sistema éregida pela equação de Landau-Lifshitz-Gilbert com o termo da corrente de spin. Nós calculamos a energia de interação entre a PDT e a fita de impureza, e variando a intensidade da corrente de spin, determinamos o valor mínimo da corrente necessária para “arrancar”a PDT da fita de impureza. Mostramos que este valor mínimo depende, principalmente, da largura da nanofita e da constante de troca J' entre o material da nanofita e o da impureza. Este estudo tem grande importância para aplicações tecnológicas que utilizam o movimento da parede de domínio. / The study of the dynamics of domain wall in magnetic nanowires have attracted a vast interest because of their important technological applications in magnetic media and MRAM’s (Random Access Memory). For certain geometries and sizes, magnetic nanowires present transverse domain walls or vortex domain walls, which with the application of an ex-ternal field can be transported to different regions of the nanowire without losing its magnetic properties. In this work, we have studied the influence of a cluster of magnetic impurities on the transverse domain wall (TDW) dynamics in a magnetic nanowires of Permalloy-79 (Ni79Fe21) using numerical simulations. The TDW is driven by the application of a spin polarized current in the direction of the nanowires axes. In our simulations, the nanowires are modeled by a Hamiltonian that takes into account the short (exchange) and long (dipolar) range interactions of magnetic moments. The dynamics of the system is governed by the Landau-Lifshitz-Gilbert equations with spin current term. We have studied the interaction potential between the TDW and the cluster, and by varying the applied spin current, we can determine the minimum value of the current necessary to depin the domain wall of the cluster. We have shown that this minimum value depends on the width of the nanowire and the exchange constant J' between the material of the nanowire and the impurity. The present study is of the great significance for technological applications that use movement of domain walls.

Made available in DSpace on 2016-08-18T18:19:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Nilton Ferreira Frazao.pdf: 1298809 bytes, checksum: 5aca0b703a735a7fb605b7bdee658bdd (MD5) Previous issue date: 2009-03-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Recently, the existence of nanoribbon of Boron Nitride with finite size was discovered experimentally, in porous nanoesferas of BN (100-400 nm of diameter), synthesized for the reaction of B2O3 with carbon spheres contend nanoporos filled for Nitrogen to a temperature of 17500C. However a theoretical inquiry of the properties of this nanometerial did not exist. Then, in this present work, we carry through simulation of molecular mechanics using field of universal force (forcefild) to optimize the structure of some of these nanoribbon of Boron Nitride, with objective to find a conformation more steady, that is, of lesser energy for these nanostructures. Later, we investigate the electronic properties of these nanoribbon of Boron Nitride (NRBN) in the finite form (not-periodic) of two types: nanoribbon of Boron Nitride of the type to armchair (a-NRBN) and nanoribbon of Boron Nitride of the type zigzag (z-NRBN). The study of these properties they had been carried through of calculations of first principles based in the Density Functional Theory, with the local density approximation (LDA). Through our calculations, we observe that all the nanoribbon are metallic when we made the analysis of the density of states (DOS). Result not waited, but surprising, therefore of literature we know that material nanostructuralized of Boron Nitride they are always semiconductors. However, our calculations had shown that as much a-NRBN as z-NRBN had presented a conducting electronic character. The simulations had been carried through for many cases of nanoribbon of width (L) and length (C), forming a pair of indices (L, C), with the objective to facilitate the identification of these nanostructures. However we will present the results of but twelve of these, being: (1,3), (1,6), (1,9), (2,3), (2,6) e (2,9) in such a way of the types a-NRBN and z-NRBN. / Recentemente, foi descoberto experimentalmente a existência de Nanofitas de Nitreto de Boro (BN) de tamanho finito, em nanoesferas porosas de BN (100-400 nm de diâmetro), sintetizada pela reação de B2O3 com esferas de carbono contendo nanoporos preenchidos por Nitrogênio a uma temperatura de 17500C. No entanto não existia uma investigação teórica das propriedades desses nanocompósitos. Então, neste presente trabalho, realizamos simulações de mecânica molecular usando campo de força universal (forcefild) para otimizar a estrutura de algumas destas nanofitas de Nitreto de Boro, com objetivo de encontrar uma conformação mais estável, ou seja, de menor energia para essas nanoestruturas. Depois, investigamos as propriedades eletrônicas dessas nanofitas de Nitreto de Boro (NRBN) na forma finita (não-periódica) de dois tipos: nanofitas de Nitreto de Boro do tipo armchair (a-NRBN) e nanofitas de Nitreto de Boro do tipo zigzag (z-NRBN). O estudo destas propriedades foram realizados através de cálculos de primeiros princípios baseados na Teoria do Funcional da Densidade, com a aproximação da densidade local (LDA). Através de nossos cálculos, observamos que todas as nanofitas são metálicas quando fizemos a análise da densidade de estados eletrônicos (DOS). Resultado não esperado, mas surpreendente, pois da literatura sabemos que materiais nanoestruturados de Nitreto de Boro são sempre semicondutores. No entanto, nossos cálculos mostraram que tanto as a- NRBN como as z-NRBN apresentaram um caráter eletrônico condutor. As simulações foram realizadas para muitos casos de nanofitas de largura (L) e comprimento (C), formando um par de índices (L, C), com o objetivo de facilitar a identificação dessas nanoestruturas. No entanto apresentaremos os resultados de apenas doze dessas, sendo: (1,3), (1,6), (1,9), (2,3), (2,6) e (2,9) tanto dos tipos a-NRBN e z-NRBN.

Orientadores: Peter Alexander Bleinroth Schulz, Ana Luiza Cardoso Pereira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-18T12:03:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 BahamonArdila_DarioAndres_D.pdf: 15568018 bytes, checksum: 6b550b7e0291945e86b0152735b9ea2c (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Neste trabalho analisamos os efeitos das bordas nas propriedades eletrônicas e de transporte em estruturas finitas de grafeno, como nanofitas, pontos quânticos e anéis quânticos de grafeno. Nós focamos essencialmente no acoplamento entre os estados localizados nas bordas externas e estados localizados nas bordas internas, tais como as bordas internas dos anéis, vacâncias ou defeitos estendidos gerados pelas fronteiras de grão. Os cálculos são abordados no formalismo tight-binding para a rede hexagonal do grafeno. Para calcular as propriedades de transporte utilizamos o formalismo de Landauer-Buttiker e as funções de Green da rede. Para anéis quânticos observamos que a evolução dos estados localizados nas bordas internas, em função do campo magnético é oposta à dos estados localizados nas bordas externas. Tanto para anéis quânticos quanto para nanofitas, quando a magnitude do campo magnético gera um comprimento magnético maior do que a metade da separação entre as bordas internas e externas, os estados se acoplam levando à criação de gaps no espectro de auto-energias e ressonâncias de Fano na condutância. Este cenário é enriquecido pelo fato do grafeno ter duas sub-redes (novo grau de liberdade), identi cando que uma mudança na sub-rede dos átomos mais externos ou mais internos dos braços vizinhos de um anel muda a distribuição de carga e que a sub-rede de uma vacância fortemente modifica a forma de linha da condutância em uma nanofita. O mapeamento da densidade local de estados, diferenciada por sub-rede, nos leva a propor uma possível imagem experimental da força de acoplamento, que caracteriza a forma de linha das ressonâncias Fano. Quando consideramos um defeito estendido na rede do grafeno (defeito linear como os recentemente observados experimentalmente) foi encontrado que ele age como uma borda interna, que adiciona um novo canal para elétrons de baixa energia, e que tem aplicações promissórias como um o metálico quântico. Todos os nossos resultados são robustos quando a desordem nas bordas é incluído / Abstract: This work is concerned with the effects of the edges in the electronic and transport properties of nite structures of graphene, such as quantum dots, quantum rings and graphene nanoribbons. We primarily focus on the coupling between states located at the outer edges and states located at the inner edges, as internal edges of rings, vacancies or extended defects generated by the grain boundaries. The calculations are addressed within the tight-binding formalism for the hexagonal lattice. To calculate the transport properties we use the Landauer-B uttiker formalism and the recursive lattice Green's functions. For quantum rings we observed that the evolution of the states located at the inner edges, as a function of magnetic eld is opposite to that of the states located on the outer edges. For quantum rings as well as graphene nanoribbons when the magnitude of the magnetic eld creates a magnetic length larger than a half of the separation between the inner and outer edges, the states are coupled creating gaps in the self-energy spectrum and Fano resonances in the conductance of the graphene nanoribbons. This scenario is enriched when the sublattice is added as a new degree of freedom, identifying that a change in sublattice of the most external or most internal atoms of neighboring arms of a ring changes the charge distribution and the sublattice of a vacancy strongly modify the lineshape of the conductance. Sublattice differentiated Local density of states mapping for different lineshapes leading us to propose a possible experimental imaging of the coupling strength, which characterizes the lineshape of the Fano resonances. When we considered the recently experimentally observed extended defect, we found that it acts as an internal edge, which adds a new channel for low energy electrons, and would have promissory applications as metallic wire. All of our results are robust when edge disorder is included / Doutorado / Física da Matéria Condensada / Doutor em Ciências