Orientador: Alexys Bruno Alfonso / Banca: Jeverson Teodoro Arantes Junior / Banca: Augusto Batagin Neto / Resumo: Gregory H. Wannier, em 1937, introduziu uma representação dos orbitais eletrônicos cristalinos em termos de funções ortogonais localizadas relacionadas com os orbitais atômicos. Posteriormente, tais funções foram denominadas de funções de Wannier. Nos últimos 30 anos, estudos têm apontado um crescente interesse da comunidade científica por estas funções, as quais se apresentam como uma poderosa ferramenta para a investigação de propriedades eletrônicas dos materiais. No presente trabalho, calculamos as funções de Wannier de sistemas nanométricos uni e bidimensionais. Inicialmente abordamos o cumuleno, que consiste em uma cadeia de átomos de carbono equidistantes. As funções de Bloch são obtidas por meio de uma aproximação tight binding e as funções de Wannier, usuais e generalizadas, são calculadas a partir delas. São discutidas as relações entre as funções de Wannier generalizadas obtidas por meio da aproximação tight binding e os orbitais híbridos sp. Isto é explicado mediante um cálculo alternativo das funções de Wannier, com a resolução de um problema de autovalores generalizado. As funções de Wannier das bandas pz do grafeno também são calculadas a partir das funções de Bloch obtidas por meio de uma aproximação tight binding. Elas assemelham-se a um par ligante-antiligante de orbitais moleculares, e suas propriedades de simetria e localização são discutidas. Finalmente, por meio de uma combinação dos pacotes PWscf (baseado em ondas planas e na teoria do funcional da dens... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Gregory H. Wannier, in 1937, introduced a representation of crystalline electronic orbitals in terms of localized orthogonal functions related to the atomic orbitals. Subsequently, these functions were called as Wannier functions. Over the past 30 years, studies have shown a growing interest of the scientific community on these functions, which are presented as a powerful tool to investigate the electronic properties of materials. In this work, we calculate the Wannier functions of one and two-dimensional nanometric systems. Initially, we deal with cumulene, which consists of a chain of equidistant carbon atoms. The Bloch functions are obtained by means of a tight binding approximation, and the standard and the generalized Wannier functions are derived from them. The relations between the generalized Wannier functions and the sp hybrid orbitals is discussed. This is explained through an alternative calculation of the Wannier functions, solving a generalized eigenvalue problem. The pz Wannier functions of graphene are also calculated from the Bloch functions obtained by means of a tight binding approximation. They resemble a bonding-antibonding pair of molecular orbitals, and their symmetry and localization properties are discussed. Finally, by combining the computational codes PWscf (based on plane waves and the Density-functional Theory) and wannier90, the Bloch functions and the maximally localized Wannier functions are calculated for atomic arrangements which are periodic ... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Othon Cabo Winter / Banca: Rafael Sfair de Oliveira / Banca: Felipe Bragda Ribas / Resumo: Ocultações estelares de Chariklo em 2013 revelaram algo que era desconhecido até o momento: anéis de partículas em torno de um corpo celeste do Sistema Solar diferente de um planeta. Este fato despertou o interesse da comunidade científica a respeito de assuntos como, por exemplo, o processo de formação desses anéis, por quanto tempo eles existirão, qual a probabilidade de corpos como o de Chariklo possuírem anéis ou ainda como eles se mantêm estáveis ao redor de um pequeno objeto, se comparado aos planetas. Neste trabalho estamos interessados em determinar o modelo físico de Chariklo através da manutenção da estrutura atual dos anéis. Acreditamos que este centauro é um corpo semelhante a um elipsoide, entretanto não sabemos com exatidão as dimensões de seus semieixos físicos a, b e c. As razões entre os valores destes semieixos resultam em diferentes valores para os termos de achatamento e elipticidade de Chariklo, que podem ser representados pelos termos J 2 e C 22 em seu potencial gravitacional. Além de determinar os limites para a forma de Chariklo, queremos também estudar quais são os efeitos que o achatamento e elipticidade do corpo central provocam na dinâmica das partículas dos anéis. Para isso, fizemos simulações numéricas usando um integrador que leva em conta os termos relacionados aos coeficientes J 2 e C 22 . O sistema que integramos é composto por Chariklo sendo orbitado por uma partícula com aproximadamente a mesma distância em que estão os anéis, fazendo uso d... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Chariklo's stellar occultations in 2013 revealed something that was unknown to date: particle rings around a celestial body of the Solar system other than a planet. This fact has aroused the interest of the scientific community on issues such as the process of forming these rings, how long they will exist, how likely Chariklo bodies are to have rings or how stable they are around of a small object, compared to the planets. In this work we are interested in determining Chariklo's physical model by maintaining the current structure of the rings. We believe that this centaur is a body similar to an ellipsoid, but we do not know exactly the dimensions of its physical axes a, b, and c. The ratios between the values of these semi axes result in different values for the Chariklo flattening and ellipticity terms which can be represented by the terms J2 and C22 in its gravitational potential. In addition to determining the limits for the Chariklo form, we also want to study the effects of flattening and ellipticity on the dynamics of ring particles. For this, we did numerical simulations using an integrator that takes into account the terms related to the coefficients J2 and C22. The system we integrate is composed of Chariklo being orbited by a particle approximately the same distance as the rings, making use of the orbital osculating elements. The objective of these simulations was to reproduce the physical characteristics of the rings obtained through stellar occultations, however ... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Alexys Bruno Alfonso / Banca: Andrea Brito Latge / Banca: Jeverson Teodoro Arantes Junior / O Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais, PosMat, tem caráter institucional e integra as atividades de pesquisa em materiais de diversos campi da Unesp / Resumo: São calculadas as estruturas eletrônicas de arranjos atômicos periódicos unidimensionais, bidimensionais e tridimensionais, através do método de combinação linear de orbitais atômicos (método tight binding). Esses orbitais correspondem aos átomos isolados das espécies químicas que compõem o arranjo atômico sob investigação. Combinações lineares deles, com coeficientes apropriados, aproximam a forma das funções de onda eletrônicas do arranjo atômico. Nos casos em que a sobreposição dos orbitais é desprezada, a contribuição de cada orbital atômico para função de Bloch é mostrada nas representações gráficas das estruturas de bandas calculadas. Após uma brve apresentação do método tight binding, são calculadas as estruturas de bandas de cadeias lineares de átomos de Carbono que têm um ou dois átomos por célula unitária. Essas cadeias são chamadas de cumuleno e poliino, respectivamente. Dentre os arranjos atômicos bidimensionais de interesse, é calculada a estrutura de bandas do grafeno. Essas energias são comparadas com resultados disponíveis na literatura. Para este material é realizada uma breve discussão sobre as bandas 'pi' provenientes de orbitais 'p IND. z' e sobre como a sobreposição dos orbitais atômicos afeta a forma das bandas. O método também é aplicado na modelagem de cristais tridimensionais. São calculadas as estruturas de bandas doo diamante, Germânio (com estrutura de diamente), Arseneto de Gálio (com estrutura zincblend) e Nitreto de Gálio (com estrutura de wurtzita). Os resultados obtidos são comparados com aqueles reportados por outros autores que usaram métodos ab initio / Abstract: The eletronic structures of periodic arrangements of atoms in one, two and three dimensions are calculated by a linear combinations of atomic orbitals (tight binding method). Those orbitals correspond to the isolated atoms of the chemical species composing the atomic arrangement under investigation. Suitable linear combinations of such states approximate the shape of the eletronic wave functions of the atomic arrangement. When the overlapping of the atomic orbitals is disregarded, the contribution of each orbital to the Bloch state is displayed in the graphs of the band structures. After a brief description of the tight binding method, the band structures of linear chains of Carbon atoms are calculated. The cases of one and two atoms per unit cell are considered. They correspond to cumulene and polyyne, respectively. Among the two-dimensional atomic arrangements of interest, we focus the calculation of the band structure of graphene. The calculated bands are compared with available results. Some attention is devoted to the 'pi' bands associated to the 'p IND. z' orbitals is presented. The effects of the overlapping of the atomic orbitals are discussed. The method is also applied to model three-dimensional crystels. The band structures of diamong, germanium (with diamond structure), Gallium Arsenide (with zincblende structure) and Gallium Nitride (with wurtzite structure) are obtained. The results are compared with those reported by other authors who applied ab initio methods / Mestre