Neste trabalho investigamos a fusão entre estados ligados de Majorana em nanoestruturas compostas por um ponto quântico conectado a contatos metálicos e acoplado lateralmente a dois fios quânticos supercondutores que sustentam modos de Majorana em suas pontas. Modelando cada fio quântico por uma cadeia de Kitaev, nós adotamos duas abordagens: inicialmente usando as funções de Green do ponto obtidas através do método recursivo calculamos a condutância e a densidade local de estados (LDOS), posteriormente diagonalizamos o sistema no formalismo de Bogoliubov-de Gennes (BdG) e obtemos o espectro completo dos autoestados. Como descrito em (1), o LDOS do ponto quântico acoplado a uma única cadeia de Kitaev mostra claramente o vazamento do modo de Majorana inicialmente presente na ponta da cadeia para o ponto quântico, onde este modo surge fixo na energia de Fermi dos contatos metálicos (εƒ). A condutância de dois terminais medida através do ponto mostra uma assinatura dos estados de Majorana neste sistema, uma ressonância fixa mesmo quando o nível do ponto está vazio ou não. Interessante ressaltar que mesmo na presença de interações no ponto essa assinatura de Majorana é válida como mostrado em (2). Motivados por estes resultados anteriores estamos particularmente interessados em investigar a hibridização (aqui denominada de fusão) entre dois modos de Majorana resultando em um modo fermiônicos ordinário dentro do ponto quântico. Nossos resultados demonstram que controlando a diferença de fase supercondutora entre os fios e a voltagem de gate do ponto quântico somos capazes de controlar a emergência e fusão dos modos de Majorana. Além disso nós reforçamos a proposta de se utilizar o efeito Josephson a.c. de período 4π para identificar os modos de Majorana pela reprodução dos resultados obtidos por (3). / In this work we investigate the fusion between Majorana bound states in nanostructures composed of a quantum dot connected to source and drain leads and side coupled to two topological superconducting nanowires sustaining Majorana end modes. Modeling the nanowire via a Kitaev chain, we have used two approaches: first using a recursive Greensfunction approach we calculate the conductance and local density of states (LDOS) and then by the diagonalization using the Bogoliubov-de Gennes (BdG) formalism we obtain the full spectrum of eigenstates. As described in (1) the LDOS of quantum dot coupled to a single wire clearly shows a leakage of the Majorana end mode from the wire into the dot, where it emerges as a unique dot level pinned to the Fermi energy of the leads (εƒ). The calculated two-terminal conductance through the dot displays an unambiguous signature of the Majorana bound states, i. e., a pinned resonance occurring even when the dot level is far above εƒ . Interestingly this Majorana signature remains even in the presence of interactions within the dot as showed in (2). Motivated by these earlier results we are particularly interested to investigate the fusion of Majonana end modes into ordinary fermionic modes within the dot. Our results demonstrate that by tuning the superconducting phase difference between the wires and the quantum-dot gate voltage we are able to control the emergence and splitting of Majorana modes. Furthermore we reinforce the proposal of using the 4π periodic a.c Josephson effect to identify Majorana modes by reproducing the results obtained by (3).

Made available in DSpace on 2014-06-12T15:49:49Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo2692_1.pdf: 3650940 bytes, checksum: 8f04ded24e8de278810f015de8023da9 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2010 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O câncer é uma doença caracterizada pelo crescimento descontrolado de células anormais e é uma importante causa de morte na população. Nas últimas décadas, a utilização de nanopartículas de semicondutores tem dado grande contribuição para visualização e caracterização de materiais biológicos, inclusive em diagnosticar precisamente tumores. Neste trabalho utilizamos pontos quânticos como marcadores fluorescentes em neoplasias (câncer de laringe, câncer de pulmão, leucemia e glioblastomas). As nanopartículas de sulfeto de cádmio [CdS/Cd(OH)2] e de telureto de cádmio (CdTe) foram sintetizadas em solução aquosa e foram funcionalizadas com glutaraldeído a 0,01 % e quitosana para verificarmos seu desempenho como marcadores biológicos. As propriedades ópticas das amostras foram estudadas por espectroscopia de absorção, excitação e emissão e a caracterização estrutural foi realizada por difração de raio-x (DRX). Obtiveram-se imagens de fluorescência por microscopia de fluorescência convencional mostrando claramente a marcação fluorescente nas neoplasias. As análises por microscopia eletrônica de transmissão (MET) revelou a localização das nanopartículas na célula. Os quantum dots funcionalizados com glutaraldeído apresentou bons resultados para as amostras analisadas, enquanto que a quitosana não obteve sucesso com funcionalizador biológico neste estudo

Made available in DSpace on 2014-06-12T15:50:23Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo5724_1.pdf: 9403132 bytes, checksum: 06713767069f211cc46548d76721a7d6 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2011 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Pontos quânticos (PQs ou QDs quantum dots) são nanopartículas de semicondutores da ordem de 1 a 10 nm que apresentam propriedades óticas dependentes do tamanho devido a efeitos de confinamento quântico. Neste trabalho destacamos metodologias para síntese de PQs de sulfeto de cádmio (CdS/Cd(OH)2) e telureto de cádmio (CdTe/CdS) que são materiais semicondutores tipo II-VI. Estes materiais vêm sendo utilizados como marcadores de células e tecidos devido às suas propriedades luminescentes na região do visível. Métodos de síntese coloidal das nanopartículas são baseados na redução química de sais ou na decomposição controlada de compostos organometálicos metaestáveis em soluções orgânicas. Para aplicações biológicas, a síntese em meio orgânico torna-se desvantajosa. Para a obtenção de PQs de CdS passivados com Cd(OH)2 utilizamos duas metodologias diferentes quanto a fonte de enxofre: na primeira, utilizamos o gás sulfídrico (H2S), metodologia já bem estabelecida no grupo. Mas, devido à toxicidade do H2S e a falta de reprodutibilidade na quantificação do gás utilizado na síntese (pois o gás é incolor), realizamos novas sínteses utilizando a tioacetamida (C2H5NS), sólido cristalino branco, solúvel em água. Os resultados mostram que a tioacetamida pode ser utilizada para obter íons sulfeto, substituindo assim, o uso do H2S. Também sintetizamos nanopartículas de CdTe passivadas com CdS utilizando diferentes estabilizantes. Todas as sínteses de CdTe foram realizadas em meio aquoso ou tampão salino fosfato trazendo ainda mais vantagens para aplicações biológicas. Sintetizamos PQs de CdTe com emissão no verde e no vermelho, dependendo das condições sintéticas e do estabilizador utilizado. Na tentativa de melhorar a estabilidade dos PQs de CdS/Cd(OH)2 em meio aquoso e proteger a camada de passivação da ação do pH e enzimas (quando aplicados nos sistema biológicos), recobrimos estes PQs com sílica (SiO2) utilizando duas metodologias distintas: silicato de sódio e processo sol-gel. Por último, utilizamos PQs CdTe/CdS e CdS/Cd(OH)2 para marcações biológicas em culturas de Tripanossoma cruzi e Leishmania amazonensis, parasitas causadores da Doença de Chagas e Leishmaniose, respectivamente. Para estas marcações também conjugamos os PQs com poli(etileno glicol) e transferrina (proteína modelo para estudos da via endocítica em parasitas). Com estes resultados poderemos ampliar a aplicação destes nanomateriais tanto em novas tecnologias como no desenvolvimento de novos protocolos para marcação celular. Estudos e aplicações de PQs demonstram que essas partículas são eficazes como novas sondas luminescentes para finalidades diagnósticas

Made available in DSpace on 2014-06-12T15:51:14Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo5265_1.pdf: 13873428 bytes, checksum: 26bf6010c60d0c91b603763e90054607 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2006 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Nos últimos anos, os efeitos de confinamento quântico em nanocristais semicondutores (pontos quânticos) têm atraído bastante interesse devido às suas novas propriedades ópticas e também ao grande potencial para aplicações em sistemas biológicos. Neste trabalho utilizamos pontos quânticos como marcadores fluorescentes em amostras biológicas. Adaptamos protocolos para marcação de cromossomos humanos, neurônios e glioblastomas e formas infectantes do Trypanosoma cruzi, causador da doença de Chagas. As nanopartículas de sulfeto de cádmio (CdS) foram sintetizadas em solução aquosa e passivadas com Cd(OH)2. A agregação das partículas foi evitada com íons de polifosfato. As nanopartículas de CdS/Cd(OH)2 foram funcionalizadas com poli(etileno glicol) (PEG) e glutaraldeído para verificarmos seu desempenho como marcadores biológicos. As propriedades ópticas das amostras foram estudadas por espectroscopia de absorção, excitação e emissão e a caracterização morfológica foi realizada por microscopia eletrônica de transmissão. Obtivemos imagens de fluorescência por microscopia confocal mostrando claramente a marcação fluorescente em cromossomos humanos, neurônios, glioblastomas e formas infectantes do Trypanosoma cruzi. Utilizando diferentes funcionalizantes foi possível comparar diferentes marcações para as amostras biológicas estudadas. Com isso, podemos indicar o melhor protocolo, utilizando nanopartículas de semicondutores para marcações de diferentes sistemas biológicos. Os quantum dots funcionalizados com glutaraldeído apresentou bons resultados para amostras fixadas (cromossomos), enquanto que o poli(etileno glicol) (PEG) foi essencial para marcações de amostras vivas (neurônios, glioblastomas e formas infectantes de T. cruzi)

Made available in DSpace on 2014-06-12T15:51:47Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo6668_1.pdf: 4537343 bytes, checksum: b1d354c9c6adf844dce72f2664ac6688 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2011 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Novos compósitos biocompatíveis à base de Pontos Quânticos de CdTe funcionalizados com o biopolímero quitosana, com elevada luminescência e promissoras possibilidades de aplicações biológicas foram obtidos. Adicionalmente, um novo compósito metálico foi sintetizado com o precursor polimérico nanoparticulado, para fins de obtenção de um novo material passível de aplicação em terapia fotodinâmica. A otimização de alguns parâmetros físico-químicos da quitosana tais como solubilização em meio aquoso neutro e diminuição da viscosidade intrínseca como recurso para a síntese do material polimérico particulado, constituiu-se numa das etapas inicias do presente trabalho. Reações de desacetilação e hidrólise oxidativa foram realizadas, além da sistematização da relação entre a concentração da quitosana e de seu agente reticulante, em busca de uma configuração adequada para a obtenção de partículas com menores diâmetros e elevada carga superficial, o que potencializa a aplicabilidade biológica das mesmas. A partir daí foram obtidos seus compósitos metálicos e semicondutores. Os resultados apresentados indicam que o processo de desacetilação e despolimerização mostraram-se eficientes, fornecendo material com alto grau de desacetilação, atingindo valores superiores a 99% e viscosidades reduzidas com relação ao material comercial de partida. Nanopartículas de quitosana com diâmetro médio de 18 nm e potencial zeta de 36,58 mV foram obtidas em meio livre de ácido. Os compósitos metálicos se apresentaram como sistemas core-shell e exibiram tendências à aglomeração e precipitação em regime coloidal enquanto que os compósitos semicondutores apresentaram boa estabilidade ótica e coloidal, ampliando suas perspectivas de aplicabilidade para os fins mencionados acima. Um novo compósito semicondutor foi sintetizado, utilizando-se a quitosana em sua forma salina como cloridrato de quitosana. A utilização desse compósito luminescente para fins de marcação in vitro de células de cultura de Cândida Albicans e melanona foi realizada. Fatores relativos à obtenção do nanomaterial polimérico, bem como o tratamento químico inicial, e seus compósitos foram apresentados e discutidos

Made available in DSpace on 2014-06-12T16:26:33Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo1157_1.pdf: 2359120 bytes, checksum: a6facec530ee646a6ee4bd681eece0ea (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2010 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Nanopartículas fluorescentes de materiais semicondutores, também conhecidas como pontos quânticos (PQs), apresentam-se como uma alternativa promissora em biomarcação frente aos fluoróforos convencionais. Contudo, para tal, faz-se necessário que pesquisas sejam direcionadas para suprir os problemas relacionados à bioconjugação, tais como: (1) obtenção de PQs funcionalizados robustos e reprodutíveis, (2) desenvolvimento de técnicas de conjugação flexíveis e, (3) aplicação de novos métodos para a caracterização do bioconjugado. Nesse sentido, a albumina sérica bovina (ASB), uma proteína plasmática, foi escolhida como sistema modelo para o desenvolvimento de um protocolo de bioconjugação, visando a preparação de imunocomplexos baseados em ligantes bioespecíficos, a serem empregados em fluoroimunoensaios heterogêneos (FIH) para o diagnóstico de doenças através de testes sorológicos. No presente trabalho foram sintetizadas dispersões coloidais core-shell (núcleo-casca) do tipo II-VI de Telureto de Cádmio/Sulfeto de Cádmio (CdTe/CdS) em meio aquoso com as quais realizou-se o processo de conjugação com ASB via agentes de comprimento zero. No estudo do CdTe/CdS, as propriedades estruturais foram estimadas utilizando-se microscopia eletrônica de transmissão convencional e de alta resolução e difração de Raios-X (dmédio = 3 nm, estrutura cúbica tipo blenda de Zinco). As propriedades ópticas (absorção, emissão e excitação) evidenciaram intensidade de emissão máxima na região entre 520 a 550 nm. Os PQs de CdTe/CdS foram empregados em marcações de formas promastigotas de Leishmania chagasi e linfócitos para investigar sua viabilidade, e analisados por microscopia confocal e citometria de fluxo, respectivamente. A obtenção do conjugado CdTe/CdS-ASB foi evidenciada por detecção quantitativa de fluorescência em placas de poliestireno como substrato, comumente usadas em FIH. Estes bioconjugados foram caracterizados por dicroismo circular e técnicas espectroscópicas. Os resultados revelaram um protocolo de bioconjugação eficiente para o CdTe/CdS-ASB e sua confirmação por uma análise rápida, simples e de baixo custo, bem como êxito no emprego de PQs de CdTe/CdS como biomarcador

Orientador: Lisandro Pavie Cardoso / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-17T08:00:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Menezes_AlanSilvade_D.pdf: 23119383 bytes, checksum: ab5e971a0c297e969fddfdd4a44a73a6 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Neste trabalho, a difração múltipla (DM) de raios-X associada com as vantagens da radiação síncrotron configura-se como uma microssonda de alta resolução e é utilizada para obter relevantes contribuições ao estudo das propriedades estruturais de materiais semicondutores, apresentem-se eles como nanosistemas epitaxiais ou implantados com íons. O estudo e detecção de reflexões híbridas (interação camada epitaxial/substrato) coerentes (CHR) negativas nas varreduras Renninger (RS) do substrato é uma das contribuições desta tese. O mapeamento ?:f da condição de difração da reflexão secundária (113)(111) mostra que a CHR negativa que aparece é, na realidade, a interferência destrutiva entre a reflexão secundária da rede da camada e a reflexão primária do substrato. Ressalta-se aqui importância da medida detalhada da condição de difração de reflexões secundárias adequadas da DM. O uso do caso especial da DM denominado difração Bragg-superfície (BSD), cuja reflexão secundária se propaga paralelamente à superfície dos monocristais ou interfaces nas heteroestruturas, quando envolve reflexões secundárias que são sensíveis à simetria da rede cristalina, constitui outra contribuição da tese. O pico na RS para o substrato (GaAs), que representa o caso de quatro-feixes (000)(004)(022)(022) e que se separa em dois picos na RS da camada GaInP por distorção tetragonal foi utilizado como uma nova ferramenta no estudo de deformações tetragonais, mesmo para camadas epitaxiais finas. Além disso, a presença de distorções ortorrômbicas ou até mesmo monoclínicas, pode ser investigada pela medida dos dois pares de picos secundários (022)(022) e (202)(202), também presentes na mesma RS da camada ternária. Outras contribuições desta tese estão na aplicação da DM no estudo de amostras de SiO2/Si(001) implantadas com íons Fe+, que passaram pelo processo de cristalização epitaxial induzida por feixe de íons (IBIEC) e, finalmente, por tratamento térmico. Mapeamentos ?:f do pico BSD (000)(002)(111) forneceram parâmetros de rede e tensões nas direções perpendiculares e paralelas com relação à superfície, para as regiões tensionadas provocadas por formação das nanopartículas da fase ?-FeSi2 produzidas por IBIEC. Para outro conjunto de amostras semelhantes exceto pela ausência do óxido a interessante formação de nanopartículas da fase ?-FeSi2 sob a forma de placas orientadas na amostra IBIEC, que foram observadas por microscopia e confirmadas por curvas de rocking (002) na condição de DM para os picos BSD (111) e (111) e mapeamentos ?:f, provocou tensões anisotrópicas no plano da superfície da amostra IBIEC. Formas esféricas das nanopartículas também detectadas por microscopia introduzem tensões isotrópicas e a caracterização estrutural das amostras foi realizada da mesma maneira mencionada acima. Medidas dos mapeamentos do espaço recíproco (RSM) com reflexões simétricas e assimétricas foram importante para confirmar os resultados obtidos por MD das amostras implantadas, por permitir observar a variação de composição lateral e periódica existente na camada de GaInP, assim como, por confirmar o efeito da altura dos pontos quânticos de InP sobre a camada ternária, no nível de tensão provocado por eles na camada de recobrimento desses pontos, ou seja, quanto maior a altura maior o nível de tensão na camada / Abstract: In this paper, X-ray multiple diffraction (MD) associated with the advantages of synchrotron radiation appears as a high-resolution microprobe and it is used to obtain relevant contributions to the study of structural properties of semiconductor materials, as they present themselves nanosystems epitaxial or implanted with ions. The study and detection of negative hybrid reflections (interaction epitaxial layer/substrate) coherent (CHR) in substrate Renninger scans (RS) is one of the contributions of this thesis. The ?:f mapping, i.e., the scanning of the (113)(111) secondary reflection diffraction condition shows that the CHR negative that appears is, in fact, the destructive interference between the layer secondary reflection and the substrate primary reflection. It is emphasized here the importance of a detailed measurement of the diffraction condition of adequate MD secondary reflections. The use of the MD special case named Bragg-Surface Diffraction (BSD), in which the secondary reflection propagates parallel to the single crystal surface or interfaces in heterostructures, when involves secondary reflections that are sensitive to the crystalline lattice symmetry, is another relevant contribution of this thesis. The substrate (GaAs) RS peak, which stands for the (000)(004)(022)(022) four-beam case that splits into two three-beam peaks GaInP layer RS by tetragonal distortion was used as a novel tool in the study of tetragonal distortions, even for thin epitaxial layers. Moreover, the presence of orthorhombic distortion or even monoclinic one, can be investigated by measuring the two pairs of secondary peaks (022)(022)and (202)(202) also present in the same ternary layer RS. Other thesis contributions are in the application of DM to the study of SiO2/Si(001) crystals implanted with Fe+, which were submitted to Ion Beam Induced Epitaxial Crystallization process (IBIEC) and then, annealed. ?:f mappings of the (000)(002)(111) BSD peak gave rise to perpendicular and in-plane lattice parameters and strains for the stressed regions provoked by the ?-FeSi2 nanoparticles formation provided by IBIEC. For another set of similar samples except for the absence of the oxide, the interesting formation of oriented plate-like ?-FeSi2 nanoparticles, that were observed by TEM and confirmed by (002) rocking curves obtained at MD condition for the BSD (111) and (1 peaks and the ?:f mappings that provided anisotropic in-plane strains in IBIEC sample. Nanoparticles spherical-like also detected by TEM induce isotropic strains and the samples structural characterization was obtained using the same above mentioned manner. Measurements of the reciprocal space mapping (RSM) using symmetric and asymmetric reflections were important to confirm the implanted crystal results obtained by MD by allowing to observe the periodic and lateral composition variation in the GaInP layer as well as, to confirm the effect of the height of InP quantum dots grown on the ternary layer in the strain degree they cause in the ternary cap layer, it means, the greater the height the greater the level of strain in the cap layer / Doutorado / Física da Matéria Condensada / Doutor em Ciências

Inserido no contexto de fontes de energia renováveis, este trabalho consiste na síntese e caracterização de filmes de bastões de ZnO modificados com quantum dots de CdTe a fim de serem aplicados em células fotoeletroquímicas. Bastões de ZnO são materiais interessantes, porque este tipo de estrutura facilita o transporte de portadores de carga, minimizando a perda destes nos contornos de grão, sua recombinação e aniquilação. A modificação do filme de ZnO com nanocristais de CdTe deve aumentar a eficiência da fotoconversão, facilitando a separação de carga e transferência de elétrons, e isso aumenta a estabilidade dos nanocristais, impedindo a corrosão anódica e a decomposição destes. O filme de ZnO foi eletrodepositado potenciostaticamente sobre a superfície de ITO. As análises de MEV e EDX indicaram que filme de ZnO obtido é homogêneo e consiste de bastões com razão atômica de Zn e O de acordo com a estequiometria 1:1. O resultado de DRX apresentou três planos característicos do ZnO na forma cristalina wurtzita. O plano (002) foi o predominante, indicando a orientação dos bastões no eixo c vertical ao substrato. O filme de ZnO tem espessura de 550 nm, bandgap 3,27 eV, potencial de banda plana de 0,4 V e densidade de portadores de carga de 8,9 x 1019 cm-3. O procedimento sintético dos pontos quânticos de CdTe ocorreu a partir da dissolução de óxido de cádmio em ácido tetradecilfosfônico e octadeceno (ODE) a 300 °C. Subsequentemente, a solução precursora de cádmio foi resfriada a 260 °C e então a solução precursora de telúrio, preparada pela dissolução de telúrio e tributilfosfina em ODE, foi injetada. Os nanocristais obtidos foram dispersos em hexano, precitados com etanol e finalmente os quantum dots foram armazenados em tolueno. A partir das análises de UV-Vis e TEM foi possível estimar o tamanho dos pontos quânticos de CdTe com aproximadamente 4 nm. O DRX dos nanocristais de CdTe apresentou os planos característicos principais da estrutura da blenda de zinco. O eletrodo de ZnO modificado com os quantum dots de CdTe (ZnO/CdTe) foi obtido após 24 h de imersão em uma solução de acetonitrila contendo ácido mercaptopropiônico e ácido propiônico. Subsequentemente, o filme de ZnO modificado com o ligante foi imerso por 48 h na dispersão de pontos quânticos de CdTe. O espectro de FTIR revelou a ausência do estiramento simétrico de C=O em 1700 cm-1. Por outro lado o espectro revelou a presença dos modos assimétrico e simétrico vas(CO2-) e vs(CO2-) que foram observados em 1631 e 1417 cm-1, respectivamente. A transformação de Kulbeka-Munk do espectro de reflectância do eletrodo ZnO/CdTe apresentou a banda relativa ao CdTe no mesmo comprimento de onda observado quando este encontrava-se na dispersão. O eletrodo ZnO/CdTe mostrou um valor de fotocorrente de 138 µA, um valor 10 vezes maior que o obtido para o ZnO. Nos experimentos de IPCE (eficiência de conversão do fóton incidente à corrente) um aumento de aproximadamente cinco vezes também foi observado para o eletrodo de ZnO/CdTe. A dinâmica dos portadores de carga foi investigada por TAS (Espectroscopia de Absorção Transiente) nas escalas de tempo fs e µs para os eletrodos de ZnO e de ZnO/CdTe. A análise TAS indicou um tempo de vida menor para o filme ZnO/CdTe em comparação com filme ZnO. A medidas com o eletrodo de Clark demonstraram uma produção de oxigênio pelo eletrodo de ZnO/CdTe. Assim, o filme de ZnO/CdTe proposto apresenta-se como um material promissor para aplicações fotoeletroquímicas. / Placed in the context of renewable energy sources, this work consists of the synthesis and characterization of ZnO films modified CdTe quantum dots to be applied in photoelectrochemical cells. ZnO rods are interesting materials because this kind of structure facilitates the charge carriers transport, minimizing the loss of these at grain boundaries and their recombination and annihilation. The ZnO film modification with CdTe nanocrystals should increase the photoconversion efficiency by facilitating charge separation and electron transfer, and it increases the nanocrystals stability, preventing it from anodic corrosion and decomposition. The ZnO film was electrodeposited potenciostatically on ITO surface. SEM and EDX analysis indicated that the ZnO film obtained is homogeneous and it consists of rods with atomic ratio of Zn and O according to 1:1 stoichiometry. XRD result showed three characteristic planes of ZnO in wurtzite crystalline form. The (002) plane is the predominant, indicating the rods orientation in the c-axis vertical to the substrate. The ZnO film also has a thickness of 550 nm, bandgap of 3.27 eV, flat band potential of 0.4 V and density of charge carriers 8,9 x 1019 cm-3. The synthetic procedure of CdTe quantum dots occurred from the dissolution cadmium oxide in tetradecylphosphonic acid and octadecene (ODE) to 300 °C. Subsequently, cadmium precursor solution of was cooled to 260 °C and then the tellurium precursor solution, prepared by dissolving tellurium in tributylphosphine and in ODE was injected. The obtained nanocrystals were dispersed in hexane, precipitated with ethanol and finally the quantum dots were stored in toluene. From UV-Vis and TEM analysis was possible to estimate the quantum dots size of CdTe as 4 nm. The XRD of CdTe nanocrystals presented the main characteristic planes of zinc blend structure. ZnO electrode modified with CdTe quantum dots (ZnO/CdTe) was obtained by 24 h immersion in a solution of acetonitrile containing mecaptopropionic acid and propionic acid. Subsequently, the ZnO film modified with the linker was immersed for 48 h in CdTe quantum dots dispersion. FTIR spectrum reveals the absence of a symmetrical C=O stretching mode at approximately 1700 cm-1. Instead, the spectrum shows the presence of the asymmetric and symmetric vas(CO2-) and vs(CO2-) modes were observed at 1631 and 1417 cm-1, respectively. Kulbeka-Munk transformation of the reflectance spectrum of the ZnO/CdTe electrode presented the band related to CdTe in the same wavelength observed when this was in the dispersion. The ZnO/CdTe electrode showed a photocurrent value of 138 µA, a value 10 times greater than that obtained for ZnO. At IPCE experiments (incident photon-to-current efficiency) an increase of approximately five times was also noticed to the electrode of ZnO/CdTe. Dynamics of charge carriers was investigated by fs and µs TAS (Transient Absorption Spectroscopy) for ZnO and ZnO/CdTe electrodes. TAS analyses indicate a short life time to ZnO/CdTe electrode compared to ZnO film. Clark electrode measurements showed oxygen production by ZnO/CdTe electrode. Thus, ZnO/CdTe proposed electrode is presented as promising material for photoelectrochemical applications.

Recentemente, uma implementação de um conjunto universal de portas lógicas de um e dois qubits para computação quântica usando estados de spin de pontos quânticos de um único elétron foi proposta. Estes resultados nos motivaram a desenvolver um estudo teórico formal do correspondente modelo de dois spins colocados em um campo magnético externo e acoplados por uma interação mútua de Heisenberg dependente do tempo. Nós então consideramos a assim chamada equação de dois spins, a qual descreve sistemas quânticos de quatro níveis de energia. Uma útil propriedade dessa equação é que o correspondente problema para o caso de campos magnéticos externos paralelos pode ser reduzido ao problema de um único spin em um campo externo efetivo. Isso nos permite gerar uma série de soluções exatas para a equação de dois spins a partir de soluções exatas já conhecidas da equação de um spin. Com base neste fato, nós construímos e apresentamos neste estudo uma lista de novas soluções exatas para a equação de dois spins para diferentes configurações de campos externos e de interação entre as partículas. Utilizando algumas destas soluções obtidas, estudamos a dinâmica da entropia de emaranhamento dos respectivos sistemas considerando diferentes estados de spins inicialmente separáveis. / Recently, an implementation of a universal set of one- and two-qubit logic gates for quantum computing using spin states of single-electron quantum dots was proposed. These results motivated us to develop a formal theoretical study of the corresponding model of two spins placed in an external magnetic field and coupled by a time-dependent mutual interaction of Heisenberg. We then consider the so-called two-spin equation, which describes four-level quantum systems. A useful property of this equation is that the corresponding problem for the case of parallel external magnetic fields can be reduced to the problem of a single spin in an effective external field. This allows us to generate a series of exact solutions for the two-spin equation from the already known exact solutions of the one-spin equation. Based on this fact, we construct and present in this study a list of new exact solutions for the two-spin equation for different configurations of external fields and interaction between particles. Using some of these solutions obtained, we study the dynamics of the entropy of entanglement of the respective systems considering different initially separable spins states.

Orientador: Fernando Iikawa / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin. / Made available in DSpace on 2018-08-12T12:58:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gomes_PauloFreitas_D.pdf: 14344200 bytes, checksum: 55a7f7d3b644c0dc43151a411d53757b (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: No presente trabalho apresentamos um estudo da luminescência de érbio em nanocristais de silício (nc-Si) e nanofios de óxido de zinco (nw-ZnO). Os nanocristais de silício com érbio são obtidos através do tratamento térmico de filmes finos amorfos de sub-óxidos de silício (SiOx) preparados por rf-sputtering, variando a concentração de Oxigênio e érbio durante o crescimento. O érbio é adicionado aos filmes cobrindo parcialmente a superfície do alvo de silício com pequenos cacos de érbio metálico. Medidas de espectroscopia Raman e microscopia eletrônica de alta resolução (HRTEM) fornecem o tamanho e densidade de nanocristais em cada amostra. Medidas de fotoluminescência (PL) dos nanocristais na temperatura ambiente mostram que o tamanho dos nanocristais varia com a concentração de oxigênio e temperatura de tratamento térmico. A dependência da PL dos nanocristais com a temperatura pode ser entendida considerando a competição entre processos radiativos e não-radiativos. Em amostras com érbio a taxa de recombinação não-radiativa é maior que nas amostras sem érbio. O estudo da PL dos nanocristais e dos íons Er3+ mostra que o Er3+ funciona como um centro de recombinação não-radiativa para a energia proveniente da recombinação de portadores nos nanocristais. Neste caso, parte da energia gerada nos nanocristais é transferida para os íons Er3+ ao invés de ser emitida na forma de fótons. Também é possível observar que a intensidade da PL do Er3+ depende da intensidade da PL dos nanocristais e é maior em amostras contendo nanocristais de ~3nm (que emitem em ~1,5eV), indicando que a transferência é ressonante (com a excitação 4I15/2 ---> 4I9/2 do Er3+ que corresponde a uma energia de 1,5eV). Os nanofios de ZnO com érbio são preparados por deposição vapor-liquid-solid (VLS) e por electrospinning. Em amostras preparadas por VLS, o érbio é depositado sobre os nanofios após sua preparação. No electrospinning um composto organometálico de érbio é adicionado ao polímero precursor. É observada luminescência de érbio quando as amostras são excitadas com um comprimento de onda ressonante com algum nível mais energético do Er3+. Nanocristais de E2O3 são observados por HRTEM na superfície dos nanofios preparados por VLS. Medidas de EXAFS revelam que a vizinhança do Er nessas amostras é idêntica à do óxido Er2O3, indicando que não ocorreu dopagem substitucional do ZnO. / Abstract: We present a study of erbium luminescence in silicon nanocrystals (nc-Si) and zinc oxide nanowires (nw-ZnO). Silicon nanocrystals are produced by annealing of amorphous sub-oxide thin films (SiOx) prepared by rf-sputtering varying the oxygen and erbium concentration during growth. Erbium is added by partially covering the silicon target surface with small pieces of metallic erbium. Raman spectroscopy and HRTEM measurements reveal the size and density of nanocrystals in each sample. Photoluminescence (PL) measurements at room temperature show that the nanocrystal size changes with oxygen concentration and annealing temperature. The PL dependence on the temperature can be understood considering a competition between radiative and non-radiative processes. In samples with erbium the non-radiative recombination rate is higher than in samples without erbium. The study of the nanocrystal and Er3+ PL show that Er3+ behaves as non-radiative recombination centers for excited carriers in the nanocrystals. Part of the energy from the nanocrystals is transferred to Er3+ instead of being emitted as light. The Er3+ PL intensity depends on the nanocrystal PL intensity and is higher in samples containing nanocrystals ~3nm (which emit at ~1.5eV), indicating that the energy transfer is resonant (with the 4I15/2 -----> 4I9/2 Er3+excitation at ~1.5eV) ZnO nanowires were prepared by vapor-liquid-solid (VLS) deposition and by electrospinning. In the VLS method erbium is deposited on the nanowires after growth. In the electrospinning method a metallorganic compound is added to the polymer precursor. Erbium PL is observed when the samples are excited by one of the Er3+ higher transitions. Er2O3 nano-crystals are observed by HRTEM on the surface of the nanowires prepared by VLS. EXAFS measurements in these samples show that the Erneighborhood is identical to that of E2O<>3 indicating that there was no substitutional / Doutorado / Física / Doutor em Ciências