CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de NÃvel Superior / Neste trabalho sÃo analisadas as propriedades estruturais dinÃmicas e tÃrmicas de um sistema bidimensional, contendo dois tipos de partÃculas com diferentes cargas e/ou massas. As partÃculas carregadas interagem atravÃs de um potencial coulombinano e sÃo mantidas em um regiÃo finito de plano por um potencial parabÃlico. A estrutura da configuraÃÃo do estado fundamental, bem como o espectro de freqÃÃncias dos modos normais de vibraÃÃo, sÃo analisados em funÃÃo da razÃo entre as cargas e da razÃo entre as massas dos dois tipos de partÃculas. Em geral, mostra-se que uma segregaÃÃo entre os diferentes tipos de partÃcula ocorre para valores crÃticos da razÃo entre as cargas (massas). No entanto, configuraÃÃes assimÃtricas, nas quais os dois tipos de partÃculas estÃo misturadas sÃo tambÃm obtidas. Um elevado numero de configuraÃÃes estÃveis do sistema à obtido quando a razÃo entre as cargas à igual ou aproximadamente igual a razÃo entre as massas das diferentes partÃculas. Esse interessante acoplamento das propriedades elÃtricas e inerciais do sistema tem reflexo na temperatura em que o aglomerado sofre a transiÃÃo. O espectro dos modos normais foi cuidadosamente analisado. Em particular, a mÃnima freqÃÃncia nÃo-nula, que à associada à estabilidade das configuraÃÃes do estado fundamental, foi extensivamente analisada em funÃÃo da razÃo entre as cargas (massas) das partÃculas. Observa-se que, para uma mesma configuraÃÃo do estado fundamental, diferentes modos de vibraÃÃo, associados a mÃnima freqÃÃncia nÃo nula, podem ser excitados. As diferentes configuraÃÃes do sistema, em funÃÃo da razÃo entre as cargas e as massas de ambos os tipos de partÃculas, podem ser resumidas em um diagrama de fase. TransiÃÃes de fase estruturais sÃo observadas quando o sistema muda de uma configuraÃÃo de mistura, para uma configuraÃÃo na qual ambos os tipos de partÃculas estÃo separadas em camadas distintas. Observa-se que a ordem da transiÃÃo à determinada pela razÃo entre as cargas e/ou massas das partÃculas. Um parÃmetro de ordem que caracteriza a configuraÃÃo de ambos os dois tipos de partÃculas à definido. O estado em que as diferentes partÃculas estÃo separadas à diferenciado de outros arranjos. Por fim, a transiÃÃo sÃlido-lÃquido à analisado. Em geral, configuraÃÃes com nÃmeros "mÃgicos" de partÃculas em diversas camadas apresentam uma alta temperatura de fusÃo.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Neste trabalho, sÃo analisados dois sistemas mesoscÃpicos bidimensionais sujeitos a um confinamento externo do tipo parabÃlico. Quanto ao primeiro analisam-se as propriedades estruturais e dinÃmicas de um sistema binÃrio de cargas, as quais interagem atravÃs de um potencial do tipo Coulombiano blindado. As energias do estado fundamental sÃo calculadas analiticamente e numericamente, e dependendo da densidade e da razÃo entre as duas cargas existentes, o sistema cristaliza-se em um certo nÃmero de cadeias. Como funÃÃo da densidade, as configuraÃÃes do estado fundamental e suas transiÃÃes estruturais sÃo analisadas, tanto atravÃs de cÃlculos analÃticos assim como por meio de simulaÃÃes com DinÃmica Molecular. Em geral, mostra-se que uma segregaÃÃo entre os diferentes tipos de partÃcula ocorre para valores crÃticos de densidade. As diferentes configuraÃÃes do sistema podem ser resumidas num rico diagrama de fase. TransiÃÃes de fase estruturais contÃnuas e descontÃnuas sÃo observadas. Observa-se que a ordem da transiÃÃo à determinada pela razÃo entre as cargas e densidade linear. O espectro dos modos normais foi cuidadosamente analisado para o caso no qual o sistema acomoda-se numa estrutura de 1 e 2 cadeias. Em relaÃÃo ao segundo trabalho, apresentam-se resultados preliminares das propriedades estruturais de um sistema com interaÃÃo competitiva, onde novamente variando-se a densidade do sistema, observa-se diversas estruturas na forma de linhas, aglomerados ou em camadas.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / O objetivo deste trabalho à estudar as propriedades estruturais e dinÃmicas de um sistema binÃrio clÃssico consistindo de partÃculas carregadas que estÃo confinadas em um canal bidimensional. Tal sistema à descrito na literatura como quasi-unidimensional, e esta relevÃncia apoia-se na possibilidade de aplicaÃÃes tecnolÃgicas, como tem sido mostrado recentemente na literatura cientÃfica, bem como no interesse e entendimento em propriedades da FÃsica da matÃria condensada. Apesar do carÃter teÃrico do presente estudo, diversos sistemas experimentais podem ser descritos pelo modelo aqui considerado. O resumo do conteÃdo deste trabalho à apresentado em cada capÃtulo. No capÃtulo 1, à dada uma visÃo geral do presente trabalho. O conceito da cristalizaÃÃo de Wigner à introduzido e sÃo dados exemplos de sistemas experimentais, que exibem uma fase ordenada sob circunstÃncias apropriadas. Discute-se a FÃsica dos plasmas complexos, das suspensÃes coloidais e aplicaÃÃes em sistemas biolÃgicos. Uma descriÃÃo do mÃtodo de simulaÃÃo à dada no capÃtulo 2. As transformaÃÃes de escalas sÃo introduzidas a fim de construir um modelo geral, isto Ã, nÃo dependente das caracterÃsticas particulares do sistema, mas somente das quantidades relevantes gerais. Apresenta-se a tÃcnica de simulaÃÃo por DinÃmica Molecular (DM), focalizando tambÃm a DinÃmica de Langevin. A competiÃÃo entre a interaÃÃo entre partÃcula, na forma de repulsÃo eletrostÃtica, e o confinamento externo, que à suposto parabÃlico e age somente em uma direÃÃo, gera uma estrutura de cadeias no sistema. Uma descriÃÃo do modelo, bem como a aproximaÃÃo harmÃnica utilizada para o cÃlculo dos modos normais e o cÃlculo da energia por partÃcula das vÃrias estruturas de cadeias sÃo dadas no capÃtulo 3. A configuraÃÃo do estado fundamental, as transiÃÃes estruturais de fase e modos normais para o sistema binÃrio de cadeias sÃo examinadas no capÃtulo 4. Para baixas densidades as partÃculas cristalizam-se em uma Ãnica cadeia; com o aumento da densidade uma transiÃÃo zig − zag ocorre e a Ãnica cadeia se parte em duas. Observa-se que esta transiÃÃo estrutural à caracterizada por uma quebra espontÃnea de simetria. Com o aumento da densidade, o sistema passa para quatro cadeias (caso 1) (partÃculas nÃo alinhadas na vertical), onde a transiÃÃo de duas para quatro cadeias (caso 1) ocorre com uma transiÃÃo zig − zag, em cada uma das cadeias, acompanhadas por um deslocamento ao longo da direÃÃo da cadeia. EntÃo com um aumento da densidade conduzirà a uma nova estrutura de quatro cadeias (caso 2) (partÃculas alinhadas na vertical). As propriedades dinÃmicas aqui consideradas resumem-se ao espectro de fÃnons, no qual o nÃmero de modos normais à igual ao dobro do nÃmero de partÃculas na cÃlula unitÃria. As conclusÃes e perspectivas sÃo apresentadas no capÃtulo 5. / The aim of this work is to study the structural and dynamical properties of a classical binary system of charged particles confined in a two dimensional channel. Such a system is described in the literature as quasi-unidimensional, and its relevance is supported by the possibility of technological applications, shown recently in the scientific literature, and also the interest and understanding of properties in condensed matter physics. Although the theoretical and numerical character of the present work, several experimental systems can be described by the present model. The summary of the contents of this work is presented in each chapter. In chapter 1, a general overview is given. The concept of Wigner crystallization is introduced, and examples of experimental systems, which exhibit such an ordered phase under proper conditions are given. We discuss the physics of complex plasmas, colloidal suspensions and applications in biological systems. A description of the simulation method is given in chapter 2. Scale transformations are introduced in order to construct a general model, i.e. no longer depending on particular features of the system, but only on relevant parameters of a general model. The Molecular Dynamics simulation technique (MD) is presented, focusing on the Langevin Dynamics. The competition between the inter-particle interaction, in the form of the electrostatic repulsion, and the external confinement, which is assumed to be parabolic and act only in one direction, generates a chain-like strutural pattern. A description of the model, the harmonic approach used in the analytical calculations of the normal modes spectrum, and the analytical calculation of the energy per particle of the different chain-configutations are given in chapter 3. The ground state configurations, the structural phase transitions and normal modes of the present chain-like binary system are presented in Chapter 4. In the low density regime particles crystallize in a single chain. When the density is increased a zig-zag transition occurs and the single chain splits into two chains. Such a transition is characterized by a spontaneous symmetry breaking. With the increase of the density the system changes to the four-chains configuration (case 1) (particles not aligned vertically), where the two -> four chains (case 1) transition occurs through a zig-zag transition accompanied by a shift along the chain direction. A further increase of the density will lead the system to a new ground state configuration with four chains (case 2) (particles aligned vertically). The dynamical properties are related to the phonon spectrum, in which the number of normal modes is two times the number particle in the unit cell. The conclusions and perspectives are presented in chapter 5.