CARVALHO, João Cláudio Nunes. Estruturas, modos normais e difusão em um sistema periódico quasi-unidimensional. 2011. 111 f. Tese (Doutorado em Física) - Programa de Pós-Graduação em Física, Departamento de Física, Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2011. / Submitted by francisco lima (admir@ufc.br) on 2014-03-17T13:26:12Z No. of bitstreams: 1 2012_tese_jcncarvalho.pdf: 3563614 bytes, checksum: a2a41532f12b4d1dae87a73ae73cb8c4 (MD5) / Approved for entry into archive by Edvander Pires(edvanderpires@gmail.com) on 2014-03-17T22:16:32Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_tese_jcncarvalho.pdf: 3563614 bytes, checksum: a2a41532f12b4d1dae87a73ae73cb8c4 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-03-17T22:16:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_tese_jcncarvalho.pdf: 3563614 bytes, checksum: a2a41532f12b4d1dae87a73ae73cb8c4 (MD5) Previous issue date: 2012 / In this thesis we analyze the structural properties and diffusive dynamics for a classical system of two-dimensional (2D) charged particles, interacting through a repulsive Yukawa potential of the type exp(−r/ lambda)/r, and confined in a parabolic channel that limits the movement of particles in the y direction. Along the x direction, the particles are subject to a periodic potential. The ground-state configurations and the normal mode spectra are obtained in terms of the periodicity (L), the intensity of the periodic potential (V0) and density. An interesting set of tunable ground-state configurations are found, with first- or second-order structural transitions between them. A configuration with particles aligned, perpendicular to the x direction, in each minimum of the periodic potential is obtained for V0 larger than some critical value that has a power-law dependence on the density. The phonon spectrum of different configurations was also calculated. A localization of the modes into a small frequency interval is observed for sufficiently large strength of the periodic potential, and a tunable gap in the phonon spectrum is found as a function of V0. Langevin dynamic simulations are used to investigate the effect of the particle density, the amplitude of the periodic substrate, and the range of the interparticle interaction potential on the diffusive behavior of the particles. We found that in general the diffusion is suppressed with increasing amplitude of the periodic potential, but for specific values of the strength of the substrate potential a remarkably increase of the diffusion is found with increasing periodic potential amplitude. In addition, we found a strong dependence of the diffusion on the specific arrangement of the particles, e.g. singlechain versus multi-chain configuration. For certain particle configurations, a reentrant behavior of the diffusion is found as function of the substrate strength due to structural transitions in the ordering of the particles. / Nesta tese analisamos as propriedades estruturais, dinâmicas e difusivas para um um sistema clássico bidimensional (2D) onde partículas carregadas interagem através de um potencial do tipo Yukawa repulsivo exp(−r/λ)/r, e estão confinadas em um canal do tipo parabólico, o qual limita o movimento das partículas na direção y. Ao longo da direção x, as partículas estão sujeitas a um potencial periódico. As configurações do estado fundamental e o espectro dos modos normais são obtidos em função: da periodicidade (L), da intensidade do potencial periódico (V0) e da densidade. Um interessante conjunto de estados fundamentais são encontrados, com transições estruturais de primeira ou de segunda entre eles. Uma configuração com partículas alinhadas, perpendicular à direção x, em cada mínimo do potencial periódico é obtida para valores de V0 maiores do que um determinado valor crítico, observa-se uma dependência de V0 em relação à densidade na forma de uma lei de potência. O espectro de fônons para diferentes configurações também foi calculado. A localização dos modos em um pequeno intervalo de frequência é observada para uma intensidade do potencial periódico suficientemente grande do, e um intervalo(gap) ajustável no espectro fônon é encontrado em função de V0. A difusão de partículas carregadas interagindo por meio de simulações de Langevin foram utilizadas para investigar o efeito da da densidade de partículas, da amplitude do substrato periódico, e o intervalo do potencial de interação entre as partículas sobre o comportamento difusivo das partículas. Descobrimos que, em geral, a difusão é suprimida com o crescimento da amplitude do potencial periódico, mas para valores específicos da intensidade do potencial do substrato um aumento notável na difusão é encontrado com o aumento da amplitude do potencial periódico. Além disso, encontramos uma forte dependência da difusão em relação ao arranjo das partículas (uma cadeia versus duas cadeias). Para determinados arranjos das partículas, um comportamento reentrante na difusão é encontrado em função da intensidade do substrato devido as transições estruturais na ordenação das partículas.

CARVALHO, João Cláudio Nunes. Estudo de sistemas clássicos quasi-unidimensionais confinados. 2007. 115 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Departamento de Física, Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2007. / Submitted by francisco lima (admir@ufc.br) on 2014-03-17T13:12:17Z No. of bitstreams: 1 2007_dis_jcncarvalho.pdf: 3422459 bytes, checksum: 15e2ca053638e10af53fcea520caa094 (MD5) / Approved for entry into archive by Edvander Pires(edvanderpires@gmail.com) on 2014-03-17T22:24:52Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2007_dis_jcncarvalho.pdf: 3422459 bytes, checksum: 15e2ca053638e10af53fcea520caa094 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-03-17T22:24:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2007_dis_jcncarvalho.pdf: 3422459 bytes, checksum: 15e2ca053638e10af53fcea520caa094 (MD5) Previous issue date: 2007 / We study, in this work, two mesoscopic classical quasi-unidimensional systems un- der an external parabolic con¯nement potential. In the ¯rst, which is the main part of their thesis, we analyze the structural and the dynamical properties of a binary system of charged particles, which interact with each other through a repulsive screened Coulomb potential. The ground state energies are calculated analytically and numerically. Depending on the density and on the ration (®) between the charges of the types of particle the system crystalizes in a certain number of chains. We carefully study how the ground state con¯guration changes as the density is increased (for di®erent values of ®). Numerical molecular dynamics simulation are also used as a complementary technique. In general, we show the di®erent types of particles become segregated as the density increases. Such a separation of charges leads the system to a symmetrical or to asymmetrical state. Continuous as discontinuous structural transition are found, and the order of such transitions depends on ® and on the density. The normal modes spectrum is analyzed for the one and two-chains cases. In the second system considered here, we show preliminary results for the structure of a classical system of particles interacting through a competitive shortrange attractive and long-range repulsive potential. The structure of the system is studied as a function of the density. We ¯nd several no-trivial and rather interesting ground state con¯gurations such as stripes, bubles and concentric rings. / Neste trabalho, são analisados dois sistemas mesoscópicos bidimensionais sujeitos a um confinamento externo do tipo parabólico. Quanto ao primeiro analisam-se as propriedades estruturais e dinâmicas de um sistema binário de cargas, as quais interagem através 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 número de cadeias. Como função da densidade, as configurações do estado fundamental e suas transições estruturais são analisadas, tanto através de cálculos analíticos assim como por meio de simulações com Dinâmica Molecular. Em geral, mostra-se que uma segregação entre os diferentes tipos de partícula ocorre para valores críticos de densidade. As diferentes configurações do sistema podem ser resumidas num rico diagrama de fase. Transições de fase estruturais contínuas e descontínuas são observadas. Observa-se que a ordem da transição é 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 relação ao segundo trabalho, apresentam-se resultados preliminares das propriedades estruturais de um sistema com interação competitiva, onde novamente variando-se a densidade do sistema, observa-se diversas estruturas na forma de linhas, aglomerados ou em camadas.