O objetivo da presente dissertação é, primeiramente, desenvolver uma teoria de campo médio para vórtices em um filme supercondutor do tipo II submetidos a um potencial de confinamento harmônico. Desse modo se obtém o perfil de densidade do sistema. Os resultados teóricos são comparados com simulações de Dinâmica Molecular. Se verifica que no regime de acoplamento fraco - altas temperaturas - a teoria descreve perfeitamente a distribuição de partículas do sistema. No regime de acoplamento forte - baixas temperaturas - a teoria falha progressivamente, pois as correlações entre as partículas começam a ter importância na descrição do sistema. No entanto, isso não acarreta em uma falha da mecânica estatística de Boltzmann-Gibbs, ao contrário do que recentes trabalhos sugerem. Em regimes de acoplamento forte são feitas simulações de Monte Carlo baseadas na distribuição de energias de Boltzmann e no algoritmo de Metropolis e simulações de Dinâmica Molecular. Ambas resultam nos mesmos perfis de densidade. Estes resultados claramente demonstram que os sistemas de vórtices confinados são perfeitamente descritos pela estatística de Boltzmann-Gibbs. Também se desenvolve uma teoria para partículas que interagem pelo potencial de Yukawa e submetidas a um potencial de confinamento harmônico. Essa teoria ´e fortemente embebida nos paradigmas da Teoria dos Líquidos, onde são utilizadas a Aproximação de Densidade Local e a equação de Hypernetted chain. Todos resultados são novamente comparados com simulações numéricas. Tal teoria permite calcular acuradamente os perfis de densidade para os regimes de acoplamento forte, onde a teoria de campo médio falha. Esta teoria não usa nenhum parâmetro de ajuste. / We develop a theory to describe the density distribution of vortices in a superconducting film of type II, confined by an external trap potential. The theory allows us to calculate the vortex density profiles. The theoretical results are compared with Molecular Dynamics simulations. In the weak coupling limit - high temperatures - the theory predicts a correct particle distribution. In the strong coupling limit - low temperatures - the theory progressively starts to fail - correlations between the particles begin to play an important role. Nevertheless, contrary to recent suggestions, this does not imply a failure of the Blotzmann-Gibbs statistical mechanics. To show this, we perform Monte Carlo simulations based on the Boltzmann energy distribution and the Metropolis algorithm and compare them with the Molecular Dynamics simulations. Both show identical density profiles. This clearly demonstrates that the system of confined vortices is perfectly well described by the usual Boltzmann-Gibbs statistical mechanics. We next develop a theory for particles interacting through the Yukawa potential inside an external trap. The theory is based on statistical mechanics of liquids and uses a Local Density Approximation and the Hypernetted chain equation. The results are again compared with the numerical simulations. This theory enables us to accurately calculate the density profiles of Yukawa particles in a trap, even in a strong coupling limit, when the mean field theory fails, without any adjustable parameters.

Submitted by Sandra Maria Neri Santiago (sandra.neri@ufpe.br) on 2016-03-07T19:42:45Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) DISSERTAÇÃO versão finalt.pdf: 2479188 bytes, checksum: 40682d874a9a13182595ec8c40992750 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-07T19:42:45Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) DISSERTAÇÃO versão finalt.pdf: 2479188 bytes, checksum: 40682d874a9a13182595ec8c40992750 (MD5) Previous issue date: 2013 / Neste trabalho resumimos o estudo do empacotamento de fios em uma região bidimensional planar. Abordamos o problema de um ponto de vista teórico, usando técnicas de campo conforme, e propriedades de escala do modelo, no regime de empacotamento-rígido, são derivadas, de sorte que os expoentes críticos para a energia elástica e para o número de laços da conformação são obtidos. Os resultados apresentam razoável concordância com dados advindos de experimentos e simulações. Também esboçamos uma analogia entre esse sistema e gravitação em duas dimensões, via gravitação de Liouville. / In this work we summarize the study of the packaging of wire in a planar two-dimensional region. We approach the problem from a theoretical point of view, using techniques of conformal field, and scaling properties of the model, in the tight-packing configuration, are derived, so that the critical exponents for the elastic energy and the number of loops of the conformation are obtained. The results show reasonable agreement with data coming from experiments and simulations. We also outline an analogy between this system and gravitation in two dimensions, via Liouville gravity.

Submitted by Irene Nascimento (irene.kessia@ufpe.br) on 2016-07-12T19:45:21Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese_MessiasVilbert.pdf: 2165242 bytes, checksum: 21182d23be8e680205d5ea8209ddfe04 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-12T19:45:21Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese_MessiasVilbert.pdf: 2165242 bytes, checksum: 21182d23be8e680205d5ea8209ddfe04 (MD5) Previous issue date: 2015-10-23 / capes / Sistemas de tamanho nito con nados entre geometrias de placas planas e paralelas, cujas superf cies de contorno est~ao sujeitas a condi c~oes de contorno de Dirichlet e Neumann, e separados por uma dist^ancia L foram analisados no espa co dos momentos. N os introduzimos uma representa c~ao modi cada para as autofun c~oes discretas e utilizamos campos escalares renormalizados em termos de partes de v ertice 1PI (do ingl^es \one-particle irreducible") sem massa e tamb em massivos. N os discutimos as multiplicidades nas regras de Feynman que surgem na constru c~ao dos diversos diagramas, o que e devido a escolha da representa c~ao das fun c~oes base, e apresentamos as condi c~oes de normaliza c~ao modi cadas. Para quase-momentos externos n~ao nulos, provamos que as condi c~oes de contorno de Neumann e de Dirichlet podem ser uni cadas em um unico formalismo. Discutimos os regimes de crossover dimensionais para estes e mostramos a correspond^encia com as condi c~oes de contorno peri odicas e antiperi odicas. Em particular, provamos que os efeitos de tamanho nito para Dirichlet e Neumann n~ao requerem necessariamente termos de superf cie, mas s~ao implementados n~ao-trivialmente nas regras de Feynman envolvendo apenas termos de bulk na Lagrangiana. Como uma aplica c~ao, calculamos, via esquema diagram atico, os expoentes cr ticos e , pelo menos, at e a ordem de dois loops. Mostramos que os ndices cr ticos s~ao os mesmos do sistema bulk (in nito), independentemente das condi c~oes de contorno. Em seguida, estendemos o nosso m etodo de an alise do tamanho nito para sistemas competitivos m-axiais no ponto cr tico de Lifshitz. Em uma abordagem inicial, consideramos nita uma das dire c~oes ao longo do subespa co sem competi c~ao e observarmos um comportamento semelhante com rela c~ao ao crossover dimensional de sistemas n~ao-competitivos. Para L su cientemente grande, calculamos os expoentes cr ticos 1, 1, 2 e 2 at e ordens de pelo menos dois loops com aux lio de uma aproxima c~ao especial para a regulariza c~ao das integrais de Feynman. Tais expoentes s~ao id^enticos aos do sistema in nito. Por m, analisamos sistemas competitivos arbitr arios do tipo Lifshitz, os quais apresentam diversos eixos de competi c~ao e podem ser tratados pelo modelo CECI, que e o caso mais geral dentre os modelos que exibem o ponto de Lifshitz como caracter stica. Para formular o problema das transi c~oes de fase nesses exemplos de sistemas complexos, introduzimos uma t ecnica de teoria de campo escalar de massa nula e aplicamos o m etodo de subtra c~ao m nima, como meio de renormaliza c~ao, para calcular, perturbativamente, os expoentes cr ticos do modelo CECI, no caso isotr opico (d = mn). Para o caso isotr opico desse modelo, conseguimos calcular os expoentes cr ticos exatamente at e O( 2 n) (at e O( 3 n) para a dimens~ao an^omala n). / Finite size systems con ned between parallel plate geometries whose boundary surfaces are subject to Dirichlet and Neumann boundary conditions and separated by a distance L are analyzed in momentum space. We introduce a modi ed representation for the discrete eigenfunctions in a renormalized one-particle irreducible (1PI) vertex part scalar eld-theoretic framework using either massless or massive elds. We discuss the appearence of multiplicities in the Feynman rules to construct diagrams due to this choice of representation of the basis functions and present the modi ed normalization conditions. For nonvanishing external quasimomenta, we prove that Dirichlet and Neumann boundary conditions can be uni ed within a single formalism. We discuss the dimensional crossover regimes for these and show a correspondence with those from periodic and antiperiodic boundary conditions. In particular, we prove that nite size e ects for Dirichlet and Neumann boundary conditions do not require surface terms necessarily but are implemented non-trivially from the Feynman rules involving only bulk terms in the Lagrangian. As an application, we compute the critical exponents and at least up to two-loop level through diagrammatic means. We show that the critical indices are the same as those from the bulk (in nite) system irrespective of the boundary conditions. Next, we extend our nite-size method of analysis to m-axial competing systems at the Lifshitz critical point. In an initial approach, we consider as nite one of the directions along the non competitive subspace and we observe a similar behavior in comparison with the dimensional crossover for non competitive sistems. For L great enough, we calculate the critical exponents 1, 1, 2 and 2 up to at least 2 loops order with the aid of a special approximation for regularizing the Feynman integrals. These exponents are identical to those obtained from in nite systems. At last, we analyze competitive systems of arbitrary Lifshitz type, which have di erent axes of competition and can be treated by the CECI model, which is the most general case among the models that exhibit a Lifshitz point critical behavior. In order to formulate the problem of phase transitions in these examples of complex systems, we introduce a technique for scalar eld theory of zero mass and apply the method of minimal subtraction as a means of renormalization to calculate perturbatively the critical exponents of the CECI model for in the isotropic case (d = mn). For the isotropic case of this model, we calculate the critical exponents exactly up to O( 2 n) (up to O( 3 n) for the anomalous dimension n).

In this work, we study the magnetic properties of classical spin models, namely spin-2 Ising model with site dilution and mixed-bond spin 1/2 Ising model by means of the Effective Field Theory (EFT), with applications to describe of the magnetic properties of Fe-Al, Fe-Mn and Fe-Mn-Al alloys. In here, we obtain the van der Waerden identity for a generic spin value S, for example, to be used in the description of spin-2 Ising model and expressions were used to phenomenological description of the dependence of exchange interaction on the concentration of aluminum and manganese atoms. Behavior of magnetization versus temperature, critical temperature as a function of the concentration of aluminum atoms and exchange interaction as a function of the concentration of aluminum atoms to the Fe-Al alloys were studied. Furthermore, this model allows for a more accurate determination of the critical values qc and Tc for q = 0. For the Fe-Mn alloys were described the M(T), zero field susceptibility as a function of temperature, critical temperature versus manganese concentration and average hyperfine field as a function of the manganese concentration. For the Fe-Mn-Al alloys, the magnetization as a function of temperature, magnetization as a function of the manganese concentration, critical temperature versus iron concentration and average hyperfine field as a function of the aluminum concentration were studied. It is shown that the EFT technique is not only a robust technique for the description of the thermodynamic properties of classical spin models and can also be widely applied to obtain phase diagrams of real magnetic systems, with the advantage of reduced computational cost compared to the other techniques. All phase diagrams described in this work were obtained through the numerical solution of the equations arising from the approximations made by the EFT approach. Finally, prospects of use of the other models are described, as well as other analytical techniques to the description of frustrated magnetic systems. / Neste trabalho, são estudadas as propriedades magnéticas de modelos clássicos de spins, a saber os modelos de Ising de spin 2 com diluição por sítios e de spin 1/2 com interações mistas, por meio da Técnica do Operador Diferencial (DOT), com aplicações à descrição das propriedades magnéticas de ligas Fe-Al, Fe-Mn e Fe-Mn-Al. Para tanto, foi descrito um método simples para obtenção da identidade de van der Waerden para um valor genérico de spin $S$, por exemplo, para ser utilizada na descrição do modelo de Ising de spin 2, e foram utilizadas expressões fenomenológicas para a descrição da dependência da interação de troca relativamente à concentração de átomos de alumínio e manganês para o estudo das propriedades das ligas consideradas. Os resultados obtidos indicam que os modelos clássicos utilizados, aliados à Técnica do Operador Diferencial, são alternativas viáveis para a descrição física de sistemas magnéticos reais. Diagramas de magnetização {it versus} temperatura, temperatura crítica como função da concentração de átomos de alumínio e interação de troca como função da concentração de átomos de alumínio, para as ligas Fe-Al, foram estudados. No caso do diagrama de magnetização como função da temperatura, os resultados para o modelo de spin 2 com diluição por sítios são qualitativamente idênticos aos do modelo de Ising de spin 1/2, com a diferença de que os valores obtidos para a magnetização por sítio no estado fundamental diferem daqueles obtidos para o modelo de Ising de dois estados. Além disso, tal modelo permite uma determinação mais precisa dos valores da concentração crítica de átomos de alumínio, $q_c$, acima da qual a magnetização espontânea vai a zero em $T>0$, e da temperatura crítica $T_c$ para $q=0$. Para as ligas Fe-Mn, foram descritos os diagramas magnetização {it versus} temperatura, susceptibilidade a campo nulo como função da temperatura, temperatura crítica {it versus} concentração de átomos de manganês e campo hiperfino médio como função da concentração de átomos de manganês. A comparação entre os resultados teóricos e experimentais demonstra boa concordância com o modelo utilizado. No caso das ligas Fe-Mn-Al, foram estudados os diagramas de magnetização como função da temperatura, magnetização {it versus} concentração de átomos de alumínio, magnetização como função da concentração de átomos de manganês, temperatura crítica {it versus} concentração de átomos de ferro e campo hiperfino médio como função da concentração de átomos de alumínio. A concordância teoria-experimento é excelente e demonstra a viabilidade dos modelos utilizados para a descrição das propriedades magnéticas de tais ligas. Neste trabalho, mostra-se que a Técnica do Operador Diferencial não é somente uma técnica robusta para a descrição das propriedades termodinâmicas de modelos clássicos de spins como também pode ser amplamente aplicada para obtenção de diagramas de fase de sistemas magnéticos reais, com grande vantagem de custo computacional em comparação com outras técnicas. Tal técnica também pode ser, como discutido neste trabalho, interpretada como caso particular de outra mais geral: o Método Variacional. Todos os diagramas de fase aqui descritos foram obtidos por meio da resolução numérica das equações oriundas das aproximações feitas por meio da Técnica do Operador Diferencial. A utilização do Método Variacional em sua aproximação de campo médio, aplicada ao modelo XY clássico em duas dimensões, no estudo de sistemas magnéticos frustrados, tais como as jarositas, surge como perspectiva de trabalhos futuros.

Este trabalho dedica-se ao estudo de sistemas luminescentes do tipo hóspede-hopedeiro altamente emissivos. A preparação desses materiais se deu a partir da incorporação de complexos organometálicos (Eu3+ e Ir3+) em matrizes mesoporosas inorgânicas e orgâno-modificadas preparadas via sol-gel. Um complexo de európio foi imobilizado por impregnação úmida nos mesoporos de xerogéis e de materiais derivados da peneira molecular MCM-41, enquanto um complexo-surfactante de irídio foi inserido nos canais do MCM-41 como agente diretor da estrutura durante o processo de síntese. Previamente à incorporação dos centros emissores, as matrizes hospedeiras foram caracterizadas do ponto de vista estrutural, morfológico e óptico. As propriedades fotofísicas do material final foram investigadas e comparadas com aquelas apresentadas pelos complexos em solução. Para o complexo de európio foi realizado uma modelagem de suas propriedades ópticas através da teoria do campo ligante, empregando o modelo de recobrimento simples. Nesse tratamento, a geometria do estado fundamental foi obtida pelo método semi-empírico Sparkle/AM1 e confirmada a partir de um mapeamento criterioso dos fatores de carga. Observou-se que, para as amostras dopadas com o complexo de európio, a modificação da matriz hospedeira com grupos orgânicos só leva a melhoria das propriedades ópticas do material final quando a unidade orgânica substitui grupos silanol. Para o MCM-41 preparado com o complexo-surfactante de irídio, constatou-se que as propriedades fotofísicas do material final são muito superiores àquelas apresentadas pelo complexo em solução. / This work dedicates to the study of highly emissive guest-host luminescent materials prepared by the incorporation of organometallic complexes (of Eu3+ and Ir3+) in inorganic and organically-modified mesoporous hosts, obtained via sol-gel methodology. The europium complex (tris[(4 - (4\' - tert - butylbiphenyl - 4 - yl) - 2,2\' - bipyridine - κ2N,N\' - 6 - carboxylato - κO)] europium(III)) was immobilized, via wet impregnation, in the mesopores of silica xerogels and of MCM-41 derived materials. The iridium surfactant-complex (bis[1 - benzyl 4 - (2,4 - difluorophenyl) - 1H -1,2,3 - triazole](4,4\' diheptadecyl - 2,2\' - bipyridine) iridium(III)) was inserted in the channels of MCM-41 while acting as the structure driving agent (template) during the host synthesis procedure. Prior to the incorporation of the luminescent centers in the host matrices, the latter were characterized from the structural, morphological and optical points of view. The photophysical properties of the final luminescent materials were investigated and compared to those presented by the complexes in solution. Particularly, the properties of the Eu-complex were further analyzed, via ligand field theory, employing the simple overlap model. For this treatment, the geometry of the ground state was obtained by the semiempirical Sparkle/AM1 model and confirmed by mapping out the charge factors. For the Eu-complex loaded materials it was verified that the host matrix surface modification with organic groups only results in improved photophysical properties when the organic units substitute silanol groups. For the case of the MCM-41 loaded with the Ir-surfactant-complex, the photophysical properties were found to be much superior to those presented by the complex in solution.

Elétrons em bandas estreitas de energia são fortemente afetados pela interação coulombiana como também por desordem na rede. Ambos os efeitos podem levar à localização, mas de naturezas diferentes: estado isolante de Mott, induzido por correlação, e localização de Anderson, induzida por desordem. A existência da fase de Mott ´e também significativamente dependente do preenchimento da banda. Abordagens teóricas para lidar com esse tipo de sistema são usualmente baseadas no hamiltoniano de Hubbard ou modelos relacionados, incluindo desordem como uma distribuição de energias locais. Neste trabalho, utilizando a Teoria de Campo Médio Dinâmico (DMFT), estudamos o modelo de Anderson-Falicov-Kimball e sua versão de três bandas, obtida como uma simplificação do modelo de Hubbard de três bandas associado aos planos de CuO2 dos cupratos supercondutores de alta temperatura crítica, realizando nossa análise para os casos magnético e não magnético. A densidade de estados de uma partícula é obtida por medias aritmética e geométrica sobre a desordem, já que somente a última pode detectar a localização na ausência de um gap de energia. Variando as intensidades de interação coulombiana e desordem, construímos diagramas de fases para esse modelo, onde identificamos transições metal-isolante mediadas por correlação e desordem, bem como a inter-relação entre esses efeitos. Isso é feito para vários preenchimentos de banda, já que nosso principal interesse aqui é estudar como a variação da densidade de elétrons (dopagem) afeta os diagramas de fases previamente obtidos na ausência de dopagem. Para o modelo de uma banda no caso paramagnético, as informações reveladas pela densidade de estados são confirmadas pela análise das condutividades estática e dinâmica, incluindo efeitos de temperatura. Quando consideramos a solução magnética, observamos o comportamento da temperatura de Néel e podemos apresentar um diagrama de fases mais completo. Além de uma análise bastante extensa do modelo de uma banda, fazemos um estudo inicial do modelo de três bandas, focalizando comportamentos que possam vir a ser comparados ao que se observa nos óxidos supercondutores. / Electrons in narrow-band solids are strongly affected by the Coulomb interaction as well as lattice disorder. Both effects can lead to localization, but of different nature: correlation-induced Mott insulating state, and disorder-induced Anderson localization. The existence of the Mott phase is also significantly dependent on the band filling. Theoretical approaches to deal with this kind of system are usually based on the Hubbard Hamiltonian or related models, including disorder as a distribution of the on-site energies. In this work, utilizing Dynamic Mean Field Theory (DMFT), we study the Anderson- Falicov-Kimball and its three-band version, obtained as a simplification of the three-band Hubbard model associated to the CuO2 planes of high-critical-temperature cuprate superconductors, performing our analysis for the magnetic and non-magnetic cases. The one-particle density of states is obtained by both arithmetic and geometrical averages over disorder, since only the latter can detect localization in the absence of an energy gap. Varying the strengths of Coulomb interaction and disorder, we construct phase diagrams for these models, where we identify metal-insulator transitions driven by correlation and disorder, as well as the interplay between these effects. This is done for various band fillings, since our main interest here is to study how the variation of the electron density affects the phase diagrams previously obtained in the absence of doping. For the one-band model in the paramagnetic case, the picture revealed by the density of states is further checked by evaluating the static and dynamic conductivities, including temperature effects. When we consider the magnetic solution, we observe the N´eel temperature behavior, and we are able to present a more complete phase diagram. Besides a quite extensive analysis of the one-band model, we develop an initial study of the threeband model, focusing on behaviors that might be linked with what is observed on the superconducting oxides.

Elétrons em bandas estreitas de energia são fortemente afetados pela interação coulombiana como também por desordem na rede. Ambos os efeitos podem levar à localização, mas de naturezas diferentes: estado isolante de Mott, induzido por correlação, e localização de Anderson, induzida por desordem. A existência da fase de Mott ´e também significativamente dependente do preenchimento da banda. Abordagens teóricas para lidar com esse tipo de sistema são usualmente baseadas no hamiltoniano de Hubbard ou modelos relacionados, incluindo desordem como uma distribuição de energias locais. Neste trabalho, utilizando a Teoria de Campo Médio Dinâmico (DMFT), estudamos o modelo de Anderson-Falicov-Kimball e sua versão de três bandas, obtida como uma simplificação do modelo de Hubbard de três bandas associado aos planos de CuO2 dos cupratos supercondutores de alta temperatura crítica, realizando nossa análise para os casos magnético e não magnético. A densidade de estados de uma partícula é obtida por medias aritmética e geométrica sobre a desordem, já que somente a última pode detectar a localização na ausência de um gap de energia. Variando as intensidades de interação coulombiana e desordem, construímos diagramas de fases para esse modelo, onde identificamos transições metal-isolante mediadas por correlação e desordem, bem como a inter-relação entre esses efeitos. Isso é feito para vários preenchimentos de banda, já que nosso principal interesse aqui é estudar como a variação da densidade de elétrons (dopagem) afeta os diagramas de fases previamente obtidos na ausência de dopagem. Para o modelo de uma banda no caso paramagnético, as informações reveladas pela densidade de estados são confirmadas pela análise das condutividades estática e dinâmica, incluindo efeitos de temperatura. Quando consideramos a solução magnética, observamos o comportamento da temperatura de Néel e podemos apresentar um diagrama de fases mais completo. Além de uma análise bastante extensa do modelo de uma banda, fazemos um estudo inicial do modelo de três bandas, focalizando comportamentos que possam vir a ser comparados ao que se observa nos óxidos supercondutores. / Electrons in narrow-band solids are strongly affected by the Coulomb interaction as well as lattice disorder. Both effects can lead to localization, but of different nature: correlation-induced Mott insulating state, and disorder-induced Anderson localization. The existence of the Mott phase is also significantly dependent on the band filling. Theoretical approaches to deal with this kind of system are usually based on the Hubbard Hamiltonian or related models, including disorder as a distribution of the on-site energies. In this work, utilizing Dynamic Mean Field Theory (DMFT), we study the Anderson- Falicov-Kimball and its three-band version, obtained as a simplification of the three-band Hubbard model associated to the CuO2 planes of high-critical-temperature cuprate superconductors, performing our analysis for the magnetic and non-magnetic cases. The one-particle density of states is obtained by both arithmetic and geometrical averages over disorder, since only the latter can detect localization in the absence of an energy gap. Varying the strengths of Coulomb interaction and disorder, we construct phase diagrams for these models, where we identify metal-insulator transitions driven by correlation and disorder, as well as the interplay between these effects. This is done for various band fillings, since our main interest here is to study how the variation of the electron density affects the phase diagrams previously obtained in the absence of doping. For the one-band model in the paramagnetic case, the picture revealed by the density of states is further checked by evaluating the static and dynamic conductivities, including temperature effects. When we consider the magnetic solution, we observe the N´eel temperature behavior, and we are able to present a more complete phase diagram. Besides a quite extensive analysis of the one-band model, we develop an initial study of the threeband model, focusing on behaviors that might be linked with what is observed on the superconducting oxides.

Este trabalho dedica-se ao estudo de sistemas luminescentes do tipo hóspede-hopedeiro altamente emissivos. A preparação desses materiais se deu a partir da incorporação de complexos organometálicos (Eu3+ e Ir3+) em matrizes mesoporosas inorgânicas e orgâno-modificadas preparadas via sol-gel. Um complexo de európio foi imobilizado por impregnação úmida nos mesoporos de xerogéis e de materiais derivados da peneira molecular MCM-41, enquanto um complexo-surfactante de irídio foi inserido nos canais do MCM-41 como agente diretor da estrutura durante o processo de síntese. Previamente à incorporação dos centros emissores, as matrizes hospedeiras foram caracterizadas do ponto de vista estrutural, morfológico e óptico. As propriedades fotofísicas do material final foram investigadas e comparadas com aquelas apresentadas pelos complexos em solução. Para o complexo de európio foi realizado uma modelagem de suas propriedades ópticas através da teoria do campo ligante, empregando o modelo de recobrimento simples. Nesse tratamento, a geometria do estado fundamental foi obtida pelo método semi-empírico Sparkle/AM1 e confirmada a partir de um mapeamento criterioso dos fatores de carga. Observou-se que, para as amostras dopadas com o complexo de európio, a modificação da matriz hospedeira com grupos orgânicos só leva a melhoria das propriedades ópticas do material final quando a unidade orgânica substitui grupos silanol. Para o MCM-41 preparado com o complexo-surfactante de irídio, constatou-se que as propriedades fotofísicas do material final são muito superiores àquelas apresentadas pelo complexo em solução. / This work dedicates to the study of highly emissive guest-host luminescent materials prepared by the incorporation of organometallic complexes (of Eu3+ and Ir3+) in inorganic and organically-modified mesoporous hosts, obtained via sol-gel methodology. The europium complex (tris[(4 - (4\' - tert - butylbiphenyl - 4 - yl) - 2,2\' - bipyridine - κ2N,N\' - 6 - carboxylato - κO)] europium(III)) was immobilized, via wet impregnation, in the mesopores of silica xerogels and of MCM-41 derived materials. The iridium surfactant-complex (bis[1 - benzyl 4 - (2,4 - difluorophenyl) - 1H -1,2,3 - triazole](4,4\' diheptadecyl - 2,2\' - bipyridine) iridium(III)) was inserted in the channels of MCM-41 while acting as the structure driving agent (template) during the host synthesis procedure. Prior to the incorporation of the luminescent centers in the host matrices, the latter were characterized from the structural, morphological and optical points of view. The photophysical properties of the final luminescent materials were investigated and compared to those presented by the complexes in solution. Particularly, the properties of the Eu-complex were further analyzed, via ligand field theory, employing the simple overlap model. For this treatment, the geometry of the ground state was obtained by the semiempirical Sparkle/AM1 model and confirmed by mapping out the charge factors. For the Eu-complex loaded materials it was verified that the host matrix surface modification with organic groups only results in improved photophysical properties when the organic units substitute silanol groups. For the case of the MCM-41 loaded with the Ir-surfactant-complex, the photophysical properties were found to be much superior to those presented by the complex in solution.

Submitted by Biblioteca do Instituto de Física (bif@ndc.uff.br) on 2017-03-07T18:35:27Z No. of bitstreams: 1 TESE.pdf: 797081 bytes, checksum: 36b77c687969ac7b12aeef2589d1d766 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-07T18:35:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TESE.pdf: 797081 bytes, checksum: 36b77c687969ac7b12aeef2589d1d766 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / O confinamento de quarks e glúons continua sendo um dos maiores problemas da Física atual, mesmo depois de passados 50 anos da criação da cromodinâmica quântica. Existem diversas abordagens que procuram uma explicação para este comportamento. Um destes cenários consiste na supercondutividade dual, proposta por G. t’Hooft em 1978. Aqui, ele discute como a condensação de objetos cromomagnéticos poderia originar um potencial linear entre cargas cromoelétricas. Este mecanismo é um dos mais aceitos atualmente e nos dirige à algumas perguntas cruciais: como estes objetos poderiam se tornar relevantes em teorias de Yang-Mills puras? quais os tipos de objetos que devemos levar em consideração para gerar as propriedades do potencial confinante? Embora a primeira pergunta seja difícil de responder, a segunda pode ser atacada por técnicas diferentes, suportadas pelas descrições na rede e por descrições efetivas de ensembles 1. Nesta tese, me dedico a estudar uma classe de objetos que s˜ao bons candidatos a resolverem a segunda questão: monopólos e vórtices de centro. Quando estamos lidando com as teorias de Yang-Mills puras SU(N), o problema consiste que, em nível clássico, estes defeitos são singulares. Porém, recebendo suporte da rede (nosso laboratório em teoria quântica de campos), podemos imaginar que, devido a flutuações quânticas do vácuo, estes objetos poderiam adquirir algumas propriedades dimensionais, como tensão,rigidez e interações que ajudariam a caracterizar o ensemble magnético nos levando a descrições de campos efetivas, que podem ser utilizadas para extrair a corda elétrica confinante. Utilizando técnicas oriundas da física de polímeros obtivemos equações de difusão que representam objetos unidimensionais, como vórtices de centro em 3D ou monopólos em 4D. O surgimento de uma derivada covariante abeliana, no caso do ensemble de vórtices de centro e instantons correlacionados em 3D, e de uma derivada covariante não abeliana, no caso do ensemble de monopólos coloridos em 4D, foi fundamental paragerar os modelos efetivos correspondentes. Acreditamos que estas equações de difusão poderão ser úteis, no futuro, para relacionar as propriedades do potencial entre quarks e aquelas de seus possíveis ensembles correspondentes. / Nowadays, quark and gluon confinement continues to be one of the most important problems in Physics. It remains unsolved, although 50 years have passed since the foundations of quantum chromodynamics. There are various approaches aimed at explaining this behaviour. One of them is the dual superconductor scenario proposed by G. t’Hooft in 1978. The general idea is that the condensation of chromomagnetics objects could originate a linear potential between chromoelectric charges. This is a promising mechanism that posses some crucial questions: how could these objects be relevant in pure YangMills? what type of object would be needed in order to generate the properties of the confining potential? While the first question is very difficult, the second one can be approached by different techniques, guided by the lattice and effective ensemble descriptions. In this thesis, I’ve been working on some good candidates to solve the second question: monopoles and center vortices. When dealing with pure SU(N) Yang-Mills theory, the problem is that at the classical level these magnetic defects are singular. Nevertheless, supported by the lattice (our laboratory in quantum field theory), we can imagine that, due to quantum vacuum fluctuations, they could acquire dimensionful properties. The tension, stiffness, as well as possible interactions that characterize the magnetic ensemble lead to effective field descriptions, that could be used to extract the corresponding confining electric string. Based on techniques borrowed from the physics of polymers, we obtained diffusion equations that describe magnetic one-dimensional objects, such as center vortices in 3D and monopoles in 4D. The appearance of an Abelian covariant derivative, for an ensemble of chains in 3D, and a non Abelian one, in the case of coloured loops in 4D, was essential to generate the corresponding effective descriptions. We believe that these diffusion equations could be helpful in the future, to relate the properties of the interquark potential and those of the possible underlying ensembles.

Elétrons em bandas estreitas de energia são fortemente afetados pela interação coulombiana como também por desordem na rede. Ambos os efeitos podem levar à localização, mas de naturezas diferentes: estado isolante de Mott, induzido por correlação, e localização de Anderson, induzida por desordem. A existência da fase de Mott ´e também significativamente dependente do preenchimento da banda. Abordagens teóricas para lidar com esse tipo de sistema são usualmente baseadas no hamiltoniano de Hubbard ou modelos relacionados, incluindo desordem como uma distribuição de energias locais. Neste trabalho, utilizando a Teoria de Campo Médio Dinâmico (DMFT), estudamos o modelo de Anderson-Falicov-Kimball e sua versão de três bandas, obtida como uma simplificação do modelo de Hubbard de três bandas associado aos planos de CuO2 dos cupratos supercondutores de alta temperatura crítica, realizando nossa análise para os casos magnético e não magnético. A densidade de estados de uma partícula é obtida por medias aritmética e geométrica sobre a desordem, já que somente a última pode detectar a localização na ausência de um gap de energia. Variando as intensidades de interação coulombiana e desordem, construímos diagramas de fases para esse modelo, onde identificamos transições metal-isolante mediadas por correlação e desordem, bem como a inter-relação entre esses efeitos. Isso é feito para vários preenchimentos de banda, já que nosso principal interesse aqui é estudar como a variação da densidade de elétrons (dopagem) afeta os diagramas de fases previamente obtidos na ausência de dopagem. Para o modelo de uma banda no caso paramagnético, as informações reveladas pela densidade de estados são confirmadas pela análise das condutividades estática e dinâmica, incluindo efeitos de temperatura. Quando consideramos a solução magnética, observamos o comportamento da temperatura de Néel e podemos apresentar um diagrama de fases mais completo. Além de uma análise bastante extensa do modelo de uma banda, fazemos um estudo inicial do modelo de três bandas, focalizando comportamentos que possam vir a ser comparados ao que se observa nos óxidos supercondutores. / Electrons in narrow-band solids are strongly affected by the Coulomb interaction as well as lattice disorder. Both effects can lead to localization, but of different nature: correlation-induced Mott insulating state, and disorder-induced Anderson localization. The existence of the Mott phase is also significantly dependent on the band filling. Theoretical approaches to deal with this kind of system are usually based on the Hubbard Hamiltonian or related models, including disorder as a distribution of the on-site energies. In this work, utilizing Dynamic Mean Field Theory (DMFT), we study the Anderson- Falicov-Kimball and its three-band version, obtained as a simplification of the three-band Hubbard model associated to the CuO2 planes of high-critical-temperature cuprate superconductors, performing our analysis for the magnetic and non-magnetic cases. The one-particle density of states is obtained by both arithmetic and geometrical averages over disorder, since only the latter can detect localization in the absence of an energy gap. Varying the strengths of Coulomb interaction and disorder, we construct phase diagrams for these models, where we identify metal-insulator transitions driven by correlation and disorder, as well as the interplay between these effects. This is done for various band fillings, since our main interest here is to study how the variation of the electron density affects the phase diagrams previously obtained in the absence of doping. For the one-band model in the paramagnetic case, the picture revealed by the density of states is further checked by evaluating the static and dynamic conductivities, including temperature effects. When we consider the magnetic solution, we observe the N´eel temperature behavior, and we are able to present a more complete phase diagram. Besides a quite extensive analysis of the one-band model, we develop an initial study of the threeband model, focusing on behaviors that might be linked with what is observed on the superconducting oxides.