Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2013-12-05T22:22:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 319126.pdf: 2611543 bytes, checksum: 5f71a7fdd4494a24c01fcb63bd0f0373 (MD5) Previous issue date: 2013 / De forma distinta aos métodos de CFD convencionais, os métodos LB (lattice-Boltzmann) baseados na discretização de equações cinéticas, historicamente denominadas de equações de Boltzmann, descreve o comportamento dinâmico dos fluidos na escala mesoscópica. Na escala citada, fenômenos macroscópicos complexos, como o surgimento e colapso de interfaces, podem ser naturalmente descritos como associados a termos fontes incorporados às equações cinéticas. Utilizando esta característica do LBM, o presente trabalho propõe um novo método numérico para simulação de fluidos monocomponentes não-ideais, onde as fases líquida e vapor podem coexistir. O modelo cinético contínuo para este fluido tem como base a primeira equação da hierarquia BBGKY, na qual a repulsão à curta distância é representada pelo modelo de esferas rígidas de Enskog e a atração à longa distância é descrita utilizando um potencial médio. Por intermédio da análise multi-escala de Chapman-Enskog, demonstra-se que as equações de balanço de massa, quantidade de movimento e energia são compatíveis com aquelas do modelo de interface difusa. Objetivando a obtenção de um modelo mínimo, são realizadas simplificações nas equações cinéticas que não comprometem o comportamento macroscópico. O estudo de uma interface líquido-vapor em equilíbrio permite a derivação de expressões para o perfil de densidade na interface e para a tensão superficial, assim como comprova que o modelo contínuo recupera corretamente as densidades de saturação previstas pelas leis da termodinâmica. A forma discreta para a equação cinética é então obtida aplicando-se o método das abscissas prescritas em conjunto com uma nova forma discreta de terceira ordem para o termo advectivo da equação de Boltzmann. A validação numérica do método discreto é realizada por meio da medida da velocidade do som, da obtenção da curva de coexistência, da conferência da lei de Laplace assim como da relação teórica para a tensão superficial. Tais simulações são realizadas utilizando as equações de estado de Van der Waals, Redlich-Kwong, Redlich-Kwong-Soave, Peng-Robinson e Carnahan-Starling. Os resultados demonstram que a inconsistência termodinâmica apresentada por métodos anteriores é eliminada com a utilização do termo de advecção de terceira ordem. Por fim, o método é aplicado no estudo da coalescência entre duas gotas e no crescimento de bolhas em um meio líquido. Observa-se uma boa concordância com as correlações teóricas e dados experimentais disponíveis. <br> / Abstract : Unlike conventional CFD methods, the Lattice Boltzmann Method (LBM) describes the dynamic behavior of fluids in a mesoscopic scale using discrete forms of the kinetic equations. In this scale, complex macroscopic phenomena as the formation and collapse of interfaces can be naturally described as related to source terms incorporated into the kinetic equations. Based on this characteristic, a novel numerical method for the simulation of a single component multiphase flow is proposed. A continuum kinetic model for this fluid is obtained from the first equation of the BBGKY hierarchy using a short-range repulsion represented by the Enskog hard sphere model and long-range attraction described by a mean-field potential. Using the Chapman-Enskog multiscale analysis, it is shown that the mass, momentum and energy balance equations are compatible with those of the diffuse interface model. A minimal version of the model is then proposed by means of simplifications which do no affect the macroscopic behavior. The study of a flat liquid-vapor interface demonstrates that the continuum model recovers the saturation densities predicted by the laws of thermodynamics and expressions for the density profile and surface tension are derived. A discrete form of the kinectic equation is then obtained by applying the quadrature method based on prescribed abscissas together with a new third order scheme for the discretization of the advection term in the Boltzmann equation. The numerical validation of the method is performed by measuring the speed of sound, retrieving the coexistence curve and verifying both the Laplace's law and the theoretical expression for the surface tension. The simulations are performed with the equations of state of Van der Waals, Redlich-Kwong, Redlich-Kwong-Soave, Peng-Robinson and Carnahan-Starling. The results show that the thermodynamic consistency problem presented in earlier multiphase models are greatly reduced by using the third order discretization scheme for the advection term. Simulations of the coalescence process of drops and of the growth of a bubble in a liquid pool are, finally, presented with good agreement with available theoretical predictions and experimental data.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:15:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseMACM.pdf: 2001553 bytes, checksum: 0553f37855208fc113879beb0ea75033 (MD5) Previous issue date: 2007-10-05 / Financiadora de Estudos e Projetos / In this work it was investigated, by using Raman spectroscopy, the effect of the substitucional disorder on the vibrational properties of the ferroelectric ceramics PbTiO3 doped with Samarium, at different temperatures and hydrostatic pressures. This material is interesting from the technological point of view because it is a combination between a material with intense ferroelectric properties and a rare earth ion, with very well known optical properties. From the academic point of view, the main purpose was to study qualitatively and quantitatively the combined chemical and structural effects on the phonon spectrum, which was achieved through measurements of the frequency shifts and broadenings of the vibrational modes, that is, the anharmonic effects. It was also investigated the changes in the Curie temperature, the critical transition pressure values and frequency pressure and temperature coefficients generated by substitucional disorder. A special attention was done to the behavior of the lower frequency mode, the so called soft mode, which plays an important role, whose frequency tends to zero with the approach of the ferroelectric-paraelectric transition. The Raman scattering, due to its sensitivity to short range order, to the character nondestructive, noninvasive is a technique well adapted to the purpose of the present study. The importance of the material and the choice of the technique are justified by the great number and quality of publications related to both in the international literature. / Neste trabalho foram investigados, com o auxílio da Espectroscopia Raman, os efeitos de desordem substitucional nas propriedades vibracionais da cerâmica ferroelétrica PbTiO3, dopado com Samário, com variações de temperatura e pressão. Esse material é interessante do ponto de vista de aplicações tecnológicas, pois é uma combinação entre um material com propriedades ferroelétricas intensas e um íon terra rara com propriedades ópticas muito bem conhecidas. O objetivo deste trabalho foi estudar qualitativa e quantitativamente os efeitos combinados de desordem química e estrutural sobre o espectro de fônons, o que foi feito através de medidas da variação das freqüências dos modos vibracionais em função de pressão hidrostática e temperatura, ou seja, os efeitos anarmônicos. Investigou-se também as possíveis variações no valor da temperatura de Curie (Tc), pressão crítica de transição (Pc). O comportamento do modo de mais baixa freqüência, chamado soft mode, desempenha um papel importante, pois, através de seu comportamento, cuja freqüência tendendo a zero com aproximação da transição ferroelétricaparaelétrica, pode-se avaliar as propriedades ferroelétricas. O espalhamento Raman, devido o seu caráter não destrutivo, não invasivo e pela sua sensibilidade a uma grande variedade dessas características, é uma técnica perfeitamente adaptada a esse propósito. A importância do material e a escolha da técnica são justificadas pelo grande número e qualidade de publicações relacionadas a ambos. Some-se o fato da grande variedade de materiais aos quais a técnica tem sido usada para estudo assim como a inovação nas áreas de aplicação.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:15:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014.pdf: 4032289 bytes, checksum: a828a9917ab37899d5dbfbcc4b505a31 (MD5) Previous issue date: 2008-08-22 / Financiadora de Estudos e Projetos / In this work were studied e®ects of cationic substitution, hydrostatic pressure and temperature on the phonon spectra of PLT samples, Pb1¡xLaxTiO3 (PLT), using Raman scattering technique. The samples having La concentration x= 0, 2.5, 5, 10, 15 and 20%, were prepared by the classic powder mixture of oxides. Other complementary techniques were used to characterize the samples as X-ray Di®raction, Scanning Electronic Microscopy (SEM), apparent density measurements (ADM). Besides these cited experimental techniques, the Classic Molecular Dynamic Simulation was used to simulate, theoretically, the Raman scattering experimental results in PLT samples. The vibrational transverse optical (TO) mode frequency, with the lowest value, was specially explored in order to characterize and study the tetragonal-ferroelectric to cubic-paraelectric phase transition observed in PLT samples. With this set of results was possible to create a three-dimensional diagram for the structural phase transition as a function of La concentration, temperature and hydrostatic pressure. In this diagram is seen the critical values for pressure (Pc), La concentration (xc) and temperature (Tc) at the phase transition for each sample. Besides the phase diagram, the results also permitted to determine coe±cients for temperature, pressure and vibrational modes of materials. For the theoretical MD simulation of the structural phase transition induced by temperature was proposed a total potential function for four atoms, determining the ion-ion interaction on the crystalline structure based on the three atoms potential used to simulate PbTiO3. These simulated results show that this potential model can describe correctly the general structural behavior of PLT samples. These findings are in good agreement with the experimental results. / Neste trabalho foram estudados os efeitos de substituição catiônica, pressão hidrostática e temperatura no espectro de fônons de amostras de Pb1¡xLaxTiO3 (PLT) através do espalhamento Raman. As amostras, com concentrações de La iguais 0, 2.5, 5, 10, 15 e 20%, foram preparadas pelo método clássico de mistura de óxidos. Também foram usadas outras técnicas complementares de caracterização entre elas Difração de Raios-X (DRX), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e medidas de Densidade Aparente (DA). Além das técnicas experimentais acima citadas, a Dinâmica Molecular Clássica (DM) foi utilizada para simular parte dos resultados experimentais obtidos com o espalhamento Raman. A variação da frequência do modo vibracional transversal óptico de mais baixa frequência foi especialmente explorada a fim de caracterizar a transição da fase tetragonal ferroelétrica para a cúbica paraelétrica. Com estes resultados foi possível construir um diagrama completo de fase estrutural relativamente µa concentração de La, temperatura e pressão hidrostática, obtendo os valores da concentração crítica (Xc), temperatura crítica (Tc) e da pressão crítica (Pc) nas quais ocorreram as transições de fase para cada uma das amostras. Além do diagrama de fase, os resultados permitiram também a determinar os coeficientes de temperatura e pressão das frequências de todos os modos vibracionais. Para a simulação da transição de fase estrutural induzida por variações de temperatura através de DM, foi proposto um modelo de potencial de interação entre íons da rede cristalina, baseado no mesmo modelo de potencial formulado para a simulação do composto PbTiO3 puro encontrado na literatura. Os resultados desta simulação mostram que este modelo de potencial descreve corretamente o comportamento geral desse material, ao mostrar uma boa concordância com certos resultados experimentais.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:15:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2132.pdf: 2908324 bytes, checksum: 5ffa9cb169722a59dcbe3b18f8f495cc (MD5) Previous issue date: 2008-12-01 / Universidade Federal de Minas Gerais / Although a vortex state, in type II superconductors, has been anticipated more than 50 years ago, a great deal of theoretical and experimental efforts has still been done in an attempt to investigate how the dynamics of these structures depends on external excitations and on the inherent properties of the underlying superconducting material, such as inhomogeneities (Static Disorder). In this work, we studied, in granular &#55349;&#56385;&#55349;&#56399; samples and polycrystalline &#55349;&#56384;&#55349;&#56404;1&#8722;&#55349;&#56421;&#55349;&#56373;2, the effects of different types and quantities of static disorder on the dynamic behaviour of the vortices. The analysis of such effects, using an extremely sensitive experimental technique, the Third Harmonic of the AC Susceptibility, was the main motivation for this research. Conducting a systematic investigation of the third harmonic, we have established reliable and reproducible experimental procedures to determine changes between different regimes of Vortex Matter (VM). In particular, we distinguished a regime of linear response and, other, of non-linear response, which were identified as representative of disordered and ordered phases of VM, respectively. As a consequence, a new frontier, delimitating these phases, was incorporated to the magnetic diagrams of the studied systems, denominated as Order Disorder Threshold (OD). We also analyzed the evolution of that OD threshold with the addition of inhomogeneities, as well as the format of the contour. With regard to form, two distinct behaviours were revealed and, consequently, interpreted as resulting from a competition between different types of disorder static and dynamic present in the materials. The most intriguing result reported, concerns to the anticipation, in the high temperature/low field region, of the OD limit, which we associated to a Thermally Induced Depinning Transition. In addition, we compared the OD lines with the Irreversibility Line (LI), obtained through magnetization measurements for some of the analyzed samples, pointing out the differences and similarities between them. Measurements of electrical transport and magnetic relaxation were also performed. The results derived from them contributed significantly to the study accomplished, leading to a broader view of the dynamic behaviour of vortices in the vicinity of this newly determined OD threshold. / Apesar da previsão de um estado de vórtices, em supercondutores do tipo II, ter sido noticiada há mais de 50 anos, um grande esforço teórico e experimental ainda tem sido feito na tentativa de investigar como a dinâmica destas estruturas depende das excitações externas a que estão submetidas e das propriedades inerentes ao material supercondutor, tal como as inomogeneidades (Desordem Estática). Neste trabalho, estudamos, em amostras granulares de &#55349;&#56385;&#55349;&#56399; e policristalinas de &#55349;&#56384;&#55349;&#56404;1&#8722;&#55349;&#56421;&#55349;&#56373;2, os efeitos de diferentes tipos e quantidades de desordem estática no comportamento dinâmico dos vórtices. A análise de tais efeitos, empregando uma técnica experimental extremamente sensível, a do Terceiro Harmônico da Suscetibilidade AC, foi a principal motivação desta pesquisa. Realizando uma investigação sistemática do terceiro harmônico, estabelecemos procedimentos experimentais confiáveis e reprodutíveis para a determinação de mudanças entre diferentes regimes da Matéria de Vórtices (MV). Em particular, distinguimos um regime de resposta magnética linear e, outro, de resposta não linear, os quais foram identificados como representativos de fases desordenada e ordenada da MV, respectivamente. Como conseqüência, uma nova fronteira, delimitando tais fases, foi incorporada aos diagramas magnéticos dos sistemas estudados, denominada de Limiar Ordem Desordem (OD). Analisamos também a evolução desse limiar OD com o acréscimo de inomogeneidades, bem como o formato do contorno. Quanto à forma, dois comportamentos distintos foram revelados e, por conseguinte, interpretados como decorrentes de uma competição entre diferentes tipos de desordem estática e dinâmica presentes nos materiais. O resultado mais intrigante reportado, diz respeito à antecipação, na região de altas temperaturas/baixos campos, do limite OD, que associamos a uma Transição de Depinning Induzida Termicamente. Complementarmente, comparamos as linhas OD com a Linha de Irreversibilidade (LI), obtida através de medidas de magnetização para algumas das amostras analisadas, apontando as diferenças e similaridades entre ambas. Medidas de transporte elétrico e de relaxação magnética também foram realizadas. Os resultados delas derivados contribuíram significativamente para o estudo ora realizado, oferecendo-nos uma visão mais ampla do comportamento dinâmico dos vórtices nas vizinhanças deste novo limiar OD.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:15:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2306.pdf: 4856564 bytes, checksum: c52f900ad514c12119607c7c7f6a1bc0 (MD5) Previous issue date: 2009-03-30 / Financiadora de Estudos e Projetos / In this work we have studied the Vortex Matter dynamics in Nb superconducting films with different arrays of columnar defects. For that we studied the order-disorder line H (T) OD , where the melting of the vortex lattice occurs. The H (T) OD frontier was determined through the imaginary component &#61687;" of the susceptibility in &#61687;&#61472;&#61655;T measurements, whose peak temperature T &#61480;H&#61481;&#61472;p is associated with a maximum in energy dissipation, due to the viscous movement of vortices, which signals the beginning of a nonlinear regime. For this study we modified the pinning force efficiency in Nb samples using three different approaches: varying the technique employed to fabricate the defects, using large-value excitation fields and modifying the angle between the columnar defects in the sample and the applied magnetic field. As the pinning efficiency decreases, two regimes in the melting line become detectable, distinguished form each other by the appearance of a kink in a characteristic temperature k T . For temperatures lower than k T , pinning is significantly more efficient, and the H (T) OD line can be adjusted with a power-law; at higher temperatures, depinning is favored by thermal excitation, and the transition line is adjusted by a Bose-glass model for columnar defect systems. In this work we also studied both regimes with these theoretical models, previously available in the literature. For this we built the H &#61655;T diagram with the irreversibility line irr H , upper critical field C2 H , and the order-disorder line H (T) OD , studying the dependence of the solid-liquid transition with the excitation field, frequency and angle of the applied magnetic field. We compared the pinning forces acting on different samples and applied a universal scaling approach to our experimental data points, proving the adequacy of the model to our results. / Neste trabalho estudamos a dinâmica da Matéria de Vórtices em filmes de Nb supercondutor, com diferentes arranjos de defeitos colunares. Para isso estudamos a linha de transição de ordem-desordem H (T) OD , através da qual ocorre a fusão da rede de vórtices. A fronteira H (T) OD foi obtida através da componente imaginária &#61687;" da suscetibilidade, em medidas &#61687;&#61472;&#61655;T , cuja temperatura de pico T &#61480;H&#61481;&#61472;p está associada a um máximo na dissipação de energia, devido ao movimento viscoso dos vórtices, que sinaliza o início de um regime não-linear. Para este estudo modificamos a eficiência da força de pinning, em amostras de Nb, de três formas diferentes: variando a técnica empregada na fabricação dos defeitos, usando valores elevados de campo de excitação AC e alterando o ângulo entre os defeitos colunares na amostra e o campo magnético aplicado. Conforme a eficiência do ancoramento dos defeitos diminui, dois regimes na curva de fusão tornam-se detectáveis, distinguíveis pelo aparecimento de um kink em uma temperatura k T característica. Em temperaturas abaixo de k T o pinning é significativamente mais eficiente, e a linha H (T) OD pode ser ajustada por uma lei de potência; e a temperaturas mais altas o depinning é favorecido pela agitação térmica, e a fusão ajusta-se ao modelo para a transição Bose-glass para sistemas com defeitos colunares. Neste trabalho também estudamos os dois regimes à luz desses modelos teóricos, previamente disponíveis na literatura. Para isto nós construímos o diagrama H &#61655;T e situamos nele a linha de irreversibilidade irr H , o campo crítico superior C2 H , e a linha de ordem-desordem H (T) OD , estudando a dependência da transição sólido-líquido com o campo de excitação, com a freqüência e com o ângulo do campo magnético aplicado. Comparamos as forças de pinning atuantes nas diferentes amostras e aplicamos a abordagem de scaling universal aos nossos dados experimentais, comprovando a adequação do modelo aos nossos resultados.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:15:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseJSCN.pdf: 3751402 bytes, checksum: 010e2d53bf4276d2dd403d9304a21be6 (MD5) Previous issue date: 2004-12-10 / In this work we will study through the differential operator technique the surface effect in anisotropic spin ½ quantum Heisenberg model, through theory of effective field (EFT), of a two-spins cluster, in case of simple cubic lattice. Those systems are characterized by the existence of the surfaces, thin films and superlattice, or the bulk. Therefore, the exchange interaction, among the nearest-neighboring, depends on the position of the atoms in the lattice: with the existence of surfaces we have for atoms in those plans, exchange interactions Js and in the adjacent plans interaction J. We studied the thermodynamic properties of the quantum metamagnet for the simple cubic lattice. The limit of stability of the phase antiferromagnetic is presented for the ground state (T = 0) and the respective diagrams of phases are analyzed. With the choice of the interlayer coupling interaction different from the existent in the plane (interplane), parameter &#955; (interaction &#955;J), we analyzed the influence of the crossover in the dimensionality [2d(&#955; =10-5) &#8594; 3d(&#955; =1.0)] of the system in the thermodynamic properties with the appearance of an anomaly in magnetic susceptibility. The surface effect in the thermodynamic properties is treated taking the system on thickness film l, with exchange interactions F and AF, where in that last one we applied an external field. We observed the behavior of the thin film in function of the temperature, number of layers, magnetic field and the ratio Js/J. Changing the exchange interaction between the elements and the layers of the thin film, we characterized the system as a magnetic superlattice. We chose four arrangements in the construction of the superlattice: different inter and interlayer ferromagnetic (F) interaction, the same for antiferromagnetic (AF), alternating the layers among F, and alternating superlattice composed of F (with l1 layers) and AF (with l2 layers), where l = l1 + l2 is the thickness of the film, where we observed the influence of the change of the exchange interaction in the thermodynamic properties and in the critical properties. Several phenomena were observed, as for instance, oscillation in the magnetizations and susceptibility for layers in certain values of the temperature and coupling parameters. / Obs.:Devido a restrições dos caracteres especias, verifcar resumo em texto completo para download. Neste trabalho estudaremos através da técnica do operador diferencial o efeito de superfície no modelo de Heisenberg quântico anisotrópico de spin 1/2, via teoria de campo efetivo (EFT), num aglomerado de dois spins, para uma rede cúbica simples. Esses sistemas são caracterizados pela existência de superfícies delimitadoras, filmes finos e super-redes, ou apenas o interior do material (bulk). Portanto, a interação de troca, entre os primeiros vizinhos, depende da posição dos átomos na rede: com a existência de superfícies temos para átomos nesses planos, interações de troca Js e nos planos adjacentes (bulk) interação J. Estudamos as propriedades termodinâmicas do metamagneto quântico para a rede cúbica simples. O limite de estabilidade da fase antiferromagnética é apresentada para o estado fundamental (T = 0) e os respectivos diagramas de fases são analisados. Com a escolha de uma interação entreplanos diferente da existente nos planos (interplanos), parâmetro &#955; (interação &#955;J), analisamos a influência da mudança na dimensionalidade [quase - 2d(&#955; =10- 5) &#8594; 3d(&#955; =1.0)] do sistema nas propriedades termodinâmicas com o surgimento de uma anomalia na susceptibilidade magnética total. O efeito de superfície nas propriedades termodinâmicas é tratado tomando o sistema por um filme fino de tamanho l(no de camadas), com interações de troca F e AF, onde nesse último aplicamos um campo externo. Observamos o comportamento do filme fino em função da temperatura, número de camadas, campo magnético e a razão Js/J. Fazendo variar a interação de troca entre os constituintes e as camadas do filme fino, caracterizamos o sistema como uma super-rede magnética. Escolhemos quatro arranjos na construção das super-redes: interações ferromagnética diferentes nos planos e entreplanos, o mesmo para AF, alternando as camadas entre F e AF e um sistema cuja metade das camadas têm interação F e a outra metade AF, onde observamos a influência da mudança da interação de troca nas propriedades termodinâmicas e na criticalidade. Vários fenômenos foram observados, como por exemplo, oscilação nas magnetizações e susceptibilidade por camadas para certos valores da temperatura e parâmetros de acoplamento.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:16:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2351.pdf: 2530597 bytes, checksum: 2dabbfba073a037a84cb55dab0c7bba2 (MD5) Previous issue date: 2009-03-30 / Financiadora de Estudos e Projetos / In this work we present the results of characterization of Cr-Ti alloys with small quantities of Ti. The samples were prepared in a melting arc furnace, using hight purity Cr and Ti. The magnetic phase diagram was determined from critical temperatures obtained by eletrical resistivity and DC magnetic susceptibility measurements, delimiting the boundaries between the transverse and longitudinal SDW (Spin Density Wave) and paramagnetic phases. We have observed that the Band Rigid Model is valid only for concentrations below 1.5%Ti. Above this concentration, a possible structural phase transition explain the disappearance of antiferromagnetic phase. From the observation of anomalies in resistivity ratio, magnetic susceptibilty and Hall effect measurements at low temperature, we have concluded that the system exhibits a quantum critical point in 1.2%Ti. / Neste trabalho realizamos um estudo sobre as propriedades magnéticas das ligas de Cr-Ti com baixas concentrações de Ti. As amostras foram preparadas por fusão de grânulos de Cr e Ti de alta pureza em forno a arco voltaico. O diagrama de fases magnéticas foi determinado a partir das temperaturas de transição obtidas por medidas de resistividade elétrica e suscetibilidade magnética, delimitando as fronteiras entre as fases antiferromagnéticas de polarização de SDW ( spin density waves ) transversal e longitudinal e a fase paramagnética. Observamos que o Modelo de Banda Rígida é válido apenas para concentrações inferiores a 1,5%Ti, acima da qual possivelmente há uma transição de fase estrutural, que pode explicar o desaparecimento da fase antiferromagnética. A partir de anomalias observadas em medidas de razão de resistividade elétrica, suscetibilidade magnética e efeito Hall em baixas temperaturas, concluímos que a liga apresenta uma Transição de Fase Quântica, com um ponto crítico quântico em 1,2% Ti.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseSRL.pdf: 5597545 bytes, checksum: ba3b12c266e4cbad41c1220532fc8273 (MD5) Previous issue date: 2006-09-15 / In this project about STUDY OF THE STRUCTURE ELECTRONIC OF THE PbTiO3 MATERIAL is presented results, discussions and conclusions to respect of the use of theoretical-computational chemistry in the modeling of structures type Perovskites at applications in the eletro-electronic area. It was used ab initio methodology and the Density of Funcional Theory (DFT) to calculate the structure electronic of the PbTiO3 (PT) e Pb1-xMxTiO3 (M = Ca, Sr e Ba) materials. It was idealized this propose due to need of better understanding the influence of the surface, the substitution of atoms and defects in the lattice ceramic type Perovskites and anticipate tendencies through modeling of these materials. The density of states (DOS), bands structure, Mulliken charges, polarization and chemical potential were used to analysis of these systems. / A presente tese sobre o Estudo da estrutura eletrônica do material PbTiO3 apresenta resultados, discussões e conclusões a respeito do uso de química teórica computacional para modelar estruturas tipo Perovskita com aplicações na área de eletro-eletrônico. Essa área mais especificamente é voltada para memórias ferroelétricas (FRAM). Como em qualquer estudo químico a estrutura molecular em questão é de fundamental importância para o desenvolvimento do projeto. Para a propriedade de ferroeletricidade a influência da superfície da partícula e da transformação da fase do sólido, por meio de adições de átomos causa modificações na simetria local. Essa simetria local se encontra no átomo de Ti sendo denominado formador da rede para os titanatos. Os átomos de Pb, Ca, Sr e Ba são especificados como modificadores da rede. Idealizou-se essa proposta devido à necessidade do melhor entendimento da influência dos fatores: superfície, substituição de átomos e defeitos na estrutura eletrônica das cerâmicas do tipo Perovskitas para prever tendências por meio de modelos para esses materiais. Está implícito nesse trabalho o uso do efeito Jahn- Teller para entender o conceito de ordem-desordem local, responsável por propriedades como a fotoluminescência a temperatura ambiente em sólidos amorfos; aqui chamados sólidos desordenados. Esses matérias têm grande possibilidade de aplicação em dispositivos tipo LED´s (Light Emission Devices). Utilizou-se método ab initio e a Teoria do Funcional de Densidade (DFT) com o potencial B3LYP para o cálculo da estrutura eletrônica dos materiais PbTiO3 (PT) e Pb1-xMxTiO3 (M = Ca, Sr e Ba). Para isso utilizaram-se resultados como a densidade de estados (DOS) que é a estatística das contribuições dos orbitais atômicos (autovetores) em cada orbital cristalino (autovalor). A análise da estrutura de bandas é a distribuição dos níveis de energia do sólido entre suas regiões simétricas (Zonas de Brilloun). Cargas de Mulliken é uma forma de se estimar a carga dos átomos do material. O dado de polarização entre átomos está restrito ente dois átomos; e o potencial químico foi estimado pela energia de Fermi do sistema a temperatura de zero Kelvin que, no presente nível de cálculo, coincide com a energia da última banda de valência do sistema em investigação.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2110.pdf: 2929395 bytes, checksum: ce80288c228bc2ac735819ebc1e9673e (MD5) Previous issue date: 2005-05-23 / Universidade Federal de Sao Carlos / The simulation of simple models studied in this thesis showed that experimental current density/potential curves from processes of metal electrode oxidation with film formation can present peaks or discontinuities besides these curves can present the polarographic wave shape (sigmoidal shape). The experimental current density/potential curves wouldn t present hysteresis on quasi-stationary conditions. The peaks can be the result of measures made in non stationary conditions (transient conditions with measure times smaller than the relaxation time of the physical system under study) or conditions which looks like stationary conditions (transient conditons with measurement times bigger than the relaxation time of the physical system under study which could seem as stationary conditions) and the descontinuities would be the result of measures made in conditions which looks like stationary conditions. The experimental current density/potential curves presenting a peak or polarographic wave shape under conditions which looks like stationary conditions would point out that the physical system is in a monostability zone while those curves presenting discontinuities under conditions which looks like stationary conditions would point out that the physical system is in a bistability zone. Another important conclusion (obtained from the simulations) is that peaks and discontinuities in experimental current density/potential curves which are associated to the active/passive transition phenomenon can be the result of others phenomena. The stationary current density/potential curves simulated with the one adsorbed specie and constant dissolution model and the two adsorbed species and constant dissolution model, present the polarographic wave shape (this one due to these models are in a monostability zone) while the transient current density/potential curves present a peak. The stationary current density/potential curves simulated with the one adsorbed specie and oxide dissolution depending on coverage degree model and the two adsorbed species and oxide dissolution depending on coverage degree model can present the polarographic wave shape or a peak or hysteresis (hysteresis is due to these models are in a bistability zone) while the transient <i>/E curves can present a peak or discontinuities (discontinuities are due to these models are in a bistability zone). Besides, the two adsorbed species and oxide dissolution depending on coverage degree model can present a kind of irreversibility when it is in a bistability zone. / As simulações dos modelos simples estudados na presente tese mostraram que curvas experimentais de densidade de corrente/potencial de processos de oxidação de eletrodos metálicos com formação de filmes podem apresentar picos ou descontinuidades, além de poder ter a forma de uma onda polarográfica (sigmóide). As curvas experimentais de densidade de corrente/potencial não apresentariam uma histerese em condições quase-estacionárias. Os picos nas curvas experimentais de densidade de corrente potencial podem ser o resultado de medidas realizadas em condições não estacionárias (condições transientes com tempos de medida menores que o tempo de relaxação do sistema físico em questão) ou de condições que se assemelham às condições estacionárias (condições transientes com tempos de medida maiores que o tempo de relaxação do sistema físico em questão que poderiam assemelhar-se a condições estacionárias) e as descontinuidades nas curvas experimentais de densidade de corrente/potencial seriam o resultado de medidas em condições que se assemelham às condições. As curvas experimentais de densidade de corrente/potencial apresentando um pico ou tendo a forma de uma onda polarográfica em condições que se assemelham às condições estacionárias indicariam que o sistema físico estaria numa zona de monoestabilidade enquanto que aquelas apresentando descontinuidades indicariam que o sistema físico estaria numa zona de biestabilidade. Uma outra conclusão importante, obtida a partir das simulações, é que picos e descontinuidades nas curvas experimentais de densidade corrente/potencial atribuídos à transição ativa/passiva podem dever-se a outros fenômenos. As curvas estacionárias de densidade de corrente/potencial simuladas com o modelo de uma espécie adsorvida e dissolução constante e o modelo de duas espécies adsorvidas e dissolução constante têm a forma de uma onda polarográfica (por estes modelos estarem numa zona de monoestabilidade) enquanto as curvas transientes apresentam pico. As curvas estacionárias de densidade de corrente/potencial simuladas com o modelo de uma espécie adsorvida e dissolução do óxido dependente do grau de recobrimento e o modelo de duas espécies adsorvidas e dissolução do óxido dependente do grau de recobrimento podem ter a forma de onda polarográfica ou apresentar um pico ou apresentar histerese (a histerese se deve a estes modelos estar numa zona de monoestabilidade) enquanto as curvas transientes de densidade de corrente podem apresentar um pico ou descontinuidades (as descontinuidades se devem a estes modelos estar numa zona de biestabilidade). Além disto, o modelo de duas espécies adsorvidas e dissolução do óxido dependente do grau de recobrimento pode apresentar um tipo de irreversibilidade quando está numa zona de biestabilidade.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2102.pdf: 6025047 bytes, checksum: c5786b6ce4c3a76b6fdddd08f57bc4c9 (MD5) Previous issue date: 2006-11-08 / Universidade Federal de Sao Carlos / In the recent years, the necessity of ceramic pigments production with new shades and variable distributions of particle size has increased considerably. The color and size of pigment particles are responsible for important applications in the ceramic industries, resins, cosmetics, dyes, plastics and dentistry materials. In this work, nanometric pigments based on iron, nickel and manganese doped Al2O3 (1, 2, 4 and 8 mol% of cations) were prepared using the polymeric precursor method. The powders were calcinated in temperatures ranging from 700 to 1100°C. The &#947;-Al2O3 and &#945;-Al2O3 crystalline phases obtained at 900 and 1100°C, respectively, were identified by X-ray diffraction. Using the Rietveld Method was possible to quantify the &#945;-Al2O3 solid solution containing Fe3+, Ni2+ and Mn2+. The secondary phases, NiAl2O4 and Mn3O4, increased with the doping concentration of the cations Ni2+ and Mn2+, respectively. Infrared spectroscopy allowed the characterization of the alumina vibrational modes and identification the octahedral and tetrahedral sites of the Al2O3 structure. Nanometric particles, around 10 nm, of iron, nickel and manganese doped Al2O3 obtained at 900°C were observed by transmission electronic microscopy images. The electronic transitions of Fe3+, Ni2+ and Mn2+ were characterized by ultraviolet-visible reflectance spectroscopy. The pigment colors, yellow for iron, blue and green for nickel, and brown and red for manganese were described by Colorimetric analyses using the CIELab colors system. These colors are related with the amount of chromophores in the alumina composition, the powders calcination temperature and the ions occupation sites in the alumina lattice. The obtained nanometric pigments have potential applications in cosmetic and polymers areas. / Nos últimos anos, a necessidade de produção de pigmentos cerâmicos com novas tonalidades e variadas distribuições de tamanho de partículas tem aumentado consideravelmente. A cor e o tamanho das partículas do pigmento são responsáveis pelas importantes aplicações nas indústrias de cerâmicas, resinas, cosméticos, tintas, plásticos e materiais odontológicos. No presente trabalho, pigmentos nanométricos à base de Al2O3 dopado com 1, 2, 4 e 8% em mol de ferro, níquel e manganês foram preparados utilizando-se o método dos precursores poliméricos. Os pigmentos foram obtidos após tratamento térmico entre 700 e 1100°C. As fases cristalinas &#947;-Al2O3 e &#945;-Al2O3 obtidas a 900 e 1100°C, respectivamente, foram identificadas por difração de raios X. Pelo Método de Rietveld foi possível quantificar a fase &#945;-Al2O3 confirmando a formação de solução sólida com a adição dos cátions Fe3+, Ni2+ e Mn2+. As fases secundárias, NiAl2O4 e Mn3O4, aumentaram com a concentração dos cátions, Ni2+ e Mn2+, respectivamente. A espectroscopia no Infravermelho permitiu caracterizar os modos vibracionais da alumina e identificar os sítios octaédricos e tetraédricos presentes na estrutura da mesma. Partículas nanométricas, em torno de 10 nm, dos pigmentos de alumina com ferro, níquel e manganês obtidos a 900°C foram observadas por microscopia eletrônica de transmissão. As bandas de reflectância referentes às transições eletrônicas do Fe3+, Ni2+ e Mn2+ foram caracterizadas por espectroscopia na região do ultravioleta-visível. As cores dos pigmentos, amarelo para o ferro, azul e verde para o níquel e marrom e vermelho para o manganês foram descritas por análises colorimétricas utilizando o sistema de cores CIELab. Essas cores estão relacionadas à concentração do íon cromóforo na composição da alumina, à temperatura de calcinação dos pós e aos sítios de ocupação dos cátions na rede da alumina. Os pigmentos nanométricos obtidos apresentam potenciais aplicações nas áreas de cosméticos e polímeros, enquanto os micrométricos em pisos e revestimentos.