Orientador: Gérman Lugones. / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-graduação em Física.

Apresentamos nesse trabalho uma proposta de dois modelos aleatórios para a evolução de espécies. O primeiro para a evolução via seleção natural por meio de competição entre espécies e o segundo por mutação. No primeiro caso consideramos uma versão do modelo proposto por Guiol, Machado e Schinazi no caso subcrítico. Para tal modelo derivamos a distribuição da aptidão de sobrevivência ao meio do indivíduo mais forte ao longo de uma excursão ao zero. Para o segundo modelo proposto, consideramos a mutação como uma estratégia para sobrevivência ao meio e provamos condições para sobrevivência e morte quando o modelo evolui sobre a árvore binária orientada com raiz, provando a existência de transição de fase no modelo. / Here we present a proposal for two random models for the evolution of species. To the first one we consider the evolution via natural selection through competition between species and to the second one by mutation. In the first case we consider a version of the model proposed by Guiol, Machado and Schinazi at the subcritical case. For this model we derive the distribution of fitness of the strongest individual along a excursion to zero. For the second one we consider mutation as a strategy for survival and we prove conditions for death and survival when the model evolves on the binary tree with root oriented and we prove the existence of phase transitions in the model.

Associamos independentemente a cada vértice v de un grafo infinito G um raio de infecção aleatório R_v e definimos um modelo de percolação sujeito às seguintes regras: (1) no tempo zero só a raiz é declarada infectada, (2) um vértice é declarado infectado em um instante t, t>0, se está a uma distância no maximo R_v de algum vértice v previamente infectado, e (3) vértices infectados permanecem infectados para sempre. Dizemos que há sobrevivência em uma realização particular do modelo se o número final de vértices infectados é infinito. Neste trabalho damos condições suficientes sobre o grafo G para a transição de fase deste modelo, estabelecendo limitantes não triviais para o parâmetro crítico quando os raios R_v têm distribuição geometrica de parâmetro 1-p. Além disto, restringindo nosso estudo para o caso das árvores esfericamente simétricas, obtemos um melhor limitante superior para este parâmetro. Finalmente, concluímos que o parâmetro crítico para o modelo nas árvores homogêneas de grau d+1 se comporta assintoticamente como 1/(2d). / We assign independently to each vertex v of an infinite graph G, a random radius of infection R_v and define a percolation model subject to the following rules: (1) at time zero, only the root is declared infected, (2) a vertex is declared infected at time t, t>0, if it is at distance at most R_v of some vertex v previously infected, and (3) infected vertices stay infected forever. We say that there is survival in a particular realization of the model if the final number of infected vertices is infinite. In this work, we give sufficient conditions on the graph G for the phase transition of this model, by stating non-trivial bounds for the critical parameter when the radii have geometrical distribution with parameter 1-p. In addition, restricting our study to the case of the spherically symmetric trees, we obtain an improved upper bound for this critical parameter. Finally, we conclude that the critical parameter for the model on homogeneous trees of degree (d+1) behaves asymptotically as 1/(2d).

Estudamos um sistema de partículas a tempo discreto cuja dinâmica é a seguinte. Considere que no instante inicial sobre cada inteiro não negativo há uma partícula, inicialmente inativa. A partícula da origem é ativada e instantaneamente ativa um conjunto aleatório contíguo de partículas que estão a sua direita. Como regra, no instante seguinte ao que foi ativada, cada partícula ativa realiza esta mesma dinâmica de modo independente de todo o resto. Dizemos que o processo sobrevive se em qualquer momento sempre há ao menos uma partícula ativa. Chamamos este processo de Firework, associando a dinâmica de ativação de uma partícula inativa a uma infecção ou explosão. Nosso interesse é estabelecer se o processo tem probabilidade positiva de sobrevivência e apresentar limites para esta probabilidade. Isto deve ser feito em função da distribuição da variável aleatória que define o raio de ação de uma partícula. Associando o processo de ativação a uma infecção, podemos pensar este modelo como um modelo epidêmico. Consideramos também algumas variações dessa dinâmica. Dentre elas, variantes com partículas distribuídas sobre a semirreta dos reais positivos (nesta vertente, existem condições para as distâncias entre partículas consecutivas) e também com as partículas distribuídas sobre vértices de árvores. Estudamos também para esses casos a transição de fase e probabilidade de sobrevivência. Nesta variante os resultados obtidos são funções da sequência de distribuições dos alcances das explosões e da estrutura dos lugares onde se localizam as partículas. Consideramos também variações do modelo onde cada partícula ao ser ativada, permanece ativa durante um tempo aleatório e nesse período emite explosões que ocorrem em instantes aleatórios. / We studied a discrete time particle system whose dynamic is as follows. Consider that at time zero, on each non-negative integer, there is a particle, initially inactive. A particle which is placed at origin is activated and instantly activates a contiguous random set of particles that is on its right. As a rule, the next moment to what it has been activated, each active particle carries the same behavior independently of the rest. We say that the process survives if the amount of particles activated along the process is infinite. We call this the Firework process, associating the activation dynamic of a particle to an infection or explosion process. Our interest is to establish whether the process has positive probability of survival and to present limits to this probability. This is done according to the distribution random variable that defines the radius of infection of each active particle, Associating the activation process to an infection, we think this model as a model epidemic. We also consider some variations of this dynamic. Among them, variants with particles distributed over the half line (there are conditions for the distances between consecutive particles) and also with particles distributed over the vertices of a tree. We studied phase transitions and the correspondent survival probability. In this variant the results depend on the sequence of probability distributions for the range of the explosions and on the particles displacement. We also consider a variation where each particle after activated, remains active during a random time period emitting explosions that occur in random moments.

O estudo do sistema antiferromagnético diluído K2Fe1-xInxCl5.H2O com a finalidade de se estudar efeitos de campos aleatórios, mostrou o aparecimento de uma magnetização remanente (Mr) quando o composto é resfriado sujeito a um campo magnético externo. Esta magnetização remanente surge ao longo do eixo de fácil magnetização, abaixo de TN, para campos tão baixos quanto alguns mOe. A presença deste efeito foi observada também em outros compostos como por exemplo no Rb2Fe1-xInxCl5.H2O. A origem de Mr está provavelmente associada à presença de domínios antiferromagnéticos que se formam mesmo em campos muito baixos, e cujas paredes são presas por íons não magnéticos e defeitos. No caso do composto com rubídio, as paredes se encontram aparentemente menos presas, podendo levar a outros efeitos como a observação de fenômenos de relaxação magnética quando o campo em que a amostra é resfriada é retirado abaixo de TN. É sugerido neste trabalho que a magnetização remanente está provavelmente armazenada nas paredes de domínio formadas, já que o comportamento de Mr não segue aquele observado para a sub-rede antiferromagnética. Estudamos também o efeito da diluição na transição entre as fases antiferromagnética e spin-flop. Observamos a presença de uma histerese para o caso dos compostos K2Fe1-xInxCl5.H2O, além de um alargamento da transição. A presença destes efeitos está provavelmente associada à presença de uma fase mista onde as fases antiferromagnética e spin-flop coexistem em uma estrutura de domínios. No caso dos compostos Rb2Fe1-xInxCl5.H2O, de uma modo geral é observado apenas um alargamento da transição, sem o aparecimento de histerese. Neste caso, é possível a existência de uma fase intermediária induzida por campos aleatórios, similar àquela proposta por Aharony. As medidas de calor específico realizadas com e sem campo magnético externo aplicado no sistema (Nd1-xSmx)2CuO4 mostrou em todos os casos a presença de um máximo. Através do estudo do comportamento deste máximo, observamos a presença de duas regiões de diluição de comportamento distinto. Para x > 0.7, o comportamento é aquele observado para um sistema antiferromagnético simples diluído. A aplicação de campo neste caso, leva a uma pequena diminuição na temperatura em que o máximo ocorre. Para x < 0.7 temos que o efeito dominante é o mesmo que aquele observado para o caso do Nd2CuO4. O comportamento do Nd2CuO4 não é o de um antiferromagneto simples, já que as interações entre as sub-redes de Cu e de Nd levam a um “splitting” do estado de energia fundamental da sub-rede de Nd, e consequentemente a um comportamento do tipo Schottky no calor específico. / Magnetization measurements performed on diluted antiferromagnetic compounds K2Fe1-xInxCl5.H2O in order to study the Random Fields Ising Model revealed the existence of a remnant magnetization (Mr) when the sample is cooled below TN in an applied axial magnetic field. This remnant magnetization along the easy axis direction is observed in magnetic fields as low as a few mOe. Other diluted compounds, like Rb2Fe1-xInxCl5.H2O, also show the same behavior. The origin of this remnant magnetization is probably related to the presence of low field antiferromagnetic domains, which walls are pinned by non-magnetic ions and defects. For the Rb-based compound, the walls are probably not strongly pinned. In this case, when the field is turned off bellow TN relaxation effects are sometimes observed. It is suggested in this work that the remnant magnetization is stored in the domain walls, since the Mr behavior is quite different from the one observed for the antiferromagnetic sublattice. We have also studied the dilution effect in the spin-flop transition. It is possible to observe the presence of an anomalous widening and a hysteresis in the transition region for the K2Fe1-xInxCl5.H2O compound. These effects are probably related to the presence of a mixed intermediate phase, where the spin-flop and the antiferromagnetic phase coexist in a domain structure. For the Rb2Fe1-xInxCl5.H2O compound, it is usually observed just a widening of the transition, without hysteresis. In this case it is possible the existence of a random fields induced intermediate phase, similar to the one proposed by Aharony. Specific heat measurements performed with and without applied fields in samples of (Nd1-xSmx)2CuO4 showed the presence of a maximum at low temperatures in all samples studied. The Sm concentration (x) dependence of the temperature of this maximum showed two regions with different behavior. For x > 0.7, the specific heat curve is similar to the one observed in ordinary diluted antiferromagnetic compounds. The temperature of the maximum decreases with increasing applied magnetic field. On the other hand, for x < 0.7, the effect is similar to the one observed for the pristine Nd2CuO4. The Nd2CuO4 behavior is not the one observed in ordinary antiferromagnets, since the Nd-Cu interaction causes a splitting of the ground state level of the Nd sublattice and, consequently, a Schottky like behavior in the specific heat measurements.

Este trabalho apresenta o estudo das propriedades físicas de amostras de KxMoO2-? e MoOy. São reportados resultados de difratometria de raios X e de nêutrons, cálculo de densidade de estados pela teoria do funcional da densidade, medidas de espectroscopia de fotoemissão, resistividade elétrica, magnetização, calor específico e expansão térmica. Resultados de difratometria de raios X e de nêutrons, com ajustes baseados em simulações realizadas com o programa GSAS, permitiram selecionar as amostras monofásicas e de boa qualidade. As medidas de espectroscopia de fotoemissão mostram que a existência de alta fração Mo3+/Mo4+ em diversas amostras de KxMoO2-? e MoOy é a responsável pela anomalia da resistividade elétrica descrita pela lei de potência prevista no modelo do líquido de Luttinger (LL). A observação da anomalia nas curvas de resistividade elétrica em amostras de MoO2 deficientes em oxigênio suporta que tal comportamento está relacionado à presença de íons Mo3+ e não com a presença de K. Resultados de magnetização e resistividade elétrica confirmaram a existência de supercondutividade no sistema K-Mo-O. Foi observada que a temperatura crítica (TC) é função da composição inicial de K, sendo que foi encontrada a mais alta TC reportada para este sistema (TC ~9,5 K). Medidas de magnetização mostraram ainda a coexistência de supercondutividade e magnetismo no composto KxMoO2-?. Foi ainda observada uma transição do tipo metal de Bose para isolante em uma amostra de KxMoO2-? que reforça a evidência da formação de pares de Cooper nesse sistema. Por fim, medidas de calor específico, expansão térmica e resistividade elétrica evidenciaram a existência de uma transição de fase de primeira ordem em altas temperaturas (entre 250 e 270 K) tanto em amostras policristalinas de KxMoO2-? e MoOy quanto em monocristais de MoO2. A transição observada no MoO2 nunca foi reportada para este material. Esta transição é discutida com base na movimentação dos átomos de Mo existentes nas ligações unidimensionais de Mo-Mo e nas distorções dos octaedros de MoO6 presentes na sua estrutura cristalina. / This work presents the study of physical properties in polycrystalline samples of KxMoO2-?, and MoOy. We present results of X-ray and Neutrons diffraction patterns, density of states calculations by density functional theory, photoemission spectroscopy, electrical resistivity, magnetization, specific heat, and thermal expansion measurements. X-ray and neutrons diffraction results as well as calculations of the structure and diffractograms carried out by simulations using GSAS shown which the samples are high quality. Photoemission spectroscopy measurements shown the existence of Mo3+/Mo4+ in high fraction for KxMoO2-? and MoOy which are responsible to electrical anomalous behavior described by powder law predicted in the Luttinger Liquid theory. The observation of anomalous is related to Mo3+ ions in the samples. Magnetization and electrical resistivity confirm the existence of superconductivity in K-Mo-O system. It was observed that the critical temperature (TC) is a function of the starting composition of K and the higher TC found out and reported for this system (TC ~9.5 K). Magnetization measurements also have shown the coexistence of superconductivity and magnetism in KxMoO2-?. It was observed a Bose metal-insulator transition in K0.05MoO2-? which further evidence of the formation of Cooper pairs in the system. Finally, specific heat measurements, thermal expansion and electrical resistivity evidenced the existence of first order phase transition in high temperatures (between 250 and 270 K) in KxMoO2-? and MoOy polycrystalline as well as MoO2 single crystal. This transition is discussed looking for Mo atoms moving in the one-dimensional links Mo-Mo and of the distortions of MoO6 octahedra in the crystalline structure.

Submitted by Rosivalda Pereira (mrs.pereira@ufma.br) on 2017-09-21T18:03:11Z No. of bitstreams: 1 FranciscoMarceloVictor.pdf: 2391704 bytes, checksum: 4edeacd54e236a943cfebb1187a37c40 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-21T18:03:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FranciscoMarceloVictor.pdf: 2391704 bytes, checksum: 4edeacd54e236a943cfebb1187a37c40 (MD5) Previous issue date: 2017-06-30 / Fundação de Amparo à Pesquisa e ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Maranhão / In this work, DL-glutamic acid monohydrate crystals (DLAGM) were grown by the technique of slow evaporation of the solvent. Initially the crystal was characterized by Xray diffraction using the powder method and its structural parameters adjusted by the Rietveld method, and thus, its orthorhombic crystal structure of space group Pbca (D2h), with eight molecules per unit cell. Raman scattering measurements were performed and the vibrational normal modes of DLAGM crystal were tentatively assigned using, mainly, glutamic acid polymorph crystals. The DLAGM crystal was studied by Raman spectroscopy under conditions of high hydrostatic pressures up to 6.9 GPa, as well as by X-ray diffraction in the range of 3.0-15.0 GPa. Changes in the lattice modes show that the crystal undergoes a phase transition in the pressure range of 5.1-5.7 GPa characterized by the disappearance and splitting of bands as well as the discontinuity in the slope dω/dP of these vibrational modes, modifications in vibrational internal modes (NH3 +, CO2-, H2O) and appearance of new bands. In addition, decompression at ambient pressure shows that the phase transition is reversible. For pressure XRD measurements, a phase transition was observed in the same pressure range as in the Raman experiment (5.0-5.8 GPa), characterized mainly by the appearance of new peaks at 5.8 GPa. Comparing such behaviora with those of L-glutamic hydrochloric, α-glutamic and β-glutamic acids, a great stability is observed for DL-glutamic monohydrate. / Neste trabalho, cristais de DL-ácido glutâmico monohidratados (DLAGM) foram crescidos pela técnica de evaporação lenta do solvente. Inicialmente o cristal foi caracterizado por meio de difração de raios X usando o método do pó e seus parâmetros estruturais ajustados pelo método de Rietveld, e assim, constatando sua estrutura cristalina ortorrômbica de grupo espacial Pbca (D2h), com oito moléculas por célula unitária. Medidas de espalhamento Raman foram realizadas e os modos normais de vibração do cristal foram atribuídos tentativamente usando-se, principalmente, cristais de polimorfos do ácido glutâmico. O cristal de DLAGM foi estudado por espectroscopia Raman em condições de altas pressões hidrostáticas em até 6,9 GPa, bem como por difração de Raios X no intervalo de 3,0-15,0 GPa. Mudanças nos modos de rede mostram que o cristal sofre uma transição de fase no intervalo de pressão de 5,1-5,7 GPa, caracterizada pelo desaparecimento e splitting de bandas, bem como a descontinuidade na inclinação dω/dP destes modos vibracionais, modificações nos modos internos (NH3 + , CO2 - , H2O) e aparecimento de novas bandas. Além disso, a descompressão à pressão ambiente mostra que a transição de fase é reversível. Para as medidas de DRX com pressão, foi verificado uma transição de fase na mesma faixa de pressão daquela observada no experimento Raman (5,0-5,8 GPa), caracterizada principalmente pelo aparecimento de novos picos em 5,8 GPa. Comparando tais comportamentos com os do ácidos L-glutâmico hidrocloridrico, α-glutâmico e β-glutâmico percebe-se uma grande estabilidade para DL-glutâmico monohidratado.

A blue sky, a white cloud or a red sunset are explained by classical multiple scattering theory of light. However, these phenomena neglect interference occurrence. Once it is taken into account, interference in a disordered medium may actually put a halt to the propagation of light, an effect known as Anderson Localization. Until now, experimental reports of Anderson Localization of light in 3D systems have not been conclusive. Our goal is to understand what are the underlying obstacles, and look for new insights from a theoretical point of view. In this dissertation, the properties of a cloud of two-level atoms scattering light are investigated. The dipole-dipole interaction generates collective modes, some of them, being localized. We found that finite-size effects dominate the lifetime of the localized modes, specifically by the ratio of localization length to their distance to the system boundaries. Localized modes saturates at maximum of 20% even above phase transition. Studying the steady-state regime, the coupling between localized modes and light is weak. Both results agrees with the difficulty of experimental evidence of light localization and promote the link of experiments and theory. / Um céu azul, uma nuvem branca ou um por do sol vermelho são explicados pela teoria clássica de espalhamento múltiplo da luz. No entanto, esses fenômenos negligenciam a ocorrência de interferências. Uma vez levada em conta, a interferência em um meio desordenado pode interromper a propagação da luz, um efeito conhecido como Localização de Anderson. Até agora, relatos experimentais de Anderson Localização de luz em sistemas 3D não foram conclusivos. Nosso objetivo é entender quais são os obstáculos fundamentais, e buscar novos insights do ponto de vista teórico. Nesta dissertação, as propriedades de uma nuvem de átomos de dois níveis espalhando luz de é investigado. A interação dipolo-dipolo gera modos coletivos, alguns deles, sendo localizados. Descobrimos que os efeitos de tamanho finito dominam o tempo de vida dos modos localizados, especificamente pela razão entre o comprimento da localização e sua distância até os limites do sistema. Os modos localizados saturam no máximo 20%, mesmo acima da transição de fase. Estudando o regime de estado estacionário, o acoplamento entre modos localizados e luz é fraco. Ambos os resultados concordam com a dificuldade da evidência experimental da localização da luz e promovem a ligação entre experimentos e teoria.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Física, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-24T22:53:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 285448.pdf: 7205736 bytes, checksum: da2142d3d722fd1d7ddb676648b62a22 (MD5) / Os cristais líquidos são substâncias que podem exibir uma grande ariedade de texturas em cada uma das suas mesofases. A identificação das mesofases é essencial para a caracterização destes materiais, onde a microscopia óptica de luz polarizada (MOLP) é uma técnica largamente utilizada para este propósito. Como esta técnica requer apenas habilidades humanas, algumas transições relacionadas com mudanças nas texturas, podem ser de difícil percepção a olho nu. Entretanto, mudanças sutis podem ser percebidas através do processamento digital das imagens das texturas. Neste trabalho utilizamos um método computacional de processamento digital das texturas ópticas exibidas pelas mesofases líquido-cristalinas para identificar as transições de fase e determinar as temperaturas de transição. O conjunto de texturas que constitui uma certa região de variação de temperatura, na qual ocorrem as transições de fase, é processado. A partir deste processamento, nós obtemos o desvio padrão das tonalidades da imagem, onde o aparecimento de descontinuidades como uma função da temperatura está relacionado a uma transição de fase, consequência de mudanças nas texturas. Nós investigamos compostos que exibiram mesofases características de cristais líquidos termotrópicos e os resultados foram comparados com os resultados obtidos através das análises de calorimetria diferencial de varredura (DSC). A organização estrutural das mesofases foi confirmada através das medidas de difração de raios-x (DRX). Este estudo possibilitou determinar com precisão as temperaturas de transição de fase. Em especial, o método se mostrou bastante eficiente nas transições que envolvem entalpia reduzida, as quais são difíceis de serem identificadas pela técnica de DSC. Em um segundo momento, investigamos as texturas das mesofases através de outro método computacional que calcula o desvio padrão das tonalidades, considerando conceitos de leis de escala. O objetivo deste estudo foi identificar as mesofases líquido-cristalinas pelo padrão que a mesofase exibe. / Liquid crystals are substances that can display a wide variety of textures in each of their mesophases. The identification of the mesophases is essential for the characterization of these materials, where the polarized light microscopy (MOLP) is a technique widely used for this purpose. Since this technique requires only human abilities, in some cases changes in the texture are not perceptible with the naked eye. However, subtle changes can be perceived with computacional image processing of the image textures. In this work we used a computational method of digital processing of optical textures exhibited by the liquid-crystalline mesophases to identify phase transitions and determine the transition temperatures. The set of textures that include a certain region of temperature where the phase transitions occur is processed and from the calculations we obtain the mean square deviation of the image tones, where the appearance of discontinuities as a function of the temperature is related to a phase transition, consequence of changes in the textures. We investigated compounds that exhibit characteristic mesophases of thermotropic liquid crystals and the results were compared with results obtained from analysis of differential scanning calorimetry (DSC). The structural organization of the mesophases was confirmed with x-ray diffraction experiments (XRD). This study enabled us to determine precisely the phase transition temperatures. The method becomes especially efficient in the identification of phase transitions with reduced enthalpy, which are difficult to be identified with the DSC technique. In a second moment, we investigated the textures of mesophases using another computacional method that calculates the mean square deviation of the image tones by considering scaling concepts. Our purpose was the identification of the liquid crystal mesophases by the pattern that the mesophase exhibes.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Programa de Pós-graduação em Física / Made available in DSpace on 2012-10-22T11:35:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 246861.pdf: 534401 bytes, checksum: aff6ab2309addcd73150f8373cea5465 (MD5) / Demonstramos neste trabalho que a modulação dos parâmetros de interação dos hamiltonianos de Ising e Blume-Capel, segundo seqüências aperiódicas, pode ocasionar uma mudança de classe de universalidade na rede de Bethe e oscilação log-periódica da magnetização. Observamos possível mudança do expoente crítico da magnetização ß em relação a seu valor em sistemas homogêneos ou periódicos. Esta mudança não ocorre quando a seqüência de Fibonacci é usada. Na seqüência de duplicação de período caracterizamos o expoente ß como uma função da razão JA/JB. Na seqüência de Rudin-Shapiro obtemos evidências de que esta aperiodicidade causa mudança na classe de universalidade do sistema.