The objective of this work is the study of phase transitions on the context of Groupoids and their C*-Algebras. The main result of this dissertation is due to Klaus Thomsen in [Tho17], which investigates the connection between conformal measures in the classical formalism and KMS-states in the quantum formalism. The phase transition in the quantum setting is a consequence of this connection between both formalisms and the fact that on the classical setting it was known examples of continuous potentials that show the phenomena of phase transition. The potential used was introduced by Hofbauer [Hof77], an example that shows, dierently from potential of summable variations, potentials only continuous can exhibit phase transition. / O objetivo deste trabalho é o estudo do fenômeno de transição de fase no contexto de Grupóides e suas C*-álgebras. O resultado principal é devido a Klaus Thomsen em [Tho17], que explora a conexão entre medidas conformes no formalismo clássico e estados KMS do contexto quântico. A transição de fase no caso quântico é consequência desta ligação entre os dois formalismos e do fato de que no setting clássico eram conhecidos exemplos de potenciais contínuos que apresentam o fenômeno de transição de fase. O potencial utilizado é aquele introduzido por Hofbauer [Hof77], um exemplo que mostra que, diferentemente de potenciais de variação somável, potenciais apenas contínuos podem apresentar transição de fase.

1,3,5-tricarboxamida-ciclo-hexano são compostos capazes de se autoagregarem formando colunas supramoleculares as quais se mantêm unidas não só devido às interações das cadeias laterais mas também devido às ligações de hidrogênio de cada um dos três grupos amida por monômero. Cada monômero possui momento de dipolo elétrico associado aos grupos amida. Quando as amidas dos vários monômeros dentro da mesma coluna estão apontadas para a mesma direção, os momentos de dipolo individuais de todas as amidas se somam formando elevado dipolo ao longo do eixo da coluna, chamado de macrodipolo, o qual influencia as interações intercolunares. Neste trabalho foram investigadas quatro conformações as quais diferem entre si em relação à orientação dos grupos carbonila: a conformação Up-Up contém grupos carbonilas paralelos dentro das colunas e colunas paralela, a conformação Up-Down possui grupos carbonilas paralelos dentro das colunas e colunas antiparalelas, a conformação Intra-Up-Up contém grupos carbonilas antiparalelos dentro das colunas e colunas paralelas e a conformação Intra-Up-Down possui grupos carbonilas antiparalelos dentro das colunas e colunas antiparalelas. Foi usado Dinâmica Molecular Clássica para investigar o efeito das interações macrodipolo-macrodipolo das quatro diferentes conformações sobre a estabilidade térmica de três diferentes compostos derivados de 1,3,5-tricarboxamida-ciclo-hexano. Foi verificado que as conformações com colunas antiparalelas tendem a ser ligeiramente mais estáveis do que as conformações com orientação paralela. O efeito da orientação dos grupos carbonila dentro das colunas sob a estabilidade do material está relacionado a vários fatores, tais como cargas atômicas parciais, arranjo colunar ou natureza das cadeias laterais, e os resultados não são tão diretos como quando se compara as orientações entre colunas. Outro tópico investigado foi o comportamento do material durante a transição da fase colunar para a fase desordenada. As colunas podem se desmontar em três diferentes formas: elas podem completamente se desintegrar rapidamente, podem primeiro se desintegrar lentamente e então perder a ordem colunar ou primeiro perdem a ordem colunar e então se desmontam em um processo demorado. Tais comportamentos estão associados com as interações dentro e entre colunas. / 1,3,5-cyclohexanetricarboxamides are self-assembling compounds able to form supramolecular columnar aggregates which are stacked together not only due to the interaction between the side chains, but also due to the hydrogen bonds of each of three amide groups per monomer. Each monomer possesses an electrical dipole moment related to the amide groups. When the amide groups of various monomers within the same column are pointed in the same direction, the individual dipole moments of all amides add up, resulting in a high dipole along the column axis, called macrodipole, which plays an important role in intercolumnar interaction. In this work, four types of conformations, differing from each other in the orientation of the carbonyl groups, were investigated: Up-Up conformation contains parallel carbonyl groups inside the columns as well as parallel columns, Up-Down conformation has parallel carbonyl groups inside the columns and antiparallel columns, Intra-Up-Up conformation contains antiparallel carbonyl groups inside the columns and parallel columns, and the Intra-Up-Down conformation has antiparallel carbonyl groups inside the columns as well as antiparallel columns. Classical Molecular Dynamics was used to investigate the effect of macrodipole-macrodipole interactions of the four different conformations on the thermal stability of three different 1,3,5-cyclohexanetricarboxamide derivatives. The research shows that antiparallel column conformations tend to be slightly more stable than parallel ones. The effect of the orientation of carbonyl groups within columns is related to a variety of factors, such as partial atomic charges, columnar arrangement or nature of the side chain, and results are not as straightforward as when looking at inter-column orientation. A second issue investigated was the behavior of the material during the phase transition. Columns can break apart in three different ways: they can fully disintegrate quickly, disassemble more slowly losing columnar order as they go, or first lose their columnar order and then break into smaller pieces in a slow process. Such behaviors are related to interactions inside and between columns.

Made available in DSpace on 2017-07-21T19:25:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vinicius Mariani Lenart.pdf: 3756287 bytes, checksum: 06003df7bdc1780a870fa9cccf057a14 (MD5) Previous issue date: 2010-04-28 / A modern branch of condensed matter physics is the study of unconventional fluids related to the class of "soft matter". Liquid crystalline systems are major sources of research in fundamental and applied physics. In this sense, many materials with these properties are widely produced and studied in order to understand and apply their properties in new technologies. A liquid crystal often used as a component in displays is E7. But recently have been studied a new class of functional materials that besides the liquid crystalline behavior has the property of emitting light. This work aims to study the nematic-isotropic phase transition of the liquid crystal E7, pure and doped with these new materials through the parameters of nonlinear optical obtained using the technique of Z-scan and also to measure changes in nonlinear optical properties of E7 due to this addition. / Um ramo moderno da Física da matéria condensada é o estudo de fluidos não convencionais referentes a classe das "substâncias frágeis". Sistemas líquidos cristalinos são grandes fontes de pesquisas tanto em física fundamental quanto em aplicada. Nesse sentido, muitos materiais com estas propriedades são vastamente produzidos e pesquisados com o objetivo de entender e aplicar suas propriedades em novas tecnologias. Um cristal líquido muito utilizado como componente em mostradores é o E7. Porém recentemente vêm sendo estudada uma nova classe de materiais funcionais que além do comportamento líquido cristalino apresenta a propriedade de emitir luz. Este trabalho tem por objetivo, estudar a transição de fase nemático-isotrópica do cristal líquido E7 puro e dopado com estes novos materiais por meio de parâmetros ópticos não lineares obtidos através da técnica de Z-scan e também aferir as alterações nas propriedades ópticas não lineares do E7 causadas por essa adição.

Made available in DSpace on 2017-07-21T19:26:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JADERSANTOS.pdf: 1951823 bytes, checksum: db75a73fc3676656399742b18f6eeda8 (MD5) Previous issue date: 2011-03-18 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The Dicke model describes a system that contain a group of atoms coupled to a mode of electromagnetic field. One of the feature of this model is the present of second order quantum phase transition. In this work our main goal is to study the quantum phase transition present in the Dicke model through a mechanical probe. We consider that one of the mirrors in a optical cavity has the freedom to move under the effect of linear restoring force. In this conditions, the mirror couples to the cavity field via pressure radiation interaction. In the thermodynamic limit, we found that the moving mirror decouples from the cavity while in the super radiant phase it suffers the action of a resulting classical force. A remarkable feature is that the entropy of the mirror is not dynamically changed in any phase when the thermodynamic limit is taken. Consequently, the mechanical system will work as a probe to study the critical reservoir namely the Dicke system. / O modelo de Dicke descreve um sistema contendo um conjunto de átomos acoplados a um modo do campo eletromagnético. Uma das características desse modelo é que ele exibe uma transição de fase quântica de segunda ordem. Neste trabalho tivemos como principal objetivo estudar a transição de fase quântica presente nesse modelo através de uma sonda mecânica. Consideramos que um dos espelhos da cavidade óptica tem liberdade para mover-se sob efeito de uma força restauradora linear. Nessas condições, o espelho livre se acopla, via interação de pressão de radiação, com o campo presente na cavidade. No limite termodinâmico observamos que na fase normal o espelho permanecerá desacoplado da cavidade, enquanto que na fase super-radiante o espelho sofre a ação de uma força clássica resultante. Uma característica importante é que a entropia do espelho não se altera dinamicamente em nenhuma das fases, quando no regime termodinâmico. Desse modo, o sistema mecânico funciona como uma sonda para estudar o reservatório (modelo de Dicke).

Este trabalho visa a estudar o modelo de percolação independente, de Bernoulli, em grafos, tendo como objetivo principal obter condições que garantam a ocorrência de transição de fase. Iniciamos apresentando as definições e algumas técnicas fundamentais para o modelo de percolação (de elos ou de sítios) em um grafo infinito, conectado e localmente finito. Demonstramos então dois resultados essenciais: os fatos do parâmetro crítico não depender da escolha do vértice e da existência de um aglomerado infinito ter probabilidade 0 ou 1. Também obtemos um limitante inferior para o parâmetro crítico quando o grafo é de grau limitado. Para finalizar esta parte introdutória, analisamos a percolação em grafos particulares, a saber, a rede hipercúbica Z^d (para a qual mostramos a existência de transição de fase em dimensão d >= 2 e a unicidade do aglomerado infinito na fase supercrítica) e alguns tipos de árvores (para as quais apresentamos os parâmetros críticos). Na parte mais importante da dissertação, tendo como base os trabalhos de Benjamini e Schramm, de Häggström, Schonmann e Steif e de Lyons e Peres, introduzimos os conceitos de transitividade, amenabilidade e amenabilidade forte para um grafo. Fazemos uma detalhada discussão destas definições: provamos que a constante de Cheeger ancorada não depende do vértice em que é ancorada, estudamos relações entre os conceitos (amenabilidade e amenabilidade forte são noções distintas, bem como condições necessárias e suficientes para ambas) e calculamos a constante de Cheeger e a constante de Cheeger ancorada para alguns grafos. Finalmente, utilizando a técnica de crescimento do aglomerado, apresentamos para a probabilidade crítica um limitante superior que depende da constante ancorada. Isto nos permite concluir que ocorre transição de fase para qualquer grafo infinito, conectado, fracamente não-amenável (de constante de Cheeger ancorada positiva) e de grau limitado. / This work intends to study independent Bernoulli percolation model on graphs; the main purpose is obtaining conditions for phase transition. We begin presenting the definitions and some basic techniques for bond percolation and site percolation models on infinite, connected, locally finite graphs. We prove two essential results: the critical parameter is independent of the choice of the vertex and the probability that there exists an infinite cluster takes the values 0 and 1 only. We also obtain a lower bound for critical parameter when the graph is of bounded degree. To finish this preliminary part, we analyze percolation on particular graphs, namely the d-dimensional cubic lattice Z^d (for which we prove that there exists phase transition in dimension d >= 2 and the uniqueness of the infinite cluster in supercritical phase) and some trees (for which we present the critical parameters). In the most important part of this essay, founded in the works of Benjamini and Schramm, Häggström, Schonmann and Steif and Lyons and Peres, we introduce the concepts of transitivity, amenability and strong amenability. We discuss in detail these definitions: we prove that anchored Cheeger constant does not depend on the choice of the vertex, we study some relations (amenability and strong amenability are distinct notions, and necessary and sufficient conditions for both) and we obtain Cheeger constant and anchored Cheeger constant for some graphs. Finally, using the growing cluster technique, we present for the critical probability an upper bound that depends on the anchored constant. This permits us to conclude that there exists phase transition on infinite, connected, weakly non-amenable graphs of bounded degree.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:54Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-02-18Bitstream added on 2014-06-13T19:00:57Z : No. of bitstreams: 1 cortezgutierrez_ho_dr_sjrp.pdf: 1171634 bytes, checksum: dab1a18fa9cc0c38b49fe73954595b2d (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / O objetivo deste trabalho é investigar a localização de energia e o aprisionamento do breather no modelo de Peyrard Bishop com o potencial original de Morse, potencial simétrico de Morse e potenciais quárticos em cadeias homogêneas e não homogêneas usando o Teorema do limite anticontinuum. No caso não homogêneo, a impureza é introduzida pela profundidade do potencial. Foi observado que o modelo SPB apresenta pequenas amplitudes e menor densidade de energia comparada com o modelo PB. Para potenciais quárticos simétricos e assimétricos foi verificado numericamente que não temos transição de fase usando o conceito de amplitude média das vibrações. Entretanto, um potencial híbrido formado por um quártico e Morse pode fornecer uma grande amplitude de vibração das fitas de DNA . Finalmente, no sistema não homogêneo, se verificou a hipótese de aprisionamento por meio de uma simulação de interação do breather móvel com a região de TATA box para uma cadeia longa de DNA, correspondente à seqüencia de nucleotídeos que codifica a insulina. Este resultado deve ajudar a estender a aplicação dos breathers discretos a sistemas biológicos que levam em conta reações bioquímicas localizadas (como, por exemplo, reações enzimáticas) em macromoléculas biológicas. O modelo PB pode ser modificado para explicar a existência de movimentos localizados de grande amplitude. O decaimento da função potencial para valores grandes mostraram uma vibração localizada no equilíbrio de grande amplitude. Isso é feito alterando o potencial on site. / The objective of this work is to investigate the energy localization and the breather trapping in the Peyrard-Bishop model with the original Morse potential, symmetric Morse potential and quartics potentials in homogeneous and inhomogeneous chains. In the inhomogeneous case, the impurity is introduced by the depth of the potential. It was observed that the SPB model shows small amplitude and lower density of energy compared with the PB model. Quartics potentials, for symmetric and asymmetric cases, do not show phase transition. It is verified by numerical calculation using the concept of mean amplitude of the vibrations. Meanwhile, a potential hybrid formed by a quartic and Morse is ideal for DNA applications. Finally, it was verified the trapping hypotheses through the simulation of interaction of mobile breather with the region of TATA box for a long chain of DNA corresponding to the nucleotide sequence that encodes the insulin. This result should help to extend the application of discrete breathers the biological systems that take into account located biochemical reactions (such as enzymatic reactions) in biological macromolecules. In addition, the PB model can be modified to explain the existence of highly localized large amplitudes motions of the base pairs in DNA. We do this change the on site potential.

Estudamos transições de fases quânticas em gases bosônicos ultrafrios aprisionados em redes óticas. A física desses sistemas é capturada por um modelo do tipo Bose-Hubbard que, no caso de um sistema sem desordem, em que os átomos têm interação de curto alcance e o tunelamento é apenas entre sítios primeiros vizinhos, prevê a transição de fases quântica superfluido-isolante de Mott (SF-MI) quando a profundidade do potencial da rede ótica é variado. Num primeiro estudo, verificamos como o diagrama de fases dessa transição muda quando passamos de uma rede quadrada para uma hexagonal. Num segundo, investigamos como a desordem modifica essa transição. No estudo com rede hexagonal, apresentamos o diagrama de fases da transição SF-MI e uma estimativa para o ponto crítico do primeiro lobo de Mott. Esses resultados foram obtidos usando o algoritmo de Monte Carlo quântico denominado Worm. Comparamos nossos resultados com os obtidos a partir de uma aproximação de campo médio e com os de um sistema com uma rede ótica quadrada. Ao introduzir desordem no sistema, uma nova fase emerge no diagrama de fases do estado fundamental intermediando a fase superfluida e a isolante de Mott. Essa nova fase é conhecida como vidro de Bose (BG) e a transição de fases quântica SF-BG que ocorre nesse sistema gerou muitas controvérsias desde seus primeiros estudos iniciados no fim dos anos 80. Apesar dos avanços em direção ao entendimento completo desta transição, a caracterização básica das suas propriedades críticas ainda é debatida. O que motivou nosso estudo, foi a publicação de resultados experimentais e numéricos em sistemas tridimensionais [Yu et al. Nature 489, 379 (2012), Yu et al. PRB 86, 134421 (2012)] que violam a lei de escala $\\phi= u z$, em que $\\phi$ é o expoente da temperatura crítica, $z$ é o expoente crítico dinâmico e $ u$ é o expoente do comprimento de correlação. Abordamos essa controvérsia numericamente fazendo uma análise de escalonamento finito usando o algoritmo Worm nas suas versões quântica e clássica. Nossos resultados demonstram que trabalhos anteriores sobre a dependência da temperatura de transição superfluido-líquido normal com o potencial químico (ou campo magnético, em sistemas de spin), $T_c \\propto (\\mu-\\mu_c)^\\phi$, estavam equivocados na interpretação de um comportamento transiente na aproximação da região crítica genuína. Quando os parâmetros do modelo são modificados de maneira a ampliar a região crítica quântica, simulações com ambos os modelos clássico e quântico revelam que a lei de escala $\\phi= u z$ [com $\\phi=2.7(2)$, $z=3$ e $ u = 0.88(5)$] é válida. Também estimamos o expoente crítico do parâmetro de ordem, encontrando $\\beta=1.5(2)$. / In this thesis, we have studied phase transitions in ultracold atoms trapped in optical lattices. The physics of these systems is captured by Bose-Hubbard-like models, which predicts a quantum phase transition (the so called superfluid-Mott insulator, or SF-MI) when varying the potential depth of the optical lattice in a system without disorder, where atoms have short range interactions, and tunneling is allowed only between nearest neighbors. Our studies followed two directions, one is concerned with the influence of the geometry of the lattice namely, we study the changes in the phase diagram of the SF-MI phase transition when the optical lattice is hexagonal. A second direction is to include disorder in the original system. In our study of the hexagonal lattice, we obtain the phase diagram for the SF-MI transition and give an approximation for the critical point of the first Mott lobe, using a quantum Monte Carlo algorithm called Worm. We also compare our results with the ones from the squared lattice and obtained using mean-field approximation. When disorder is included in the system, a new phase emerge in the ground-state phase diagram intermediating the superfluid and Mott-insulator phases. This new phase is called Bose-glass (BG) and the quantum phase transition SF-BG was the subject of many controversies since its first studies in the late 80s. Though many progress towards its thorough understanding were made, basics characterization of critical proprieties are still under debate. Our study was motivated by the publication of recent experimental and numerical studies in three-dimensional systems [Yu et al. Nature 489, 379 (2012), Yu et al. PRB 86, 134421 (2012)] reporting strong violations of the key quantum critical relation, $\\phi= u z$, where $\\phi$ is the critical-temperature exponent, $z$ and $ u$ are the dynamic and correlation length critical exponents, respectively. We addressed this controversy numerically performing finite-size scaling analysis using the Worm algorithm, both in its quantum and classical scheme. Our results demonstrate that previous work on the superfluid-to-normal fluid transition-temperature dependence on chemical potential (or magnetic field, in spin systems), $T_c \\propto (\\mu-\\mu_c)^\\phi$, was misinterpreting transient behavior on approach to the fluctuation region with the genuine critical law. When the model parameters are modified to have a broad quantum critical region, simulations of both quantum and classical models reveal that the $\\phi= u z$ law [with $\\phi=2.7(2)$, $z=3$, and $ u = 0.88(5)$] holds true. We also estimate the order parameter exponent, finding $\\beta=1.5(2)$.

Submitted by Rosivalda Pereira (mrs.pereira@ufma.br) on 2017-05-05T18:57:13Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao-AndreCavaignac.pdf: 10851210 bytes, checksum: da7f6d04592241587693042b0ee75bd7 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-05T18:57:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao-AndreCavaignac.pdf: 10851210 bytes, checksum: da7f6d04592241587693042b0ee75bd7 (MD5) Previous issue date: 2015-06-12 / Structural, magnetic and magnetocaloric properties of the RMn2Si2 compounds (R = Tm, Dy and Tb) were studied. X ray diffraction analysis and structure Rietveld refinement shows that the samples crystallize with the desired tetragonal I4/mmm structural phase. Magnetization measurements shows second order magnetic phase transition from paramagnetic (PM) to ferromagnetic (FM) state for TmMn2Si2 compound around T = 5.2 K. On the other hand, DyMn2Si2 and TbMn2Si2 compounds present multiple phase transitions below 100 K. DyMn2Si2 present four magnetic phase transitions while TbMn2Si2 present two magnetic phase transition. Both compounds present first order FM phase transitions originated from ordering of rare earth sub-lattice. In addition, DSC measurements indicated that DyMn2Si2 and TbMn2Si2 compounds present high temperature phase transition at T~ 425 K and 444 K associated to the AFM coupling in the Mn sub-lattice. Magnetic hysteresis loop was used to characterize exchange bias effect in the DyMn2Si2 observed for magnetic fields higher than 35 kOe in which was associated to interactions between AFM and FM magnetic domain present in this compound. The largest magnetocaloric effect (MCE) was observed for TmMn2Si2 compound, when compared with other studied compound. The maximum values of entropy variation change −∆𝑆𝑀 𝑚á𝑥 and the Relative Cooling Power (RCP) found for TmMn2Si2 were, respectively, 18.5 J/kg.K and 247.5 J/kg for a magnetic field change (H) of 50 kOe. Significant values of −∆𝑆𝑀 𝑚á𝑥 (~8.2 J/kg.K and ~9.7 J/kg.K@50 kOe, respectively) and RCP (124.6 J/kg and 233 J/kg@50 kOe, respectively) as well as successive magnetic phase transitions were observed for DyMn2Si2 and TbMn2Si2 compounds. Also these two compound exhibits a table like EMC presenting a wide working window for practical applications. The results obtained for compounds motivate the preparation of a composite sample with the following concentrations 10% de TmMn2Si2, 15% de HoCoSi, 35% de DyMn2Si2 e 40% de TbMn2Si2, aiming further increase in the temperature range of maximum EMC. The maximum entropy change variation obtained for the composite sample was ~4.6 J/kg.K over a temperature range of ~80𝐾. Our results show that the compounds RMn2Si2 present important characteristics for application in magnetic refrigeration for cryogenic temperatures. Besides, it is possible to get a larger working region, when these compounds are associated forming a composite material. / Neste trabalho foi realizado um estudo das propriedades estruturais, magnéticas e magnetocalóricas dos compostos da série RMn2Si2 (R = Tm, Dy e Tb). A análise estrutural por difração de raios X e refinamento dos difratogramas pelo método de Rietveld mostraram que as amostras cristalizam na fase tetragonal grupo espacial I4/mmm. Com a medida de magnetização foi possível observar a transição de fase magnética de segunda ordem do estado paramagnético (PM) para ferromagnético (FM) para o composto TmMn2Si2 em torno de 5,2 K. Enquanto que para os compostos DyMn2Si2 e TbMn2Si2 observou-se a presença de transições múltiplas abaixo de 100 K. O DyMn2Si2 apresentou quatro transições de fase magnética enquanto que TbMn2Si2 apresentou duas. Em ambos os compostos, as transições ferromagnéticas atribuídas ao ordenamento da sub-rede da terra rara são de primeira ordem. Medidas DSC indicaram que DyMn2Si2 e TbMn2Si2 apresentam uma transição de fase em T~ 425 K e 444 K, respectivamente, ambas relacionadas ao acoplamento antiferromagnético na sub-rede do Mn. Com as medidas do loop de histerese magnética foi possível caracterizar o efeito de Exchange Bias (EB) para o DyMn2Si2, em campos magnéticos superiores a 35 kOe, o qual foi atribuído a interações entre os domínios AFM e FM presentes no material. A caracterização das propriedades magnetocalóricas do composto TmMn2Si2 mostrou uma variação de entropia magnética (-∆SM) mais intensa quando comparada aos outros compostos deste estudo. Os valores máximos obtidos para a variação isotérmica da entropia (−∆𝑆𝑀 𝑚á𝑥 ) e para o poder de resfriamento relativo (RCP) foram, respectivamente 18,5 J/kg.K e 247,5 J/kg, para ∆𝐻 = 50 kOe. Já os compostos DyMn2Si2 e TbMn2Si2 mostraram valores significativos de −∆𝑆𝑀 𝑚á𝑥 (~8,2 J/kg.K e ~9,7 J/kg.K@50 kOe, respectivamente) e RCP (124,6 J/kg e 233,6 J/kg@50 kOe, respectivamente) além de duas transições de fase magnética sucessivas, o que resultou em um EMC com comportamento do tipo table-like, caracterizado por uma ampla janela de trabalho com máximo EMC. Estes resultados motivaram a preparação de um compósito com as seguintes concentrações 10% de TmMn2Si2, 15% de HoCoSi, 35% de DyMn2Si2 e 40% de TbMn2Si2, visando ampliar ainda mais o intervalo de máximo EMC. A variação máxima de entropia obtida para o compósito foi da ordem de 4,6 J/kg.K num intervalo de temperatura de ~80𝐾. Os resultados obtidos sugerem que os compostos desta série apresentam características importantes para aplicação na refrigeração magnética em temperaturas criogênicas. Além disso, quando estes estão associados na forma de um compósito é possível obter uma grande ampliação na região de trabalho.

Submitted by Rosivalda Pereira (mrs.pereira@ufma.br) on 2017-05-08T20:28:10Z No. of bitstreams: 1 DelcicleideReis.pdf: 3837410 bytes, checksum: d063417815b0c49287d6fdb8d46998bd (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-08T20:28:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DelcicleideReis.pdf: 3837410 bytes, checksum: d063417815b0c49287d6fdb8d46998bd (MD5) Previous issue date: 2016-07-29 / Fundação de Amparo à Pesquisa e ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Maranhão (FAPEMA) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPQ) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Structural, magnetic and magnetocaloric properties of the RMn2Si2 compounds (R = Tm, Dy and Tb) were studied. X ray diffraction analysis and structure Rietveld refinement shows that the samples crystallize with the desired tetragonal I4/mmm structural phase. Magnetization measurements shows second order magnetic phase transition from paramagnetic (PM) to ferromagnetic (FM) state for TmMn2Si2 compound around T = 5.2 K. On the other hand, DyMn2Si2 and TbMn2Si2 compounds present multiple phase transitions below 100 K. DyMn2Si2 present four magnetic phase transitions while TbMn2Si2 present two magnetic phase transition. Both compounds present first order FM phase transitions originated from ordering of rare earth sub-lattice. In addition, DSC measurements indicated that DyMn2Si2 and TbMn2Si2 compounds present high temperature phase transition at T~ 425 K and 444 K associated to the AFM coupling in the Mn sub-lattice. Magnetic hysteresis loop was used to characterize exchange bias effect in the DyMn2Si2 observed for magnetic fields higher than 35 kOe in which was associated to interactions between AFM and FM magnetic domain present in this compound. The largest magnetocaloric effect (MCE) was observed for TmMn2Si2 compound, when compared with other studied compound. The maximum values of entropy variation change −∆𝑆𝑀𝑚á𝑥 and the Relative Cooling Power (RCP) found for TmMn2Si2 were, respectively, 18.5 J/kg.K and 247.5 J/kg for a magnetic field change (H) of 50 kOe. Significant values of −∆𝑆𝑀𝑚á𝑥(~8.2 J/kg.K and ~9.7 J/kg.K@50 kOe, respectively) and RCP (124.6 J/kg and 233 J/kg@50 kOe, respectively) as well as successive magnetic phase transitions were observed for DyMn2Si2 and TbMn2Si2 compounds. Also these two compound exhibits a table like EMC presenting a wide working window for practical applications. The results obtained for compounds motivate the preparation of a composite sample with the following concentrations 10% de TmMn2Si2, 15% de HoCoSi, 35% de DyMn2Si2 e 40% of TbMn2Si2, aiming further increase in the temperature range of maximum EMC. The maximum entropy change variation obtained for the composite sample was ~4.6 J/kg.K over a temperature range of ~80𝐾. Our results show that the compounds RMn2Si2 present important characteristics for application in magnetic refrigeration for cryogenic temperatures. Besides, it is possible to get a larger working region, when these compounds are associated forming a composite material. / Neste trabalho foi realizado um estudo das propriedades estruturais, magnéticas e magnetocalóricas dos compostos da série RMn2Si2 (R = Tm, Dy e Tb). A análise estrutural por difração de raios X e refinamento dos difratogramas pelo método de Rietveld mostraram que as amostras cristalizam na fase tetragonal grupo espacial I4/mmm. Com a medida de magnetização foi possível observar a transição de fase magnética de segunda ordem do estado paramagnético (PM) para ferromagnético (FM) para o composto TmMn2Si2 em torno de 5,2 K. Enquanto que para os compostos DyMn2Si2 e TbMn2Si2 observou-se a presença de transições múltiplas abaixo de 100 K. O DyMn2Si2 apresentou quatro transições de fase magnética enquanto que TbMn2Si2 apresentou duas. Em ambos os compostos, as transições ferromagnéticas atribuídas ao ordenamento da sub-rede da terra rara são de primeira ordem. Medidas DSC indicaram que DyMn2Si2 e TbMn2Si2 apresentam uma transição de fase em T~425 K e 444 K, respectivamente, ambas relacionadas ao acoplamento antiferromagnético na sub-rede do Mn. Com as medidas do loop de histerese magnética foi possível caracterizar o efeito de Exchange Bias (EB) para o DyMn2Si2, em campos magnéticos superiores a 35 kOe, o qual foi atribuído a interações entre os domínios AFM e FM presentes no material. A caracterização das propriedades magnetocalóricas do composto TmMn2Si2 mostrou uma variação de entropia magnética (-∆SM) mais intensa quando comparada aos outros compostos deste estudo. Os valores máximos obtidos para a variação isotérmica da entropia (−∆𝑆𝑀𝑚á𝑥) e para o poder de resfriamento relativo (RCP) foram, respectivamente 18,5 J/kg.K e 247,5 J/kg, para ∆𝐻 = 50 kOe. Já os compostos DyMn2Si2 e TbMn2Si2 mostraram valores significativos de −∆𝑆𝑀𝑚á𝑥 (~8,2 J/kg.K e ~9,7 J/kg.K@50 kOe, respectivamente) e RCP (124,6 J/kg e 233,6 J/kg@50 kOe, respectivamente) além de duas transições de fase magnética sucessivas, o que resultou em um EMC com comportamento do tipo table-like, caracterizado por uma ampla janela de trabalho com máximo EMC. Estes resultados motivaram a preparação de um compósito com as seguintes concentrações 10% de TmMn2Si2, 15% de HoCoSi, 35% de DyMn2Si2 e 40% de TbMn2Si2, visando ampliar ainda mais o intervalo de máximo EMC. A variação máxima de entropia obtida para o compósito foi da ordem de 4,6 J/kg.K num intervalo de temperatura de ~80𝐾. Os resultados obtidos sugerem que os compostos desta série apresentam características importantes para aplicação na refrigeração magnética em temperaturas criogênicas. Além disso, quando estes estão associados na forma de um compósito é possível obter uma grande ampliação na região de trabalho.

Submitted by Maria Aparecida (cidazen@gmail.com) on 2017-05-17T13:28:23Z No. of bitstreams: 1 Geanso Miranda.pdf: 3684473 bytes, checksum: 4d358200b337e74396e2c65531625ec1 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-17T13:28:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Geanso Miranda.pdf: 3684473 bytes, checksum: 4d358200b337e74396e2c65531625ec1 (MD5) Previous issue date: 2015-05-28 / FAPEMA / In this work, L-Histidine hydrobromide monohydrate (C6H12N3O3Br) (LHHBr) and L-Histidine hydrochloride monohydrate (C6H12N3O3Cl) (LHHCl) crystals are studied by Thermogravimetric Analysis (TGA), Differential Thermal Analysis (DTA), Differential Scanning Calorimetry (DSC), X-ray diffraction (XRD) and Raman Spectroscopy as a function of the temperature. The thermal analysis experiments (TGA, DTA and DSC) were performed between 30 and 500 °C, and XRD experiments were performed between 30 and 190 °C due to melting point. It has been observed that LHHBr is stable up to 100 °C and undergoes a structural phase transition between 110 and 130 °C, whereas LHHCl is stable up to 130 °C and undergoes a structural phase transition between 135 to 150 °C. The Le Bail method was used to determine the samples structure after the phase transition (orthorhombic-monoclinic) as a function of the temperature. Moreover, it was possible to determine the lattice parameters of the new phase. For LHHBr, where obtained lattice parameters: a= 12,159(1) Å, b= 16,755(2) Å, c= 19,278(9) Å, β= 108,49(6)°. For LHHCl the unit cell dimensions were obtained: a= 10,775(6) Å, b= 15,340(9) Å, c= 21,699(6) Å, β= 102,20(3)°. Through the XRD measurements as function of temperature was also possible to determine the expansion coefficient of orthorhombic phase. The expansion coefficients obtained for the LHHBr along the crystallographic axes were: α[100]= 6,41(5) x 10-6 °C-1, α[010]= 28,7(6) x 10-6 °C-1 and α[001]= 52,2(9) x 10-6 °C-1. For LHHCl the expansion coefficient obtained for the orthorhombic phase in the crystallographic axes were: α[100]= 4,92(3) x 10-6 °C-1, α[010]= 32,08(2) x 10-6 °C-1 and α[001]= 39,60(6) x 10-6 °C-1. The thermal expansion results have shown an anisotropic expansion. The analysis shown that the transitions are due to loss of structural water and the difference in thermal stability can be attributed to factors such as: high number of hydrogen bonds in the LHHCl crystal, more stable bonds due the higher electronegativity and smaller atomic radius compared chloride for bromide atom inside the unit cell. / Neste trabalho, cristais de L-Histidina hidrobromídrica monohidratada (C6H12N3O3Br) (LHHBr) e L-Histidina hidroclorídrica monohidratada (C6H12N3O3Cl) (LHHCl) foram estudados por Termogravimetria (TGA), Análise Térmica Diferencial (DTA), Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), Difração de raios-X (DRX) e Espectroscopia Raman variando-se a temperatura como parâmetro termodinâmico. Os experimentos de análise térmica (TGA, DTA e DSC) foram realizados entre 30 e 500 °C, enquanto que os experimentos de DRX foram realizados entre 30 e 190 °C devido ao ponto de fusão das amostras. Dos experimentos realizados, observou-se que a LHHBr é estável até 100 °C e sofre uma transição estrutural entre 110 e 130 °C, enquanto que a LHHCl é estável até 130 °C e sofre uma transição estrutural entre 135 e 150 °C. Através do método Le Bail foi possível determinar a estrutura das amostras após a transição de fase (ortorrômbica-monoclínica) em função da temperatura. Os parâmetros de rede da nova fase foram determinados sendo para a LHHBr a= 12,159(1) Å, b= 16,755(2) Å, c= 19,278(9) Å, β= 108,49(6)° e para LHHCl a= 10,775(6) Å, b= 15,340(9) Å, c= 21,699(6) Å, β= 102,20(3)°. Através das medidas de DRX em função da temperatura também foi possível determinar o coeficiente de dilatação para a fase ortorrômbica. O coeficiente de dilatação obtido para a LHHBr nos eixos cristalográficos foram: α[100]= 6,41(5) x 10-6 °C-1, α[010]= 28,7(6) x 10-6 °C-1 e α[001]= 52,2(9) x 10-6 °C-1. Para a LHHCl o coeficiente de dilatação obtido para a fase ortorrômbica nos eixos cristalográficos foram: α[100]= 4,92(3) x 10-6 °C-1, α[010]= 32,08(2) x 10-6 °C-1 e α[001]= 39,60(6) x 10-6 °C-1. Os resultados de expansão térmica obtidos evidenciam uma dilatação anisotrópica. As análises mostraram que as transições são atribuídas à perda de água estrutural e a diferença na estabilidade térmica deve-se aos seguintes fatores: maior número de ligações de hidrogênio na amostra de LHHCl, ligações mais estáveis devido à maior eletronegatividade e menor raio atômico do átomo de cloro em comparação ao átomo de bromo no interior da célula unitária.