Orientador: Eduardo Miranda / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-16T08:19:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Andrade_EricdeCastroe_D.pdf: 5537554 bytes, checksum: 1391d5fcc710b5e471f0814a4a6d484f (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Sistemas eletrônicos fortemente correlacionados desordenados possuem dois mecanismos básicos para a localização eletrônica e a subsequente destruição do estado metálico: o de Mott (causado pela interação elétron-elétron) e o de Anderson (causado pela desordem). Nesta tese, estudamos como estes mecanismos competem dentro da fase metálica e também como afetam o comportamento crítico do sistema, empregando uma generalização para o caso desordenado do cenário de Brinkman-Rice para a transição de Mott. Investigamos os efeitos de desordem fraca e moderada sobre a transição metal-isolante de Mott a T = 0 em duas dimensões. Para desordem sucientemente baixa, a transição mantém sua característica do tipo Mott, na qual temos os pesos de quasipartícula Zi indo a zero na transição e uma forte blindagem da desordem na região crítica. Em contraste com o comportamento encontrado para d = 8 , no nosso caso as flutuações espaciais dos pesos de quasipartícula são fortemente amplificadas próximo à transição de Mott de tal forma que eles adquirem uma distribuição do tipo lei de potência P (Z) ~ Z a-1 ,com a --> 0 na transição. Tal comportamento altera completamente as características desta transição com relação ao caso limpo, e é um indício robusto da emergência de uma fase de Griffiths eletrônica precedendo a transição metal-isolante de Mott, com uma fenomenologia surpreendentemente similar àquela do "ponto fixo de desordem infinita" encontrada em magnetos quânticos. Uma consequência imediata dessas novas características introduzidas pela desordem é que estados eletrônicos próximos à superfície de Fermi tornam-se mais homogêneos na região crítica, ao passo que estados com maiores energias têm o comportamento oposto: eles apresentam uma grande inomogeneidade precisamente nas vizinhanças da transição de Mott. Sugerimos que uma desordem efetiva dependente da interação é uma característica comum a todos os sistemas de Mott desordenados. Estudamos também como os efeitos bem conhecidos das oscilações de longo alcance de Friedel são afetados por fortes correlações eletrônicas. Primeiramente, mostramos que sua amplitude e alcance são consideravelmente suprimidos em líquidos de Fermi fortemente renormalizados. Posteriormente, investigamos o papel dos espalhamentos elásticos e inelásticos na presença dessas oscilações. Em geral, nossos resultados analíticos mostram que um papel proeminente das oscilações de Friedel é relegado a sistemas fracamente interagentes. Abordamos, por m, os efeitos das interações sobre o isolante de Anderson em uma dimensão. Construímos a função de escala ß (g) e mostramos que a escala de "crossover" g *, que marca a transição entre o regime ôhmico e o localizado da condutância, é renormalizada pelas interações. Como consequência, embora não haja a emergência de estados verdadeiramente estendidos, o regime ôhmico de g estende-se agora por uma região consideravelmente maior do espaço de parâmetros. / Abstract: Disordered strongly correlated electronic systems have two basic routes towards localization underlying the destruction of the metallic state: the Mott route (driven by electron-electron interaction) and the Anderson route (driven by disorder). In this thesis, we study how these two mechanisms compete in the metallic phase, and also how they change the critical behavior of the system, within a generalization to the disordered case of the Brinkman-Rice scenario for the Mott transition. We investigate the effects of weak to moderate disorder on the Mott metal-insulator transition at T = 0 in two dimensions. For sufficiently weak disorder, the transition retains the Mott character, as signaled by the vanishing of the local quasiparticle weights Zi and strong disorder screening at criticality. In contrast to the behavior in d = 8, here the local spatial fluctuations of quasiparticle parameters are strongly enhanced in the critical regime, with a distribution function P(Z) ~ Z a-1 and a --> 0 at the transition. This behavior indicates the robust emergence of an electronic Griffiths phase preceding the MIT, in a fashion surprisingly reminiscent of the " Infinite Randomness Fixed Point" scenario for disordered quantum magnets. As an immediate consequence of these new features introduced by disorder, we have that the electronic states close to the Fermi energy become more spatially homogeneous in the critical region, whereas the higher energy states show the opposite behavior: they display enhanced spatial inhomogeneity precisely in the close vicinity to the Mott transition. We suggest that such energy-resolved disorder screening is a generic property of disordered Mott systems. We also study how well-known effects of the long-ranged Friedel oscillations are affected by strong electronic correlations. We first show that their range and amplitude are signifficantly suppressed in strongly renormalized Fermi liquids. We then investigate the interplay of elastic and inelastic scattering in the presence of these oscillations. In the singular case of two-dimensional systems, we show how the anomalous ballistic scattering rate is conned to a very restricted temperature range even for moderate correlations. In general, our analytical results indicate that a prominent role of Friedel oscillations is relegated to weakly interacting systems. Finally, we discuss the effects of correlations on the Anderson insulator in one dimension. We construct the scaling function ß(g) and we show that the crossover scaling g*, which marks the transition between the ohmic and the localized regimes of the conductance, is renormalized by the interactions. As a consequence, we show that, although truly extend states do not emerge, the ohmic regime covers now a considerably larger region in the parameter space. / Doutorado / Física da Matéria Condensada / Doutor em Ciências

Orientador: Maurice de Koning / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-13T12:16:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CarvajalJara_DiegoAlejandro_M.pdf: 4649880 bytes, checksum: d014cd5c835938e4643e478fa70353be (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Recentemente tem sido proposta a existência de uma transição líquido-líquido em substâncias puras com o propósito de explicar alguns comportamentos anômalos como os incrementos de funções resposta (compressibilidade isotérmica, coeficiente de expansão térmica, calor específico) ao diminuir a temperatura de um líquido. A existência deste tipo de transição foi demostrada experimentalmente para o fósforo por dispersão de raios X, e através de simulações atomísticas ou de primeiros princípios para a água, o silício, o carbono, etc. A compreensão detalhada deste tipo de transição está intimamente relacionada à questão fundamental de quais fatores físicos controlam as propriedades de um líquido, e portanto o estudo desta é de grande importância para o desenvolvimento de novas tecnologias, a síntese de novos materiais e o controle de suas propriedades. Neste trabalho realizamos simulações atomísticas sobre um sistema de 1152 partículas de Gálio submetidas a um potencial semi-empírico MEAM, com condições periódicas de contorno. Com estas simulações procuramos uma transição líquido-líquido no Gálio através de um processo de eliminação de três teorias. Inicialmente mostramos que o limite de metaestabilidade do líquido super-aquecido tem um comportamento monótono decrescente no plano de fase P-T. Posteriormente nosso sistema apresenta histerese, uma descontinuidade no volume, estruturas locais diferentes, duas fases que fluem, e um calor latente característico de uma transição de fase de primeira ordem. Por todas estas razões concluímos que o sistema simulado apresenta um transição líquido-líquido de primeira ordem. Adicionalmente foram realizadas compressões e expansões isotérmicas para temperaturas diferentes, observando que estes processos também apresentam histerese e que ela diminui com o aumento da temperatura, indicando assim a possível existência de um segundo ponto crítico e a finalização da transição líquido-líquido. Finalizamos o trabalho com a obtenção e a caracterização de uma possível nova fase cristalina do Gálio cuja estrutura ainda não tem sido obtida experimentalmente. Esta fase foi obtida por casualidade durante o estudo da existência de uma transição líquido-líquido no Gálio ao tencionar o Gálio a -1.6GPa. Sua estrutura é do tipo ortorrômbica com uma simetria Cmcm (grupo espacial 63) e sua principal diferença do Gálio-I é a orientação dos dímeros de Gálio, que nesta nova fase estão dispostos paralelamente. Simulações por DFT mostraram que esta nova fase é metaestável a pressão nula e chega a ser estável a pressões negativas abaixo de ~ 1.5GPa. / Abstract: Recently, the existence of a liquid-liquid transition in pure substances has been proposed as an explanation of anomalous behaviors such as the increase of response functions (isothermal compressibility, coefficient of thermal expansion, specific heat) with decreasing temperature displayed by some liquids. The existence of this type of transition has been demonstrated experimentally for phosphorous by X-ray diÿraction, and through atomistic simulations for water, silicon and carbon. The detailed understanding of this type of transition is closely related to the fundamental question of which physical factors control the properties of a liquid. Therefore, the study of this phenomenon is of great importance for the development of new technologies, the synthesis of new materials and the control of their properties. In this work, we carry out a series of atomistic simulations of a system containing 1152 Gallium atoms described by a semi-empirical Modified Embedded-Atom Model subject to periodic boundary conditions. By means of these simulations we search for a liquid-liquid transition in Gallium by means of a process of elimination of three theories. Initially we show that the limit of metastability of the superheated liquid has a decreasing monotonous behavior in the pressure-temperature phase diagram. Subsequently, our system presents hysteresis, a discontinuity in volume, two phases that have different local atomic structures and display diffusion, and a latent heat, all characteristic of a first-order phase transition. For all these reasons we conclude that the simulated system presents a liquid-liquid phase transition of first-order in the supercooled regime. In addition, we carried out several simulations of isothermal compressions and expansions for different temperatures. These results also show hysteresis although it is found to decrease with increasing temperature, thus indicating the possible existence of a second critical point at which the liquid-liquid transition ends. We finish our studies with the discovery and characterization of a crystalline phase of Gallium whose structure has not been observed experimentally. This phase was obtained by chance during the study of the existence of a liquid-liquid transition in Gallium under tension of -1.6GPa. Its structure is of the orthorhombic type with Cmcm symmetry (space group 63). Its main difference with respect to the Gallium-I phase is that in the new phase the Gallium dimers are disposed in a parallel fashion. Subsequent DFT simulations show that this new phase is metastable at zero pressure and predict it to become stable with respect to Gallium-I arrives at negative pressures below ~1.5GPa. / Mestrado / Física da Matéria Condensada / Mestre em Física

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-01-04T10:52:29Z No. of bitstreams: 1 ronnyalexliboriodossantos.pdf: 1083029 bytes, checksum: 591670fd22a17e09f5f6fd62b4c3da02 (MD5) / Approved for entry into archive by Diamantino Mayra (mayra.diamantino@ufjf.edu.br) on 2017-01-31T10:32:44Z (GMT) No. of bitstreams: 1 ronnyalexliboriodossantos.pdf: 1083029 bytes, checksum: 591670fd22a17e09f5f6fd62b4c3da02 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-31T10:32:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ronnyalexliboriodossantos.pdf: 1083029 bytes, checksum: 591670fd22a17e09f5f6fd62b4c3da02 (MD5) Previous issue date: 2016-09-19 / Esse trabalho tem como objetivo analisar a influência da adaptação discente sobre o fracasso escolar do 6º ano do Ensino Fundamental (EF) da Escola Estadual Geógrafo Milton Santos (EEGMS) pertencente à Coordenadoria Distrital 03 da rede estadual de ensino do Amazonas. A adaptação discente durante as transições entre os ciclos escolares constituiu o recorte entre as causas do fracasso escolar para nortear as análises desse problema entre os alunos que ingressam no 6º ano do EF. O fracasso escolar foi materializado no trabalho pelos índices de reprovações dos últimos quatro anos (2010 a 2014), que deram a dimensão do problema dentro do cenário educacional brasileiro. Tais percentuais, por conseguinte, serviram como indícios dos possíveis problemas que acometem os alunos durante seu ingresso no 6º ano do EF. Assim, a seguinte pergunta direcionou o estudo: quais os principais problemas acarretados pelo processo de transição dos alunos do 5º para o 6º ano do EF na escola EEGMS? A metodologia utilizada para a execução da pesquisa tem uma abordagem qualitativa e foi realizada a partir de um estudo de caso. A pesquisa contou com instrumentos de coleta de dados a partir de entrevistas semiestruturadas, análise documental e pesquisa bibliográfica, a qual apresentou o posicionamento de autores que discutem a adaptação discente, a transição entre os ciclos escolares e o fracasso escolar. Tal processo deu suporte para as análises da adaptação discente sobre o fracasso escolar no 6º ano do EF, considerando o processo de transição entre os ciclos. O resultado da pesquisa serviu de aporte para a construção de um Plano de Ação Educacional, que visa ajudar a escola investigada a diminuir o impacto das transições escolares, principalmente em relação ao início dos anos finais do EF, pois esses impactos têm reflexo direto na continuidade e na conclusão da trajetória escolar dos alunos. / This study aims to examine the influence of student adaptation in school failure of the 6th grade of Elementary School (EF) from Escola Estadual Geógrafo Milton Santos (EEGMS) wich belongs to the District Coordination 03 of the state of Amazonas education system. Student’s adaptation during transitions between school cycles were the cut between the causes of school failure to guide the analysis of this problem among students entering the 6th grade of Elementary School (EF). School failure was embodied in work by failing rates of the last four years (2010-2014) which gave the size of the problem within the Brazilian educational scenario. These percentages therefore served as evidence of the possible problems that affect students for their entry in the 6th grader of Elementary School (EF). The question that guided the study: What are the main problems posed by the transition from the 5th to the 6th grades students from Elementary School at school EEGMS? The methodology used to conduct the research has a qualitative approach and was carried out from a case study. The research included data collection instruments from semi-structured interviews, document analysis and literature, which presented the position of authors who discuss student adaptation, the transition between school cycles and school failure. This process gave support for the analysis of student adaptation of school failure in the 6th grade of Elementary School considering the process of transition between cycles. The survey results served as a contribution to the construction of an Educational Action Plan, which aims to help the investigated school to reduce the impact of school transitions, especially from the beginning of the final years of the Elementary School, since these impacts have a direct impact on continuity and completion of school life of students.

Neste trabalho realizo uma adaptação do método de Ma, Dasgupta e Hu para o estudo e caracterização das transições de fase quânticas, induzidas por um campo transverso, em cadeias XY de spins 1/2, unidimensionais e aperiódicas, no espírito da adaptação correspondente para cadeias XXZ. O presente trabalho determina de forma analítica uma série de expoentes críticos associados às transições ferro-paramagnéticas do sistema, e dá pistas quanto à natureza das estruturas presentes no estado fundamental. Os resultados são então testados pelo emprego da técnica de férmions livres, da análise de nite size scaling e, no limite de Ising, de resultados extraídos do mapeamento do problema em uma caminhada aleatória. / We employ an adaptation of the Ma, Dasgupta, Hu method in order to analyze the quantum phase transition, induced by a transversal magnetic eld, at spin-1/2 aperiodic XY chains, in analogy to the corresponding adaptation for XXZ chains. We derive analytical expressions for some cri tical exponents related with the ferro-paramagnetic transitions, and shed light onto the nature of the ground state structures. The main results obtained by this approach were tested by the free-fermion method, nite-size scaling analyses and, at the Ising limit of the model, by using results derived from a mapping to a random-walk problem.

Transições de fase termodinâmicas são usualmente estudadas por meio do ensemble canônico e estão associadas a sistemas macroscópicos. Entretanto, tem-se tornado cada vez mais frequente e importante o estudo de sistemas físicos pequenos, cujos alcances característicos das interações equivalem aos tamanhos dos sistemas. Nestes casos pode haver inequivalência entre grandezas físicas obtidas nos ensembles canônico e microcanônico. Encontramos inúmeros exemplos destes sistemas em diversas áreas da Física. Na área de matéria condensada temos, por exemplo, o modelo Blume-Capel com interações de alcance infinito. Neste modelo as soluções exatas canônica e microcanônica são inequivalentes. Este modelo é investigado nesta tese por meio de um ensemble interpolante, conhecido como gaussiano estendido, como uma aplicação teórica preliminar. Adicionalmente, empregamos o arcabouço mecânico-estatístico no estudo de certas biomoléculas com ampla importância biológica: proteínas. Atualmente o estudo do comportamento termodinâmico destas moléculas tem ficado restrito quase que exclusivamente a abordagem via ensemble canônico. Neste trabalho analisamos os resultados da etapa microcanônica de simulações multicanônicas procurando obter aspectos físicos de biomoléculas como os domínios Src SH3 (pdb: 1NLO) e as Príons humanas (pdb: 1HJM). Caracterizamos com esta abordagem as transições de fase de enovelamento e de agregação destes sistemas. Os resultados obtidos são interpretados à luz da termoestatística microcanônica, oferecendo um ponto de vista fenomenológico alternativo à abordagem usual. / Thermodynamic phase transitions are usualy studied by the canonical ensemble and they are associated to macroscopic systems. However, it is becoming more frequent and important the study of small physical systems: whose characteristic interaction-lengths are equivalent to system sizes. In these cases there can happen inequivalences among quantities computed im the canonical and microcanonical ensembles. There are inumerous examples of that systems in various areas of physics. In the field of condensed matter there is for instance the Blume-Capel model with infinite-range interactions. The canonical and microcanonical exact solutions of this model are inequivalents. That model is investigated on this thesis through an interpolating ensemble, known as the extended gaussian, as a preliminar theoretical application. Additionally, we have employed the statistic-mechanical framework to study some biomolecules of large biological interest: proteins. Nowadays the study of the thermodynamic behavior of that molecules has been restricted almost only to the canonical approach. However, in this work we have analysed by the microcanonical step of multicanonical simulations the physical aspects of biomolecules as the domain Src SH3 (pdb: 1NLO) and the human Prions (pdb: 1HJM). Thus, we characterize with this approach the phase transitions of folding and aggregation of that systems. The results obtained are interpretated under the light of the microcanonical thermostatistics, offering an alternative phenomenological viewpoint.

Desenvolvemos dois modelos estatísticos para água, nos quais diferentes aspectos de sua estrutura são considerados. O modelo geométrico permite diferentes números de coordenação. Em uma aproximação de campo médio mostramos que sob pressão o modelo apresenta linha de coexistência entre fases de baixa e alta densidade, e ponto crítico. A entropia das ligações de hidrogênio tem papel fundamental na definição da inclinação da linha de coexistência. O comportamento do modelo pode estar realcionado como segundo ponto crítico da água super resfriada e com transições líquido-líquido em geral.O modelo da água quadrada é uma versão térmica do modelo do gelo, no qual considera-se a direcionalidade das ligações de hidrogênio. O modelo foi estudado na rede de Bethe e através de simulações de Monte Carlo em três situações diferentes: para a água pura e na presença de solutos polares e apolares. A água quadrada pura não apresenta transição de fase. No modelo para solvente com solutos apolares, medidas de frequência relativa de ligações e do tempo de correlação mostram que o modelo apresenta estruturação da camada de hidratação. Medidas de correlação temporal no modelo de Ising mostram comportamento oposto. Em um estudo preliminar para uma solução com solutos que realizam ligações de hidrogênio não conseguimos encontrar diagramas de coexistência com círculo fechado, para o conjunto de parâmetros utilizados, possivelmente devido à ausência de buracos. / We have developed two statistical models for water in which different features of water structure are considered. In the geometrical model different coordination numbers are present and the model allows for translational disorder. A mean-field treatment shows that under pressure the model exhibits phases of different densities and a coexistence line ending in a critical point. Entropy of the hydrogen network plays an essential role in defining the slope of the coexistence line. The model behavior might be related with the second critical point in supercooled water and to liquid-liquid transitions in general. The square water model is a thermal version of the ice model, and takes into account the directionality of the hydrogen bonds. The model was studied on a Bethe lattice and through Monte Carlo simulations, for three different situations: as pure water and in the presence of polar and apolar solutes. Pure square water does not present a phase transition. In the presence of apolar solutes, first shell square water presents ordering, as shown from comparison of relative frequency of bonds, as well as from study of time correlations. The latter was shown to present opposite behavior in case of an Ising system. In a preliminary study for a solution of hydrogen bonding solutes we were unable to find a closed loop for the sets of parameters chosen. Vacancies might need to be included.

Made available in DSpace on 2014-06-12T18:02:03Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo4132_1.pdf: 2797653 bytes, checksum: 27180e30e0a15ede81873b5001d528e0 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2008 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Nesta Tese, são investigados dois temas de interesse atual, o transporte de partículas brownianas interagentes e as transições de fase em sistemas magnéticos quânticos. No primeiro, o transporte de partículas brownianas interagentes sujeitas a um potencial de substrato do tipo catraca foi investigado numericamente através da dinâmica de Langevin. Medidas da corrente de partículas, excitadas por uma força externa senoidal, foram analisadas como função da amplitude (A) e frequência (w) da força externa, do número de ocupação dos poços de potencial (n) e do ruído térmico (T). Em temperatura nula no regime adiabático, múltiplas inversões de corrente ocorrem em função de n, devido ao movimento das partículas que ficam menos presas em um potencial efetivo, o qual não preserva a simetria do potencial original devido à influência de uma certa fração de partículas efetivamente presas ao potencial. Observa-se, também, que o aumento da amplitude promove a deslocalização gradual das partículas presas, alterando a simetria do potencial efetivo, induzindo n¡1 oscilações (inversões) da corrente de partículas para um valor de n > 1. No regime de altas temperaturas, inversões de corrente são observadas pela ativação térmica das partículas efetivamente presas ao potencial, restabelecendo a sua simetria original e o movimento na sua direção mais suave. No regime de frequências moderadas, a corrente de partículas apresenta um comportamento discretizado em função da amplitude externa, sendo os intervalos ou degraus de corrente dependentes da densidade de partículas. Por fim, o efeito conjunto de altas temperaturas e altas frequências induz o movimento na direção mais íngreme do potencial, invertendo novamente o sentido da corrente de partículas. No segundo tema, foi investigada a criticalidade da cadeia quântica de spins Ising submetida a campo transverso com interações competitivas diluídas entre segundos vizinhos, em T = 0. O parâmetro k = ¡J2=J1 mede a razão entre os acoplamentos ferromagnéticos entre primeiros vizinhos (J1) e os antiferromagnéticos entre segundos vizinhos (J2), e o parâmetro e mede a diluição (desordem) entre acoplamentos entre segundos vizinhos. O caso e = 0 corivresponde ao modelo Ising puro em campo transverso e o caso e = 1 corresponde ao modelo ANNNI (Axial Next Nearest Neighbor Ising Model) em campo transverso. Ambos possuem a mesma classe de universalidade do modelo Ising clássico bidimensional. Foi investigado através da técnica de Monte Carlo quântico, o efeito da desordem sobre a criticalidade deste sistema. A técnica empregada consiste na combinação de um algoritmo de cluster em tempo imaginário contínuo adaptado para tratar interações competitivas que emprega o formalismo de Suzuki-Trotter que mapeia o sistema quântico d dimensional em um sistema clássico correspondente em d +1 dimensões, com interações anisotrópicas e com a desordem congelada em uma das direções. Foram calculados os expoentes dinâmicos z e o expoente do comprimento de correlação n no regime de competições fracas k = 0:1 em função de e , utilizando-se o comportamento de escala de tamanho finito anisotrópico apropriado para este sistema. Os resultados obtidos indicam uma mudança da criticalidade quântica do sistema induzida pela desordem entre os acoplamentos, revelando que esta é relevante para este sistema. Outro modelo magnético quântico estudado foi o modelo de Heisenberg anisotrópico de spin 1=2, definido na rede hierárquica do tipo diamante com p conexões. Neste caso, foi usada a técnica do grupo de renormalização no espaço real, com fator de escala b=2, dentro da aproximação de Migdal- Kadanoff para sistemas quânticos. Uma relação de recorrência para a magnetização local foi obtida relacionando os valores dos spins internos à rede na geração n com os valores dos spins externos na geração n¡1. Os expoentes críticos b foram calculados nos pontos fixos instáveis do tipo Ising e Heisenberg em função da dimensão fractal da rede

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The present work studies inverse transitions by using two spin glass models: the infinite-range fermionic Ising spin glass (FISG) in the presence of a transverse magnetic field ¡ and Hopfield fermionic Ising spin glass (HFISG) model with a ¡ field. In these models, the spin are written in terms of fermionic operators. In that case, there are four possible eigenvalues of the operator Sz i , two of them non-magnetic. The problem for both models is expressed in the path integral formalism with Grassmann variables. Particularly, the FISG and HFISG models are analysed in the Grand Canonical ensemble, which allows changing the average number occupation of fermions per site by adjusting the chemical potential μ, which is a magnetic dilution mechanism. The Grand Canonical Potential is obtained within the static approximation with replica symmetry and one-step replica symmetry breaking schemes. Firstly, the highly frustrated FISG model is studied. Essentially, for ¡ = 0, a first order inverse transition arises with the increase of μ (dilution). As a consequence, the inverse transitions can be studied under the effect of quantum fluctuations when a transverse magnetic field ¡ is turned on. As main result, it is shown that quantum fluctuations destroy the inverse transitions. Secondly, the role of frustration as ingredient for a model to present naturally inverse transitions is checked by the HFISG model, which allows interpolating from trivial randomness to a highly frustrated regime. In fact, it is shown that for ¡ = 0 and high values of μ, any frustration level presents a inverse transition. Finally, the introduction of the ¡ field in the HFISG model allows to study how the simultaneous adjusting of quantum fluctuations and the level of frustration affects the inverse transition in this model. As a result, it is suggested that the interplay between the dilution and the presence of a frustrated phase has an important role inverse transitions producing. In addition, when the effects of quantum fluctuations are introduced by ¡, the role of dilution seems to be weakened. As a consequence, the inverse transition is destroyed in HFISG model. / O presente trabalho estuda as transições inversas utilizando dois modelos vidro de spin: o modelo de alcance infinito vidro de spin de Ising fermiônico (VSIF) com campo magnético transverso ¡ e o modelo Hopfield vidro de spin Ising fermiônico (HVSIF) com ¡. Nestes modelos, os spins são escritos em termos de operadores fermiônicos. Nesse caso, há quatro autovalores possíveis para o operador Sz i , dois deles não magnéticos. Ambos os modelos são expressos em termos do formalismo das integrais de caminho fermiônicas com variáveis de Grassmann. Particularmente, os modelos VSIF e HVSIF são analisados no ensemble Grão Canônico, que permite variar o número médio de ocupação de férmions por sítio através do ajuste do potencial químico μ. O Potencial Grão Canônico é obtido por meio das soluções com simetria de réplicas e com um passo de quebra de simetria de réplicas utilizando a aproximação estática. Os resultados obtidos a partir dos modelos VSIF e HVSIF podem ser resumidos de acordo com a seguinte ordem: primeiramente, o modelo altamente frustrado VSIF é estudado. Essencialmente, para ¡ = 0, há o surgimento de transição de primeira ordem inversa para valores de μ, que é um mecanismo de diluição magnética. Consequentemente, as transições inversas puderam ser estudadas sob o efeito de flutuações quânticas quando um campo magnético transverso é introduzido nesse modelo. Como resultado principal, é mostrado que flutuações quânticas destroem as transições inversas no modelo VSIF. Em segundo lugar, o papel da frustração como ingrediente para um modelo apresentar naturalmente transições inversas é checado pelo modelo HVSIF, o qual permite analisar diversos regimes de frustração. De fato, é mostrado no modelo HVSIF que independentemente do nível de frustração, sempre há uma transição inversa para valores altos de μ. Finalmente, a introdução do campo ¡ no modelo HVSIF permite estudar de que forma o ajuste simultâneo de flutuações quânticas e intensidade do nível de frustração afetam as transições inversas nesse modelo. Como resultado, sugere-se que a relação entre diluição e a presença de uma fase frustrada tem um importante papel na produção de transições inversas. Em adição, quando efeitos de flutuações quânticas são introduzidas pelo ¡, o papel da diluição parece ser enfraquecido. Nesse caso, as transições inversas são destruídas no modelo HVSIF.

Orientador: Eduardo Miranda / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-09-01T08:41:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Almeida_DalsonEloy_D.pdf: 2470369 bytes, checksum: 93d3b945f62f374cfd686217575dda95 (MD5) Previous issue date: 2017 / Resumo: Nesta tese estudamos a relação entre antiferromagnetismo e supercondutividade em pnictídeos à base de ferro. Este estudo será feito através da análise de uma energia livre de Ginzburg-Landau de parâmetros de ordem acoplados que será derivada de um modelo microscópico. Em particular, estamos interessados em saber se a transição entre os estados ordenados é de primeira ordem ou se as duas ordens podem coexistir. Para o caso de supercondutividade convencional as duas fases puras nunca coexistem. Entretanto, quando a supercondutividade é não-convencional e a condição de nesting perfeito não é satisfeita, pode haver um regime intermediário de coexistência microscópica das duas ordens. Nesta nova fase termodinâmica, as simetrias de rotação no espaço de spins, de reversão temporal e U(1) são quebradas simultânea e localmente. Logo, os canais de supercondutividade singleto e tripleto se misturam quanticamente. Em outras palavras, uma componente tripleto secundária do estado supercondutor é gerada. Os diagramas de fases do sistema são apresentados e analisamos também como flutuações magnéticas, acima da temperatura de Néel pura, afetam a temperatura de transição tripleto. Investigamos também o efeito da magnetização alternada no efeito Josephson, i.e., na supercorrente que flui através de uma junção entre dois supercondutores na fase de coexistência. Por fim, mas não menos importante, estudamos o efeito de proximidade em uma interface entre um supercondutor e um antiferromagneto. Veremos que os pares de Cooper podem penetrar a região magnética e em consequência, uma componente tripleto é induzida próximo da interface / Abstract: In this thesis, we study the interplay between antiferromagnetism and superconductivity in iron pnictides. This study will be done analyzing a free energy of coupled order parameters which will be derived from a microscopic model. In particular, we are interested if the phase transition between the ordered states is first order or if the two orders can coexist. For the case of conventional superconductivity, the two phases cannot coexist. However, when superconductivity is unconventional and the perfect nesting condition is not satisfied, there can exist an intermediary state of microscopic coexistence of the two orders. In this new thermodynamic phase, spin rotation, time reversal and U(1) symmetries are simultaneously and locally broken. Therefore, the singlet and triplet superconductivity channels are quantum mechanically mixed. In other words, a secondary triplet component is generated. The phase diagrams of the system are presented and we also analyze the effect of magnetic fluctuations above the pure Néel temperature on the triplet temperature transition. We also investigate the effects of the staggered magnetization on the Josephson effect, i.e., on the supercurrent that flows through a junction of two superconductors in the coexistence phase. Last, but not least, we study the proximity effect at an interface between a superconductor and an antiferromagnet. We will see that the Cooper pairs can penetrate the magnetic region and consequently a triplet component is induced near the interface / Doutorado / Física / Doutor em Ciências / 140834/2013-3 / 2342/15-4 / CNPQ / CAPES / BEX

Um dos modelos mais usados para descrever problemas de planejamento probabilístico, i.e., planejamento de ações com efeitos probabilísticos, é o processo de decisão markoviano (Markov Decision Process - MDP). Soluções tradicionais são baseadas em programação dinâmica, sendo as mais ecientes aquelas baseadas em programação dinâmica em tempo real (Real-Time Dynamic Programming - RTDP), por explorarem somente os estados alcançáveis a partir de um dado estado inicial. Por outro lado, existem soluções ecientes baseadas em métodos de busca heurística em um grafo AND/OR, sendo que os nós AND representam os efeitos probabilísticos das ações e os nós OR representam as escolhas de ações alternativas. Tais soluções também exploram somente estados alcançáveis a partir de um estado inicial porém, guardam um subgrafo solução parcial e usam programação dinâmica para a atualização do custo dos nós desse subgrafo. No entanto, problemas com grandes espaços de estados limitam o uso prático desses métodos. MDPs fatorados permitem explorar a estrutura do problema, representando MDPs muito grandes de maneira compacta e assim, favorecer a escalabilidade das soluções. Neste trabalho, apresentamos uma análise comparativa das diferentes soluções para MDPs, com ênfase naquelas que fazem busca heurística e as comparamos com soluções baseadas em programação dinâmica assíncrona, consideradas o estado da arte das soluções de MPDs. Além disso, propomos um novo algoritmo de busca heurística para MDPs fatorados baseado no algoritmo ILAO* e o testamos nos problemas da competição de planejamento probabilístico IPPC-2011. / One of the most widely used models to describe probabilistic planning problems, i.e., planning of actions with probabilistic eects, is the Markov Decision Process - MDP. The traditional solutions are based on dynamic programming, whereas the most ecient solutions are based on Real-Time Dynamic Programming - RTDP, which explore only the reachable states from a given initial state. Moreover, there are ecient solutions based on search methods in a AND/OR graph, where AND nodes represent the probabilistic eects of an action and OR nodes represent the choices of alternative actions. These solutions also explore only reachable states but maintain the parcial subgraph solution, using dynamic programming for updating the cost of nodes of these subgraph. However, problems with large state spaces limit the practical use of these methods. Factored representation of MDPs allow to explore the structure of the problem, and can represent very large MDPs compactly and thus improve the scalability of the solutions. In this dissertation, we present a comparative analysis of dierent solutions for MDPs, with emphasis on heuristic search methods. We compare the solutions which are based on asynchronous dynamic programming which are also considered the state of the art. We also propose a new factored algorithm based on the search algorithm ILAO*. It is also tested by using the problems of the International Probabilistic Planning Competition IPPC-2011.