Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Química, Programa de Pós-Graduação em Química, 2017. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2017-10-18T16:03:23Z No. of bitstreams: 1 2017_SaraFigueirêdodeAlcântaraMorais.pdf: 7456114 bytes, checksum: 216062db65ae23627a61a169f73fe0d5 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2017-10-24T12:18:32Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_SaraFigueirêdodeAlcântaraMorais.pdf: 7456114 bytes, checksum: 216062db65ae23627a61a169f73fe0d5 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-24T12:18:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_SaraFigueirêdodeAlcântaraMorais.pdf: 7456114 bytes, checksum: 216062db65ae23627a61a169f73fe0d5 (MD5) Previous issue date: 2017-10-24 / A possibilidade de investigação de reações em condições adversas tem revelado propriedades exóticas de muitas reações, a priori, bem estabelecidas em química. Uma abordagem que tem ganho destaque para explicação desses fenômenos é a teoria do tunelamento quântico. Neste trabalho, algumas dessas reações foram revisitadas sob uma nova abordagem: a dos efeitos cooperativos e mudanças de molecularidade, para elucidar os mecanismos envolvidos nesses processos reativos. Assim, ao longo desses estudos, foi demonstrado, por meio dessa proposta alternativa, que o mecanismo do rearranjo de metil-hidroxicarbeno e hidroxicarbeno, em temperaturas ultrabaixas, é expressivamente favorável quando ocorre bimolecularmente em relação ao unimolecular, já estabelecido. Verificou-se que a barreira associada ao processo de transferência protônica na formação de agregados de (HF)n, diminui com o número de moléculas no agregado. Demonstrou-se o efeito explícito e implícito do solvente no equilíbrio aldo-enólico e a inevitável participação do solvente para a transferência protônica, o qual proporciona o equilíbrio e a consequente mudança de molecularidade do processo. Analisou-se a influência das ligações de hidrogênio na estabilidade dos LIs estudados e a sua capacidade de captura de CO2 e, baseado nesses dados realizou-se o design de um LI verde, que apresentou um bom potencial de capacidade quimissortiva de CO2. Através de análises NBO e QTAIM, para os sistemas estudados, foi observado um aumento geral na energia de deslocalização com o aumento de molecularidade no processo, devido aos efeitos cooperativos. E foi observado, ainda, que a estabilidade eletrônica, conferida pelos efeitos cooperativos, corrobora as tendências observadas pelos perfis cinéticos e termoquímicos dos processos. Constatou-se também que a possibilidade de tunelamento é remota para os casos estudados, visto que o caminho em que o tunelamento ocorreria não representa cineticamente os processos. Foi demonstrado que os efeitos cooperativos não podem ser negligenciados no estudo de reações químicas, pois tais efeitos podem afetar drasticamente o mecanismo e, consequentemente, as interpretações acerca do curso de uma reação química. Finalmente, para as reações estudadas, os efeitos de cooperatividade se mostraram mais adequados à elucidação desses fenômenos, por apresentar menores barreiras energéticas e maiores energias de estabilização eletrônica. / The possibility of investigate chemical reactions under adverse conditions has been uncovered exotic properties of many reactions, a priori, well established in chemistry. The quantum tunneling theory approach has gained prominence for this phenomena explanation for ultracold temperature. In this work, some of these reactions was revisited, under a new approach: the cooperative effects and molecularities changes, to elucidate these reactive processes mechanisms. Thus, throughout these studies, was demonstrate, by this alternative proposal, that methylhydroxycarbene and hydroxycarbene rearrangements mechanism, in ultracold temperatures, was expressive favored when the rearrangemente is bimolecular instead of unimolecular, already established. It was verified that energetic barrier of protonic transfer process in the (HF)n aggregates formation decreases with increase of molecules number in aggregate. It was demonstrated the implicit and explicit solvent effect of aldo-enolic equilibrium, and the inevitable solvent participation on protonic transference, which provides the equilibrium and consequently the changes of the molecularity of the process. Analyzed the hydrogen bonds influence in the ionic liquid stability and the CO2 capture capacity by these systems; and based on these data, a green ionic liquid design was realized which show major potential to CO2 chemisorptive capacity. Through NBO and QTAIM analyses, for studied systems, it was observed a general increase of delocalization energy and molecularity of these process, due the cooperative effects. Was still observed that electronic stability, set by the cooperative effects, corroborates the observed trends on kinect and thermodynamic profiles of theses process. It was found too that the tunneling possibility it is remote for studied cases, since the pathway which tunneling would occur does not represent kinetically theses process. It was demonstrated that cooperative effects can not be neglected in study of the chemical reactions, because such effects can drastically affect the mechanism, and consequently, the interpretations about the chemical reaction process. Finally, for the studied reactions, the cooperative effects showed an approach more adequate for these phenomena elucidation, once it presents lower energetic barriers and highest stabilization electronic energies.

Orientador: Antonio Carlos Ferreira Seridonio / Banca: Devaney Ribeiro do Carmo / Banca: Guillermo Gerardo Cabrera Oyarzun / Resumo: Neste trabalho investigou-se teoricamente a densidade local de estados (LDOS) sondada por uma ponta de STM de metais hospedando um átomo adsorvido e uma impureza subsuperficial. Modelamos o sistema por meio do Hamiltoniano de Anderson de duas impurezas. Utilizando-se do procedimento da equação de movimento nas funções de Green, derivamos expressões analíticas para a LDOS de dois tipos de hospedeiro: uma superfície metálica e um fio quântico. A LDOS revela oscilações de Friedel e interferência Fano como função da posição da ponta. Essas oscilações dependem fortemente da dimensão do hospedeiro. Encontramos que os números de onda de Fermi dependentes do spin dão origem a batimentos quânticos spin-polarizados na LDOS. Embora a LDOS da superfície mostre um padrão de batimentos amortecidos, ela possui um comportamento oposto no fio quântico. Devido a ausência de amortecimento, o fio opera como um filtro de spins espacialmente resolvido com elevada eficiência. / Abstract: We theoretically investigate the local density of states (LDOS) probed by an STM tip of ferromagnetic metals hosting a single adatom and a subsurface impurity. We model the system via the two-impurity Anderson Hamiltonian. By using the equation of motion with the relevant Green's functions, we derive analytical expressions for the LDOS of two host types: a surface and a quantum wire. The LDOS reveals Friedel-like oscillations and Fano interference as a function of the STM tip position. These oscillations strongly depend on the host dimension. Interestingly, we find that the spin-dependent Fermi wave numbers of the hosts give rise to spin-polarized quantum beats in the LDOS. Although the LDOS for the metallic surface shows a damped beating pattern, it exhibits the opposite behavior in the quantum wire. Due to this absence of damping, the wire operates as a spatially resolved spin filter with a high efficiency. / Mestre

Orientador: Bruto Max Pimentel Escobar / Coorientador: José Tadeu Teles Lunardi / Banca: Diogenes Galetti / Banca: Antônio Marcos Batista / Resumo: Nesta dissertação apresentaremos uma revisão sobre as definições de tempos de tunelamento no contexto da Mecânica Quântica não-relativíıstica mais discutidas na literatura; proporemos uma generalização relativística para uma delas e compararemos nossos resultados com aqueles já conhecidos / Abstract: In this dissertation we show a review about the most discussed definitions of quantum tunelling times in the context of Nonrelativistic Quantum Mechanics, we propose a relativistic generalization for one of them and compare our results with those well-known ones / Mestre

Orientador: Diógenes Galetti / Banca : Bruto Max Pimentel Escobar / Banca: Frederico Firmo de Souza Cruz / Resumo: É sabido que fenômemos de tunelamento quântico podem ocorrer em moléculas e núcleos atômicos. De forma geral, um aspecto importante do estudo desses processos consiste em entender como o tunelamento é afetado pela presença de acoplamentos do grau de liberdade associado ao tunelamento com graus de liberdade adicionais do restante do sistema físico. No caso que estudamos, referente a probabilidade de tunelamento na molécula de malonaldeído, a constatação dessa probabilidade se dá pela presença do desdobramento dos dois primeiros níveis de energia do átomo de hidrogênio associado ao tunelamento. O agente modificador do desdobramento dos níveis associado ao acoplamento, no nosso caso, é a massa efetiva. / It is well known that quantum tunneling phenomena can occur in molecules as well as in atomic nuclei. In general, an important aspect of the study of those processes is to understand how the tunneling is a ected by the presence of a coupling between the tunneling degree of freedom with additional degrees of freedom associated to the rest of the physical system. In our study, concerning the tunneling probability in the malonaldehyde molecule, that probability is veri ed by the rst energy doublet splitting associated to the tunneling atom - hydrogen - in the molecule. The energy levels splitting change due to the coupling is seem to be embodied in the e ective mass. / Mestre

Orientador: Antorino Carlos Ferreira Seridonio / Banca: Leonardo Kleber Castelano / Banca: Ricardo Paupitz Barbosa dos Santos / Resumo: Foi discutido teoricamente a Densidade Local de Estados (LDOS) de uma folha de grafeno hospedando duas impurezas distantes localizadas no centro da célula hexagonal. Ao acoplar lateralmente a ponta do Microcópio de Varredura por Tunelamento (STM) sobre o átomo de carbono, dois novos notáveis efeitos foram detectados: i) uma estrutura de multiníveis na LDOS e ii) padrões de batimentos na LDOS induzida. Também foram mostrados que ambos os fenômenos ocorrem próximos aos pontos de Dirac e são altamente anisotrópicos. Além disso, foram propostos experimentos de condutância empregando o STM como uma sonda para a observação de tais manifestações exóticas na LDOS do grafeno induzida pela correlação entre as impurezas / Abstract: We discuss theoretically the Local Density of States (LDOS) of a graphene sheet hosting two distant adatoms located at the center of the hexagonal cells. By putting laterally a Scanning Tunneling Microscope (STM) tip over a carbon atom, two remarkable novel effects can be detected: i) a multilevel structure in the LDOS and ii) beating patterns in the induced LDOS. We show that both phenomena occur nearby the Dirac points and are highly anisotropic. Furthermore, we propose conductance experiments employing STM as a probe for the observation of such exotic manifestations in the LDOS of graphene induced by inter-adatoms correlations / Mestre

Orientador: Valdir Casaca Aguilera-Navarro / Resumo: Discutimos nesta tese o efeito túnel através de uma barreira de potencial em várias dimensões e aplicamos a três problemas diferentes. Primeiramente estudamos o problema de tunelamento através de barreiras em duas dimensões usando métodos quânticos. Consideramos a colisão de dois isótopos de Ni à energias em torno da altura da barreira na região de 100 MeV. Encontramos os coeficientes de reflexão e transmissão fazendo um cálculo de canais acoplados. Nos cálculos numéricos consideramos até cinco canais abertos e encontramos que se o número de canais é aumentado, os resultados variam apenas ligeiramente. Propomos neste trabalho um tipo de acoplamento entre os graus de liberdade diferente daqueles existentes na literatura e estudamos o efeito deste acoplamento na região da barreira. Calculamos também a secção de choque de fusão e comparamos os nossos resultados com os experimentais e com outros encontrados na literatura. 0 segundo problema considerado é a emissão espontânea de núcleos mais pesados que a particula alfa. Discutimos a emissão de 'INTPOT. 14 C' do 'INTPOT. 223 Ra' que foi recentemente observada e calculamos os fatores de pré-formação. Estudamos a razão dos fatores de pré-formação para a emissão do 'INTPOT. 14 C' relativa à emissão da particula alfa do 'INTPOT. 223 Ra'. Consideramos uma barreira de potencial realistica, comparamos nossos resultados para os fatores de penetrabilidade e os fatores de pré-formação com outros encontrados recentemente na literatura. À seguir fazemos um estudo do tamanho do raio nuclear na teoria de decaimento exóticos, considerando as várias reações onde decaimentos de núcleos mais pesados que a particula alfa já foram observados. Finalmente, consideramos a formação de aglomerados alfa em núcleos. Usando um modelo de "cluster" simples, estudamos algumas propriedades nucleares do 'INTPOT. 44 Ti', como por exemplo, as funções... / Abstract: The quantum tunneling through a potential barrier in several dimensions is discussed and three diferent problems are studied. Firstly the tunneling problem through two dimensional barrieers is studied using quantum mechanical methods. We consider the collision of two Ni isotopos at energies near the top of the barrier of 100 Mev. The reflection and transmission coefficients are found through a coupled channel calculation. We have considered up to five open channels in the numerical calculations and have found that if the number of channels is increased further the results change only slightly. A different kind of coupling between the degrees of freedom from those found in the literature is proposed and the effect of this coupling in the barrier region is studied. The sub-barrier fusion reaction cross section is also calculated and our results are compared with the data and other results found in the literature. The second problem is the spontaneous emission of nuclei havier than the alpha particle. The emission of 'INTPOT. 14 C' from 'INTPOT. 223 Ra' recently observed is discussed and the penetrability factors are calculated. The ratio of the preformation factor for the'INTPOT. 14 C' emission relative to the emission of the alpha particles by the 'INTPOT. 223 Ra' is studied. Considering a realistic potential barrier we compare our results for penetrability factors and preformation factors with other recently found in the literature. Then, the size of the nuclear radius in the exotic decay theory is studied, considering several reactions where decays of nuclei heavier than the alpha particle have been observed. Finally the alpha clustering in nuclei is considered. Using a simple cluster model some nuclear properties of the 'INTPOT. 43 Ti' are studied, as wave functions, energy levei schemes and decay widths. Two different kinds of semiclassical approximations are considered to study the wave functions and the quantum... / Doutor

Orientador : Vitor Baranauskas / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica / Made available in DSpace on 2018-07-18T19:38:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CarnevaliFilho_Americo_M.pdf: 4882260 bytes, checksum: 0ceaa59cbc796c2ccafa8a09a43fdc0d (MD5) Previous issue date: 1992 / Resumo: Apresenta-se aqui a microscopia de tunelamento de elétrons (MTE) como resultado direto da mecânica ondulatória de Schrodinger. Discutem-se alguns resul tados experimentais, seguidos de exemplos de esforços teóricos na área de MTE. Desenvolve-se então um modelo unidimensional simples para a energia potencial entre eletrodos ideais (ponta e amostra) de tunelamento. Tratando-se, de início, o problema como um poço de potencial infinito, mostra-se pelo método Wentzel-Kramers- Brillouin (WKB) que as assimetrias geométricas dos eletrodos de tunelamento se refletem na forma das autofunções. Calcula-se a corrente em função da distância intereletródica e uma maior simplificação da fórmula fornece uma expressão de corrente mais adequada / Abstract: Scanning tunneling microscopy (STM) is presented here as a direct result of the Schrodinger wave mechanics. A few experimental results are discussed, followed by examples of some theoretical efforts in the area of STM. A simple unidimensional model for the potential energy between ideal tunnel electrodes (tip and sample) is then developed. Treating the problem first as an infinite potential well, geometrical asymmetries of the tunnel electrodes is shown by the Wentzel-Kramers-Brillouin method (WKB) to reflect in the shape af the eigenfunctions. The WKB current is calculated as a function af the distance between the electrodes and further simplification of the formula renders a current expression in a more suibable form / Mestrado / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Amir Ordacgi Caldeira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-07-19T17:08:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Smith_CristianedeMorais_D.pdf: 3386003 bytes, checksum: 1cf4a79aaee05a690c49cad4a22963f3 (MD5) Previous issue date: 1994 / Resumo: Uma generalização da teoria de tunelamento quântico macroscópico é obtida visando descrever o decaimento de sistemas com mais de um grau de liberdade aprisionados em estados meta-estáveis. Inicialmente nós estudamos um dc SQUID controlado por uma corrente externa, que constitui um sistema com dois graus de liberdade quânticos interagentes acoplados ao meio que os cerca. A probabilidade de decaimento é obtida na aproximação exponencial para o caso super-amortecido. Próximo à força crítica do sistema, o decaimento do estado meta-estável é determinado por uma única solução instanton descrevendo o decaimento simétrico das fases em cada uma das duas junções Josephson. Mediante redução da força externa, um novo regime é atingido onde o instanton se separa. Um diagrama de fase em termos de temperatura e corrente é construído baseado na teoria de Landau de transições de fase. Dependendo dos parâmetros externos o sistema desenvolve uma transição de fase de primeira ou de segunda ordem para o regime de separação do instanton. Além disso, a teoria de uma corda elástica aprisionada num estado meta-estável é desenvolvida visando estudar o salto quântico de uma linha de fluxo intrinsecamente aprisionada num supercondutor em camadas. A temperatura de cruzamento separando os regimes térmico e quântico é determinada incluindo as dinâmicas massiva, dissipativa e Hall. Os cálculos são efetuados para o caso específico de um potencial periódico ligeiramente inclinado (pequena força externa) quando a aproximação de paredes finas pode ser aplicada. A taxa de decaimento é obtida nos limites não amortecido, super-amortecido e Hall: para sistemas não amortecidos e super-amortecidos, uma convencional saturação é encontrada a baixas temperaturas, enquanto que para sistemas governados por uma dinâmica puramente Hall, a taxa se anula segundo uma lei de Arrhenius com um energia de ativação reduzida devido aos efeitos quânticos. Finalmente, a teoria é generalizada visando descrever o decaimento de uma variedade elástica N-dimensional, e assim o salto de um feixe de vórtices planar (2D) e volumétrico (3D) é discutido / Abstract: The theory of macroscopic quantum tunneling is generalized in order to describe the relaxation from metastable states of systems with more than one degree of freedom. Initially we study a current biased dc SQUID which constitutes a system of two interacting quantum degrees of freedom coupled to the environment. The decay probability is obtained in the exponential approximation for the overdamped case. Close to the critical driving force of the system the decay of the metastable state is determined by a unique instanton solution describing the symmetric decay of the phases in each of the two Josephson junctions. Upon reducing the external driving force a new regime is reached where the instanton splits. The doubling of the decay channels reduces the decreasing of the decay rate in the quantum regime. A current-temperature phase diagram is constructed based on the Landau theory of phase-transitions. Depending on the external parameters the system develops either a first-or a second-order transition to the split-instanton regime. Furthermore, the theory of an elastic string trapped in a metastable state is developed in order to study the quantum creep of a single vortex-line intrinsically pinned in a layered superconductor. The crossover temperature separating thermal and quantum regimes is determined including Hall, massive and dissipative dynamics. The calculations are performed for the specific case of a slightly tilted periodic potential (small driving force) when the thin wall approximation can be applied. The decay rate is obtained in the undamped, overdamped and pure Hall limits: for undamped and overdamped systems the conventional saturation is found at low temperatures, whereas for pure Hall systems the rate vanishes following an Arrhenius law with a quantum-reduced activation energy. Finally, the classical and quantum creep of a vortex-bundle is considered within the framework of continuum elastic theory. The generalization for the decay of a N¿dimensional elastic manifold out of the metastable state is obtained, and the creep of a 2D and 3D vortex-bundles is discussed / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Orientador : Vitor Baranauskas / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-27T22:12:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CarnevaliFilho_Americo_D.pdf: 485925 bytes, checksum: b6d5679c6aa4cb2861c448d6423d18cc (MD5) Previous issue date: 2000 / Doutorado

Orientador: Antonio Carlos Ferreira Seridonio / Co-orientador: Ezequiel Costa Siqueira / Banca: Keizo Yukimitu / Banca: Leonardo Kleber Castelano / Resumo: De acordo com o Phys. Rev. B 84, 201308(R) (2011), um estado de Majorana isolado na borda de uma longa cadeia de Kitaev em sua fase topológica e conectado a um ponto quântico, resulta em uma transmitância robusta de 1/2 no valor zero da voltagem. Neste trabalho, nós mostramos que a remoção de tal marca pode ser alcançada utilizando uma superfície metálica hospedando dois átomos adsorvidos em um cenário onde ocorre uma quebra de simetria no efeito Fano de tal sistema, que é realizável acoplando-se a cadeia de Kitaev a um desses átomos adsorvidos. Assim, a fim de detectar essa característica experimentalmente, deve-se aplicar o seguinte procedimento de dois estágios: (i) primeiro, em relação aos átomos adsorvidos, é necessário fixar pontas de AFM em valores opostos de voltagem (separação simétrica dos níveis ") e medir, através de uma ponta de STM, a condutância para baixas voltagens; (ii) depois disso, a medida de condutância deve ser repetida com as voltagens invertidas. Para | "| longe do nível de energia de Fermi e para o caso de acoplamento forte entre a ponta de STM e o hospedeiro, esta estrutura revela na transmitância, uma anti-ressonância persistente localizada na voltagem zero e imune sob a permutação citada anteriormente, mas caracterizada por uma amplitude que flutua levemente ao redor de 1/2. Entretanto, no caso da ponta de STM atuando como uma sonda, o átomo adsorvido desacoplado da cadeia de Kitaev se torna completamente inerte e nenhuma flutuação é observada. Por consequência, a ponta de STM deve ser considerada no mesmo pé de igualdade com o sistema "hospedeiro+átomos adsorvidos". Como resultado, nós verificamos que apesar da pequena diferença entre essas duas anti-ressonâncias de Majorana, a transmitância de baixas voltagens como função da separação simétrica produz dois comportamentos distintos, na qual um deles não é predito segundo a ... / Abstract: According to the Phys. Rev. B 84, 201308(R) (2011), an isolated Majorana state bound to one edge of a long enough Kitaev chain in the topological phase and connected to a quantum dot, results in a robust transmittance of 1/2 at zero-bias. In this work, we show that the removal of such a hallmark can be achieved by using a metallic surface hosting two adatoms in a scenario where there is a lack of symmetry in the Fano effect, which is feasible by coupling the Kitaev chain to one of these adatoms. Thus in order to detect this feature experimentally, one should apply the following two-stage procedure: (i) first, attached to the adatoms, one has to lock AFM tips in opposite gate voltages (symmetric detuning of the levels ") and measure by an STM tip, the zero-bias conductance; (ii) thereafter, the measurement of the conductance is repeated with the gates swapped. For | "| away from the Fermi energy and in the case of strong coupling tip-host, this approach reveals in the transmittance, a persistent dip placed at zero-bias and immune to the aforementioned permutation, but characterized by an amplitude that fluctuates slightly around 1/2. However, in the case of a tip acting as a probe, the adatom decoupled from the Kitaev chain becomes completely inert and no fluctuation is observed. Therefore, the STM tip must be considered in the same footing as the "host+adatoms" system. As a result, we have found that despite the small difference between these two Majorana dips, the zero-bias transmittance as a function of the symmetric detuning yields two distinct behaviors, in which one of them is unpredictable by the standard Fano's theory. Therefore, to access such a non trivial pattern of Fano interference, the hypothesis of the STM tip acting as a probe should be discarded / Mestre