Made available in DSpace on 2016-04-28T14:16:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cesar de Barros Lobato.pdf: 3242160 bytes, checksum: ff8e620459772e7bb401803e69d4f155 (MD5) Previous issue date: 2011-10-11 / Secretaria da Educação do Estado de São Paulo / From a detailed analysis of documents, we realize that historiography does not give due importance to the concepts of caloric and atomic diameter inside the atomic theory developed by John Dalton (1766-1844). In this sense, this thesis aims mainly to show the relevance of these ideas within the Daltonian atomism. We believe they are as important as the atomic weight and need to be better discussed by historiography. Thus, seeking to validate this hypothesis, this work intends to demonstrate two things. The first is to highlight the features that make so special the atomics weights inside the atomic theory, from the point of view Dalton as the point of view of historians. The second is to show that the concept of atomic diameter amalgamated with caloric also have such characteristics and therefore are as important as the idea of atomic weight to Dalton. Through the study, we could see that from the point of view of Dalton, the ideas of atomic weight and diameter are complementary, because one explains the gravimetric results, the other, the results volumetric of the reactions / A partir de uma detalhada análise documental, percebemos que a historiografia não dá a devida importância aos conceitos de calórico e diâmetro atômico, na teoria atômica desenvolvida por John Dalton (1766-1844). Nesse sentido, esta tese tem como objetivo principal, mostrar a relevância desses conceitos dentro do atomismo Daltoniano. Acreditamos que estes são tão importantes quanto o de peso atômico e que precisam ser mais significativamente discutidos pela historiografia. Assim, buscando validar esta hipótese, pretende-se com este trabalho demonstrar duas situações. A primeira é destacar as características que tornam os pesos atômicos tão especiais dentro da teoria atômica, quer seja sob o ponto de vista de Dalton, quanto sob o ponto de vista dos Historiadores. A segunda é mostrar que o conceito de diâmetro atômico amalgamado ao de calórico, igualmente, possui tais características e que por tal razão são tão relevantes quanto à noção de peso atômico para Dalton. Por meio deste estudo, pode-se perceber que sob o ponto de vista de Dalton, as concepções de peso e diâmetro atômico são complementares, pois uma explica os resultados gravimétricos, a outra, os resultados volumétricos das reações

Made available in DSpace on 2016-04-28T14:16:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marcos Penna.pdf: 325191 bytes, checksum: a4c6b00eafd9315c2614998403dfd016 (MD5) Previous issue date: 2009-05-14 / Secretaria da Educação do Estado de São Paulo / The aim of this abstract is to study the formulation of Niels Bohr´s atomic model in the beginning of the twentieth century, regarding the atomic model of Rutherford. The issues about instability resulting from this model and the observation that the classical mechanic could not express the atomic reality were both intensively approached themes those days. Besides that, spectroscopy data showed that the raising of spectral lines, characteristic of chemical elements, should be explained by an atomic model. The classical mechanic is replaced in the analysis of the atomic phenomena under Bohr´s atomic model. After Max Planck´s ideas, the energy from the atomic processes is not absorbed nor is it continually freed. Actually it is found in the form of energy packages called quanta. To develop his atomic model, Bohr uses studies from Rutherford experiments as well as works about the spectral lines observed from spectroscopic analyses on chemical elements, in which each chemical element can be identified from the light spectrum emitted when this element after receiving energy changes the orbit and remains unstable, freeing an amount of energy in the form of light at the moment that it returns to its stable state / Esta dissertação tem como objetivo o estudo da formulação do modelo atômico de Niels Bohr no inicio do século XX, a partir do modelo atômico de Rutherford. A questão da instabilidade decorrente desse modelo, bem como a observação de que a mecânica clássica não poderia expressar a realidade atômica foram temas intensamente debatidos naquela época. Além disso, os dados de espectroscopia demonstravam que o aparecimento das riscas espectrais características dos elementos químicos deveria ser explicado por um modelo atômico. No desenvolvimento do modelo atômico de Bohr, a mecânica clássica e substituída na análise dos fenômenos atômicos. A partir das idéias de Max Planck, segundo as quais a energia dos processos atômicos não é absorvido nem liberada de forma contínua, mais sim na forma de pacotes de energia chamados de quanta. Para desenvolvimento de seu modelo atômico Bohr se utiliza estudos do experimento de Rutherford e de trabalhos sobre as riscas espectrais observadas a partir de analises espectroscópicas dos elementos químicos, segundo a qual cada elemento químico pode ser identificado a partir do espectro de luz emitido quando o mesmo após receber energia, muda de órbita e fica instável e quando volta ao seu estado de estabilidade libera uma quantidade de energia na forma de luz

Com a crescente disponibilidade de luz síncrotron tem-se utilizado cada vez mais a dispersão anômala (f´) no estudo de materiais. Apesar dos vários métodos já empregados na medida do fator de espalhamento atômico, ainda é pequeno o número de elementos abrangidos. Este trabalho apresenta uma contribuição à ampliação da gama de elementos mensuráveis através de um método interferométrico diferencial para a determinação experimental de f´. A sua demonstração é feita através de medidas em Selênio obtendo-se o mesmo nível de precisão do método &#933-&#933/2 usado em trabalhos anteriores. Esses dois métodos são criticados quanto ao limite de erro atingível devido à sua natureza não-absoluta. Uma técnica de preparação de amostras para materiais de baixo ponto de fusão é explorada, permitindo determinar f´absolutamente, com erro de 0,03 elétron. A medida do fator de espalhamento atômico através do desvio angular entre as reflexões de Bragg e Laue é proposta e testada com resultados de qualidade bastante inferior às técnicas interferométricas. A construção de interferômetros de raios X estáveis e de alto contraste é estudada quanto à seleção dos monocristais de silício e tratamento após o corte do dispositivo, atingindo-se contraste de 80% com estabilidade de uma milifranja por hora. / The use of anomalous dispersion (f\') in the study of materials has been increasing with the availability of synchrotron radiation. Although many methods have been designed for the measurement of the atomic scattering factor, the number of elements the cover is still small. This work presents a contribution to the widening of the range of measurable elements through a Differential interferometric method for the determination of f´. Its demonstration is achieved by measurements on Selenium, reaching the same level of accuracy obtained by the &#933-&#933/2 method used in previous work. These two methods are criticized in terms of the achievable errors due to its non-absolute nature. A technique for the preparation of samples with low melting point materials is developed, allowing the determination of f´ absolutely, with an error of 0,03 electron. The measurement of atomic scattering factor through the angular offset between Bragg and Laue reflections is proposed and tested, with low quality results compared to interferometric methods. The construction of high stability and good contrast X-ray interferometers is studied in terms of silicon single crystal selection and its treatment after device cutting. 80% contrast was achieved with a stability of one milifringe per hour.

Com a crescente disponibilidade de luz síncrotron tem-se utilizado cada vez mais a dispersão anômala (f´) no estudo de materiais. Apesar dos vários métodos já empregados na medida do fator de espalhamento atômico, ainda é pequeno o número de elementos abrangidos. Este trabalho apresenta uma contribuição à ampliação da gama de elementos mensuráveis através de um método interferométrico diferencial para a determinação experimental de f´. A sua demonstração é feita através de medidas em Selênio obtendo-se o mesmo nível de precisão do método &#933-&#933/2 usado em trabalhos anteriores. Esses dois métodos são criticados quanto ao limite de erro atingível devido à sua natureza não-absoluta. Uma técnica de preparação de amostras para materiais de baixo ponto de fusão é explorada, permitindo determinar f´absolutamente, com erro de 0,03 elétron. A medida do fator de espalhamento atômico através do desvio angular entre as reflexões de Bragg e Laue é proposta e testada com resultados de qualidade bastante inferior às técnicas interferométricas. A construção de interferômetros de raios X estáveis e de alto contraste é estudada quanto à seleção dos monocristais de silício e tratamento após o corte do dispositivo, atingindo-se contraste de 80% com estabilidade de uma milifranja por hora. / The use of anomalous dispersion (f\') in the study of materials has been increasing with the availability of synchrotron radiation. Although many methods have been designed for the measurement of the atomic scattering factor, the number of elements the cover is still small. This work presents a contribution to the widening of the range of measurable elements through a Differential interferometric method for the determination of f´. Its demonstration is achieved by measurements on Selenium, reaching the same level of accuracy obtained by the &#933-&#933/2 method used in previous work. These two methods are criticized in terms of the achievable errors due to its non-absolute nature. A technique for the preparation of samples with low melting point materials is developed, allowing the determination of f´ absolutely, with an error of 0,03 electron. The measurement of atomic scattering factor through the angular offset between Bragg and Laue reflections is proposed and tested, with low quality results compared to interferometric methods. The construction of high stability and good contrast X-ray interferometers is studied in terms of silicon single crystal selection and its treatment after device cutting. 80% contrast was achieved with a stability of one milifringe per hour.

Orientador: Daniel Mario Ugarte / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-16T08:26:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LagosParedes_MaureenJoel_D.pdf: 15612188 bytes, checksum: 76b816022716e5ae1bb5de0ff150c8ca (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Fios metálicos de tamanho atômico (NF's) apresentam novos efeitos químicos e físicos devido ao seu tamanho reduzido, onde pode-se destacar a condutância quântica. NF's são usualmente gerados através de um procedimento simples: duas superfícies metálicas são colocadas em contato e depois afastadas. Nos últimos estágios do estiramento antes da ruptura, um fio de alguns átomos de diâmetro é gerado enquanto a condutância é medida. Este tipo de abordagem apresenta um cenário que permite o estudo da condutância e do processo de deformação mecânica do NF. O objetivo desta tese consiste no estudo dos efeitos do arranjo atômico na condutância quântica e deformação mecânica de NF's gerados por alongamento. O arranjo atômico dos NF's foi estudado por microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução resolvida no tempo. A condutância foi medida utilizando um sistema de quebra controlada de junções operado em ultra alto vácuo. Os experimentos foram realizados a ~ 150 K e 300 K. Neste trabalho de tese NF's de diversos tipos de morfologia, tamanho e composição química foram estudados. O estudo do efeito do arranjo atômico no processo de deformação mecânica foi realizado, principalmente, em nanotarugos (NR's) de ouro de ~ 1 nm de diâmetro. Foi verificado que a temperatura modifica drasticamente o comportamento mecânico dos NR's. Também, foi mostrado que o tamanho e a forma do NR sob deformação têm um papel determinante no processo de deformação mecânica. Além disso, foi realizado o estudo detalhado da formação de uma estrutura anômala que consiste em um nanotubo de seção transversal quadrada. Isto mostra a importância de considerar os efeitos de superfície no arranjo atômico de NF's sob deformação. O estudo da influência do arranjo atômico na deformação mecânica de NF's de ligas de ouro e cobre também foi realizada, onde foram observados eventos de segregação na escala atômica, devido a efeitos de superfície, e variações significativas no comportamento mecânico em relação a NF's puros. A origem na formação de distâncias anômalas em cadeias suspensas de ouro também foi analisada. Os resultados obtidos indicam que o carbono é o agente contaminante que induz a formação de distancias 3.2 Å. Finalmente, estudos dos efeitos do arranjo atômico na condutância de NF's de ouro e prata em função da temperatura foram realizados. Os resultados experimentais mostraram que a temperatura modifica significativamente o comportamento estrutural dos NF's formando defeitos estruturais a baixas temperaturas. As medidas de condutância a ~ 150 K também mostraram variações significativas. A partir da informação estrutural de microscopia, modelos geométricos foram estabelecidos para correlacionar a informação de condutância com o arranjo atômico através de cálculos teóricos de condutância / Abstract: Atomic-size metallic nanowires (NWs) display new physical and chemical effects, for example the quantum conductance. NWs can be usually generated by means of a simple experimental procedure: two metallic surfaces are put into contact and then they are retracted in a controlled way. During the last stages before the rupture, a wire containing a few atoms is created and its conductance can be measured simultaneously during the elongation process. This approach represents a scenario which allows us to study its conductance and mechanical properties. This thesis aims to study the thermal energy effects on NW's atomic arrangement and the corresponding influence on quantum conductance and mechanical deformation. The atomic arrangement was studied using time-resolved high resolution transmission electron microscopy. The conductance was measured using an experimental technique called mechanically controllable break junctions. Experiments were performed at ~ 150 K and 300 K. In this work were studied NW's that exhibit different morphologies, sizes and chemical composition. Firstly, the study of the atomic arrangement influence on the mechanical deformation was developed on one-nm wide gold nanorods (NRs). It was found that temperature induces drastic changes in the NR mechanical behavior. Moreover, it was shown that the NR size and shape play an essential role during the process of mechanical deformation. Second, the detailed study of the formation of anomalous silver square-cross section nanotube was performed. This revealed the strong influence of surface effects on atomic arrangement. Third, the study of atomistic aspects associated with mechanical deformation of gold-copper alloy NWs was also developed. Segregation events at atomic scale, induced by surface effects, and significant variations of the nanoalloy mechanical behavior were observed. Fourth, the analysis of the origin of formation of anomalous interatomic distances in suspended gold atom chains was performed. Our results indicate that carbon represents the most probable contaminant which induces the generation of anomalous distances (3.2 Å). Finally, the study of the atomic arrangement effects on conductance of gold and silver NWs as function of temperature was developed. Our experimental results revealed that thermal energy induces drastic changes of structural behavior, generating planar defects at low temperatures. Conductance measurements obtained at ~150 K also display significant variations. Considering structural information derived from microscopy observations, simple geometric models were defined and the conductance was calculated theoretically in order to correlate the gold and silver NW conductance and structural information / Doutorado / Física da Matéria Condensada / Doutor em Ciências

Orientador: Daniel Mario Ugarte / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-08T07:13:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LagosParedes_MaureenJoel_M.pdf: 3881181 bytes, checksum: 517e8507ccdf35f0fa7a7f9fcb4b3b84 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: O estudo de fios metálicos de tamanho atômico (NF's) tem atraído grande interesse devido aos novos efeitos químicos e físicos neles observados. Entre esses novos fenômenos podemos destacar a quantização da condutância, efeito que deve ser fundamental no desenho dos novos nanodispositivos eletrônicos. NF's são usualmente gerados através de um procedimento simples de deformação mecânica: duas superfícies metálicas são colocadas em contato e depois afastadas. Nos últimos estágios do estiramento antes da ruptura, um fio de alguns átomos de diâmetro é gerado enquanto a condutância é medida. Os NF's têm sido estudados por diferentes grupos e, em diversas condições de temperatura (4 - 300 K) e pressão (de ambiente a UHV). Os resultados apresentam importantes variações e, têm gerado interpretações muito controversas. Devemos enfatizar que muitas interpretações têm sido feitas sem considerar que a deformação estrutural dos NF's deve depender fortemente da temperatura. Nesta tese estudamos as propriedades estruturais e eletrônicas NF's e, em particular analisamos a influência de efeitos térmicos no arranjo atômico, e sua manifestação na condutância. A estrutura dos NF's foi estudada por microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução resolvidas no tempo. A condutância foi medida utilizando um sistema de quebra controlada de junções operado em ultra-alto-vácuo. Os experimentos foram realizados a ~150 e 300 K. Nossos resultados mostraram que, à temperatura ambiente os NF's são sempre cristalinos e livre de defeitos nas regiões mais finas; e deformam unicamente ao longo dos eixos cristalográficos [111], [100] e [110]. A baixa temperatura duas importantes diferenças foram observadas: (i) NF's de ouro apresentam defeitos, principalmente falhas de empilhamento e maclas. (ii) NF's alongados na direção [110] evoluem em cadeias atômicas, de comportamento mecânico muito diferente da temperatura ambiente, onde quebram abruptamente. Segundo as imagens de microscopia eletrônica, discordâncias parciais (Shockley) geram falhas de empilhamento; e cadeias de átomos suspensos são observados a ~150 e 300 K. Histogramas globais de condutância adquiridos a baixa temperatura revelaram: (i) aumento da intensidade do pico ~1 Go; (ii) leve diminuição da condutância devido ao aumento de defeitos; e (iii) a existência de uma sub-estrutura no pico ~2 Go, indicando a formação de dois arranjos atômicos estáveis. Resumidamente, nossos resultados mostram que a formação de defeitos é um evento freqüente a ~150 K. Provavelmente, mais defeitos na estrutura devem acontecer para temperaturas menores (4 - 10 K). Portanto, uma importante mudança na evolução da condutância durante a elongação de NF's deve ser esperado a baixa temperatura. Assim, a comparação direta de medidas de transporte de NF's realizadas a diferentes temperaturas pode levar a sérias discrepâncias. Esperamos ter contribuído a melhorar a compreensão e interpretação de experimentos de transporte realizados em diferentes condições, de modo tal, a gerar um modelo único e coerente que explique as propriedades físicas de NF's metálicos / Abstract: The study of atomic-size metal nanowires (NW's) is attracting a great interest due to occurrence a novel physical and chemical phenomena. Among these new phenomena, we can mention conductance quantization that will certainly influence the design of nanodevices. NW's are usually generated by means of a simple procedure: two metallic surfaces are put into contact and, then retracted. Just before rupture atomic-size NW's are formed, and the conductance is measured during the wire elongation. The interpretation of the results is troublesome, because conductance is measured during the modification of the atomic structure. This kind of experimental study has been performed by many research groups and, a quite wide range of temperatures (4 - 300 K) and vacuum condition have been used (from ambient to UHV). In fact, the results display significant variation, what has generated several controversial interpretations. It must be emphasized that many models have been derived without taking into account that the NW structural deformation should be significantly dependent on temperature. In this Thesis research work, we have studied the structural and electronic properties of gold NW's, in particular addressing how thermal effects influence the atomistic aspects of the NW deformation and how this influences the quantum conductance behavior. The structure of NW's has been studied by means of time-resolved high resolution transmission electron microscopy; the NWs transport measurements were based on a mechanically controlled break junction operated in ultra-high-vacuum. The experiments were performed at ~150 and 300 K. Our results have shown that at room temperature the atomic-size NW's. are always crystalline and free of defects, and the atomic structure is spontaneously deformed such that one of the [111]/[100]/[110] crystallographic axis becomes approximately parallel to the stretching direction. Low temperature observations revealed two important differences: i) Au NWs show extended defects, mainly stacking faults and, twinning; ii) NWs elongated along the [110] axis evolve to suspended atomic chains, while at room temperature they break abruptly. Partial Schockley dislocations generate the staking faults; suspended atoms chains are both observed at ~150 and 300 K. The global histograms of conductance at ~150 K showed that: i) a increase of the 1 Go peak intensity; ii) slight reduction of the NWs conductance due to scattering at defects and; iii) the peak at ~2 Go shows a sub structure, what is due to the occurrence of two different atomic arrangements with similar conductance. Briefly, our results revealed that the formation of defects is very frequent in NWs generated at ~150 K; the occurrence of more defects should be expected when NWs are studied at cryogenic temperatures. Then, a significant modification of the NW conductance behavior should be expected at low temperature. In these terms, the direct comparison of conductance measurements realized at different temperature regimes can lead to serious discrepancies. We hope that this work contribute to improve the interpretation and understanding of NW transport studies in order to develop a coherent and complete model that explain the physical properties of atomic-size metal NWs / Mestrado / Física da Matéria Condensada / Mestre em Física

Orientador: Daniel Mario Ugarte / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-08T07:13:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LagosParedes_MaureenJoel_M.pdf: 10524108 bytes, checksum: 4c8c3fb76ef4ed87845ad6eb88cf42e9 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: O estudo de fios metálicos de tamanho atômico (NF's) tem atraído grande interesse devido aos novos efeitos químicos e físicos neles observados. Entre esses novos fenômenos podemos destacar a quantização da condutância, efeito que deve ser fundamental no desenho dos novos nanodispositivos eletrônicos. NF's são usualmente gerados através de um procedimento simples de deformação mecânica: duas superfícies metálicas são colocadas em contato e depois afastadas. Nos últimos estágios do estiramento antes da ruptura, um fio de alguns átomos de diâmetro é gerado enquanto a condutância é medida. Os NF's têm sido estudados por diferentes grupos e, em diversas condições de temperatura (4 - 300 K) e pressão (de ambiente a UHV). Os resultados apresentam importantes variações e, têm gerado interpretações muito controversas. Devemos enfatizar que muitas interpretações têm sido feitas sem considerar que a deformação estrutural dos NF's deve depender fortemente da temperatura. Nesta tese estudamos as propriedades estruturais e eletrônicas NF's e, em particular analisamos a influência de efeitos térmicos no arranjo atômico, e sua manifestação na condutância. A estrutura dos NF's foi estudada por microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução resolvidas no tempo. A condutância foi medida utilizando um sistema de quebra controlada de junções operado em ultra-alto-vácuo. Os experimentos foram realizados a ~150 e 300 K. Nossos resultados mostraram que, à temperatura ambiente os NF's são sempre cristalinos e livre de defeitos nas regiões mais finas; e deformam unicamente ao longo dos eixos cristalográficos [111], [100] e [110]. A baixa temperatura duas importantes diferenças foram observadas: (i) NF's de ouro apresentam defeitos, principalmente falhas de empilhamento e maclas. (ii) NF's alongados na direção [110] evoluem em cadeias atômicas, de comportamento mecânico muito diferente da temperatura ambiente, onde quebram abruptamente. Segundo as imagens de microscopia eletrônica, discordâncias parciais (Shockley) geram falhas de empilhamento; e cadeias de átomos suspensos são observados a ~150 e 300 K. Histogramas globais de condutância adquiridos a baixa temperatura revelaram: (i) aumento da intensidade do pico ~1 Go; (ii) leve diminuição da condutância devido ao aumento de defeitos; e (iii) a existência de uma sub-estrutura no pico ~2 Go, indicando a formação de dois arranjos atômicos estáveis. Resumidamente, nossos resultados mostram que a formação de defeitos é um evento freqüente a ~150 K. Provavelmente, mais defeitos na estrutura devem acontecer para temperaturas menores (4 - 10 K). Portanto, uma importante mudança na evolução da condutância durante a elongação de NF's deve ser esperado a baixa temperatura. Assim, a comparação direta de medidas de transporte de NF's realizadas a diferentes temperaturas pode levar a sérias discrepâncias. Esperamos ter contribuído a melhorar a compreensão e interpretação de experimentos de transporte realizados em diferentes condições, de modo tal, a gerar um modelo único e coerente que explique as propriedades físicas de NF's metálicos / Abstract: The study of atomic-size metal nanowires (NW's) is attracting a great interest due to occurrence a novel physical and chemical phenomena. Among these new phenomena, we can mention conductance quantization that will certainly influence the design of nanodevices. NW's are usually generated by means of a simple procedure: two metallic surfaces are put into contact and, then retracted. Just before rupture atomic-size NW's are formed, and the conductance is measured during the wire elongation. The interpretation of the results is troublesome, because conductance is measured during the modification of the atomic structure. This kind of experimental study has been performed by many research groups and, a quite wide range of temperatures (4 - 300 K) and vacuum condition have been used (from ambient to UHV). In fact, the results display significant variation, what has generated several controversial interpretations. It must be emphasized that many models have been derived without taking into account that the NW structural deformation should be significantly dependent on temperature. In this Thesis research work, we have studied the structural and electronic properties of gold NW's, in particular addressing how thermal effects influence the atomistic aspects of the NW deformation and how this influences the quantum conductance behavior. The structure of NW's has been studied by means of time-resolved high resolution transmission electron microscopy; the NWs transport measurements were based on a mechanically controlled break junction operated in ultra-high-vacuum. The experiments were performed at ~150 and 300 K. Our results have shown that at room temperature the atomic-size NW's. are always crystalline and free of defects, and the atomic structure is spontaneously deformed such that one of the [111]/[100]/[110] crystallographic axis becomes approximately parallel to the stretching direction. Low temperature observations revealed two important differences: i) Au NWs show extended defects, mainly stacking faults and, twinning; ii) NWs elongated along the [110] axis evolve to suspended atomic chains, while at room temperature they break abruptly. Partial Schockley dislocations generate the staking faults; suspended atoms chains are both observed at ~150 and 300 K. The global histograms of conductance at ~150 K showed that: i) a increase of the 1 Go peak intensity; ii) slight reduction of the NWs conductance due to scattering at defects and; iii) the peak at ~2 Go shows a sub structure, what is due to the occurrence of two different atomic arrangements with similar conductance. Briefly, our results revealed that the formation of defects is very frequent in NWs generated at ~150 K; the occurrence of more defects should be expected when NWs are studied at cryogenic temperatures. Then, a significant modification of the NW conductance behavior should be expected at low temperature. In these terms, the direct comparison of conductance measurements realized at different temperature regimes can lead to serious discrepancies. We hope that this work contribute to improve the interpretation and understanding of NW transport studies in order to develop a coherent and complete model that explain the physical properties of atomic-size metal NWs / Mestrado / Física da Matéria Condensada / Mestre em Física

Diversas metodologias foram desenvolvidas nas últimas décadas para cálculo de propriedades que representassem quantitativamente a distribuição de carga eletrônica de forma mais simplista. A mais básica destas propriedades é chamada de carga atômica. Contudo, não havendo unanimidade quanto à utilização de um formalismo de cálculo de carga para situações abrangentes de estudo, há a necessidade de trabalhos voltados para uma análise comparativa entre as respostas destes formalismos em termos de carga atômica e parâmetros derivados. Assim, fez-se nesta dissertação uma investigação sobre valores de carga atômica e propriedades dinâmicas relacionadas, com importância em estudos sobre movimentos vibracionais em moléculas, como fluxo de carga e fluxo de dipolo, obtidos com os formalismos de cálculo de carga de Mulliken, NPA, CHELPG e QTAIM. Neste trabalho também se avaliou o efeito da escolha do método de cálculo, como Hartree-Fock e métodos que incluem correlação eletrônica (MP2, MP4(SDQ) e CCSD), e do conjunto de funções de base, através de funções como cc-pVDZ, cc-pVTZ e cc-pVQZ, sobre estas propriedades dinâmicas. Os sistemas analisados incluíram moléculas diatômicas e triatômicas lineares (HF, HCl, LiH, NaH, NaCl, LiF, NaF, LiCl, BF, AlF, BeO, MgO, CO, ClF, CO2, CS2, OCS, HCN e HNC) formadas por ligações de caráter variado, desde altamente iônicas até covalentes e incluindo ligações múltiplas. Também foram estudadas moléculas de clorofluorometanos (CH4, CH3Cl, CH3F, CH2Cl2, CH2F2, CH2ClF, CHCl3, CHF3, CHCl2F, CHClF2, CCl2F2, CClF3, CFCl3, CCl4, e CF4) para observação do efeito da troca de substituintes nas propriedades citadas. Pelos resultados obtidos, pode-se afirmar que apenas os formalismos NPA e QTAIM apresentam bom comportamento quanto à convergência em relação ao método de cálculo e/ou tamanho do conjunto de funções de base utilizados no estudo do fluxo de carga. Entretanto, apenas os valores QTAIM são consistentes com certas considerações químicas fundamentais, como fluxos de carga tendendo a zero durante o estiramento de ligações de predominante caráter iônico, em moléculas com estruturas próximas à geometria de equilíbrio. As cargas e seus fluxos obtidos com Mulliken apresentaram alta dependência e problemas de convergência com a escolha da função de base, além de valores incoerentes em alguns sistemas. Por sua vez, CHELPG não se mostrou adequado à aplicação da aproximação finita de dois pontos na obtenção dos valores numéricos de fluxos de carga. A análise da resposta destas propriedades à troca de substituintes em moléculas de clorofluorometanos seguiu destacando positivamente QTAIM em relação aos outros formalismos. Enquanto CHELPG demonstrou oscilações inconsistentes em gráficos destes valores em função do número de átomos de cloro e/ou flúor, NPA e Mulliken se mostraram sensíveis à troca de substituintes, entretanto, os valores de fluxo de carga observados em alguns casos estão em desacordo com a tendência esperada na troca de átomos de hidrogênio por átomos de cloro ou flúor. / Several methodologies were developed in the last few decades in order to obtain a property which could represent quantitatively electronic charge distributions in a simple way. The fundamental quantity in this treatment is called atomic charge. However, as long as there is not an agreement about the most indicated method to determine atomic charges for general systems or responses under study, it is necessary to analyze, comparatively, how these methods behave in given situations and how the values derived from them respond in each case. Hence, an investigation including charges and related quantities as charge flux and atomic dipole flux, which are of interest to vibrational analysis, was done by means of values resulting from four formalisms, that are, Mulliken, NPA, CHELPG and QTAIM. In this study were also evaluated the changes in such dynamic properties when the calculations are done by means of different methods, as Hartree-Fock and methods that include electron correlation (MP2, MP4(SDQ) and CCSD) and, with different basis sets as cc-pVDZ, cc-pVTZ and cc-pVQZ. The systems analyzed were diatomic and linear triatomic molecules (HF, HCl, LiH, NaH, NaCl, LiF, NaF, LiCl, BF, AlF, BeO, MgO, CO, FCl, CO2, CS2, OCS, HCN and HNC) including diverse bonding character, such as highly ionic or covalent bonds along with multiple bonds. Also, charge and charge flux parameters in chlorofluoromethane molecules (CH4, CH3Cl, CH3F, CH2Cl2, CH2F2, CH2ClF, CHCl3, CHF3, CHCl2F, CHClF2, CCl2F2, CClF3, CFCl3, CCl4 and CF4) were studied to analyze the effects in these properties during the exchange of substituent atoms. Considering the data obtained, one can infer that only NPA and QTAIM formalisms result in satisfactory convergence patterns with chosen methods and/or basis set sizes during the determination of charge and charge flux values. However, only QTAIM charge fluxes seem to follow certain chemical considerations, as low values for charge flux in a bond enlargement in systems with a predominant ionic character close to their equilibrium geometry. The Mulliken formalism shows high dependence and convergence issues in basis set size increments, as well as some inconsistent values. On other hand, CHELPG formalism is not suited to the finite approach for numerical derivatives in its two-point version. The study of substituent effects in chlorofluoromethanes reinforces the performance of QTAIM when compared to other formalisms. While CHELPG returned inconsistent oscillations in plots against the number of chlorine/fluorine atoms, NPA and Mulliken exhibited some sensibility with the change of substituent, though the flux values observed in a few cases are in disagreement with the tendencies expected when the hydrogen atoms are switched by chlorine or fluorine atoms.

Submitted by Angela Maria de Oliveira (amolivei@uepg.br) on 2018-06-06T14:39:52Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Tech, Lohane.pdf: 2007649 bytes, checksum: ed3cf3b82a08ab6680c21d8be8071469 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-06T14:39:52Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Tech, Lohane.pdf: 2007649 bytes, checksum: ed3cf3b82a08ab6680c21d8be8071469 (MD5) Previous issue date: 2018-02-26 / No presente trabalho foram analisadas 25 solos com diversas texturas, do estado do Paraná Brasil. Com o intuito de avaliar os parâmetros de interação da radiação com os solos, as amostras foram submetidas a análise semi-quantitativa por fluorescência de raios X (FRX) por dispersão de energia a fim de se obter os teores dos óxidos que compunham o solo. Dois tamanhos de partículas foram analisados, sendo eles: diâmetro de 45 μm, que é o padrão recomendado pelo fabricante do equipamento de FRX, e diâmetro de 2-1 mm. O teor dos óxidos, o coeficiente de atenuação de massa (⁄), a seção de choque molecular (), a seção de choque atômica (), a seção de choque eletrônica (), o número atômico efetivo () e a densidade eletrônica (), foram analisadas para os 25 solos para os dois tamanhos de partículas. Os resultados mostraram diferenças nos teores de óxidos dos solos entre um tamanho de agregado e outro, constatando mudanças nas porcentagens do óxidos de Al2O3, SiO2 e Fe2O3. Como consequência, houve alteração nos valores dos outros parâmetros analisados, as seções de choque, o número atômico efetivo e a densidade eletrônica. A seção de choque molecular e a densidade eletrônica mostrou dependência com o teor dos óxidos Al2O3 e SiO2, que são encontrados em maior porcentagem nos solos arenosos e nos solos com textura franco, para os dois tamanhos de agregados. A seção de choque atômica mostrou dependência com o número total de unidades de fórmulas moleculares presentes na composição do solo. Já os parâmetros restantes, coeficiente de atenuação de massa, seção de choque eletrônica e número atômico efetivo mostraram dependência com o óxido Fe2O3, que é encontrado em maior teor nas amostras com textura mais argilosa, para os dois tamanhos de agregados. Desta forma, observou-se dependência da textura e do tamanho de partículas ambas com a composição química elementar porque no primeiro caso, diferentes texturas são relacionadas a composição mineral e elementar nos diferentes solos e a segunda devido a conformação dos agregados nos dois conjuntos analisados. / This study analysed 25 soil samples from the State of Paraná, Brazil, with different textures. Aiming at evaluating the parameters of radiation interaction with the matter, the samples were submitted to the semi-quantitative analysis using energy dispersive X-ray (XRF) fluorescence, to obtain the content of oxides contained in the soil mixture. Two particle sizes were analysed, being: the 45 μm, wich is the standard required by the manufacturer of the X-ray fluorescence equipment, and the 2-1mm. The oxide content, mass attenuation coefficient (⁄), molecular cross section (), atomic cross section (), electronic cross section (), effective atomic number () and the electronic density () were analysed in the 25 samples and for the two particle sizes. The results showed differences in the soil oxide content between one aggregate size and the other, revealing changes in the percentage of the Al2O3, SiO2 and Fe2O3 oxides. With the difference observed, there was change in the values of other parameters under analysis, the cross sections, the effective atomic number and the electronic density. The molecular cross section and the effective electronic density showed dependence on the content of Al2O3 and SiO2 oxides, which were found in higher percentages in sandy and loam soils, for both aggregate sizes. The atomic cross section was seen to present dependence on the total number of molecular formula units contained in the soil composition. While the remaining parameters, mass attenuation coefficient, electronic cross sections and the effective atomic number showed dependence on the Fe2O3 oxide, whose higher contents were found in the clay textured samples, for both aggregate sizes. In this way, it was observed texture and size dependency, both with the elementary chemical composition because in the first case, different textures are related to elementary and mineral composition in the different soils and the second due to the conformation of the aggregated in both analyzed arrays.

Made available in DSpace on 2015-05-14T12:14:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 5247280 bytes, checksum: a825d4cf1e9d423d3daa9794ddd2962e (MD5) Previous issue date: 2013-07-23 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The response of a material to an incident radiation can be described in terms of the susceptibility of the medium. In an atomic vapor, this susceptibility strongly depends on the frequency of the radiation and can vary over several orders of magnitude near the resonance. When a material is illuminated by light whose electric field is intense, the Kerr effect may become significant, showing a linear variation of the refractive index as a function of the intensity of the laser beam. Several techniques allow the measurement of this nonlinear effect. One of the simplest and most accurate is the z-scan technique. It consists in moving the medium to be probed along the axis of a focused laser beam. The transmittance through an aperture is measured as a function of the cell position and the obtained curve allows one to determine the nonlinear refractive index (n2) of the material. In this work, we investigate the nonlinear refractive index of a vapor of cesium atoms. We used the z-scan technique for various detunings around the Cs D2 transition (wavelength at 852 nm). To monitor the frequency of the laser, we simultaneously used an auxiliary saturated absorption setup and a Fabry-Perot analyzer. Through simple relationships between n2 and the aperture transmittance, we obtained a value for n2 as a function of the laser detuning. A theoretical model was developed to be compared to our experimental results. We used the density matrix formalism to calculate n2, taking into account the velocity distribution of the atoms in the calculation of the matrix elements. We started by treating the atoms as two-level systems, which allows us to test different limits of velocity integration. We then carried out a more realistic model for the D2 line of Cs, considering one fundamental level and three excited levels. We showed that for each hyperfine transition, the third-order fundamental-excited coherence depends on the population of the excited states as well as on the coherence created between the excited levels. To our knowledge, our experimental results are the first measurements of n2 for a cesium vapor, using the z-scan technique. The measured values of n2 are consistent with our theoretical calculations. / A resposta de um meio material à radiação incidente pode ser descrita em termos da susceptibilidade ótica desse meio. Em vapores atômicos, essa susceptibilidade depende fortemente da freqüência da radiação e pode variar, em torno da ressonância, por várias ordens de grandeza. Quando um material é iluminado por um feixe de luz cujo campo elétrico é muito intenso, evidencia-se o efeito Kerr, ou seja, o próprio índice de refração do material varia linearmente com a intensidade do feixe laser. Para medir esse efeito não linear da polarização do material, existem varias técnicas na literatura. Uma das mais simples e precisa é a varredura z (z-scan). O z-scan consiste em deslocar o meio a ser estudado ao longo do eixo de um feixe laser focalizado. Mede-se então a transmitância através de uma abertura, em função da posição da célula. A partir dessa curva de transmitância, é possível determinar o índice de refração não linear do material. Neste trabalho, investigamos a dependência espectral do índice de refração não linear do vapor atômico de césio. Realizamos experimentos com a técnica z-scan para várias dessintonizações na linha D2 (comprimento de onda de 852 nm). O monitoramento da freqüência do laser é feito através de uma montagem auxiliar de absorção saturada e de uma cavidade Fabry-Pérot. Utilizando relações simples entre n2 e a transmitância na abertura, obtivemos um valor de n2 para cada dessintonização. Para interpretar os resultados experimentais, usamos o formalismo de matriz densidade para calcular teoricamente o n2. No cálculo dos elementos da matriz densidade, deve-se levar em consideração a distribuição de velocidades dos átomos. Iniciamos nosso modelo tratando os átomos como sistemas de dois níveis, com o objetivo de compreender os diferentes limites da integração em velocidade. Em seguida passamos para um modelo mais realista para a linha D2 do Cs envolvendo um nível fundamental e três excitados. Mostramos que, para cada transição hiperfina, a coerência fundamental-excitada de terceira ordem depende de efeito de população dos estados excitados e da coerência criada entre eles. Nossos resultados experimentais são, até onde sabemos, as primeiras medidas usando z-scan para a obtenção do indice de refração de vapor de césio. Os valores medidos de n2 são condizentes com os nossos cálculos teóricos.