Orientadores: Luiz E. Oliveira, Gerald Weber / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-12T00:11:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carneiro_GleisedasNeves_M.pdf: 2136562 bytes, checksum: 372c303ced682ba4b1486d2ff2a65e87 (MD5) Previous issue date: 1994 / Resumo: O estudo de impurezas rasas em heteroestruturas, tais como poços quânticos e superardes, tem sido de contínuo interesse nos últimos anos. Comparações bem sucedidas entre resultados experimentais [e.g. fotoluminescência: N. N. Ledentsov et al., Appl. Phys. A 54, 261 (1992)] e cálculos teóricos [L. E. Oliveira and G. D. Mahan, Phys. Rev. B 47, 2406 (1993)] constituem uma forte motivação para um estudo teórico mais profundo. Apresentamos um cálculo variacional das energias de ligação de doadores rasos em um poço quântico de GaAs-Ga1-xAlxAs. As energias e funções de onda variacionais associadas ao estado fundamental (tipo 1s) bem como alguns estados excitados (tipo 2s, 2px,y, 2pz, 3s, 3px,y e 3pz) são obtidos em função da posição da impureza dentro do poço. A densidade de estados de impureza, os elementos de matriz para a transição intradoadores e o espectro de absorção no infravermelho são calculados para alguns destes estados e comparados com trabalhos teóricos [ S. Fraizzoli, F. Bassani, and R. Buczko, Phys. Rev. B 41,5096 (1990)] e experimentais [N. C. Jarosik et al., Phys. Rev. Lett. 54, 1283 (1985)] anteriores / Abstract: The study of shallow impurities in semiconductor heterostructures, such as quantum wells and superlattices, has been of continuous interest over the last years. Successful comparisons between experimental results [e.g. photoluminescence: N. N. Ledentsov et al., Appl. Phys. A 54, 261 (1992)] and theoretical calculations [L. E. Oliveira and G. D. Mahan, Phys. Rev. B 47, 2406 (1993)] constitute a strong motivation for an in-depth theoretical study. We present a variational calculation of the binding energies of shallow donors in a GaAs-AlGaAs quantum well. The energies and variational wave functions associated to the ground state (1s-like) as well as some excited states (2s, 2px,y, 2pz, 3s, 3px,y and 3pz-like) are obtained as functions of the position of the impurity (zi) in the well. The density of impurity states, intra-donor transition strengths and the infrared absorption spectra are calculated for some of these excited states and results compared with previous theoretical [ S. Fraizzoli, F. Bassani, and R. Buczko, Phys. Rev. B 41, 5096 (1990)] and experimental work [N. C. Jarosik et al., Phys. Rev. Lett. 54, 1283 (1985)] / Mestrado / Física / Mestre em Física

Um estudo teórico detalhado das estruturas e energias do ligante 1, 7, 11, 17-tetraoxa-2, 6, 12, 16-trazaocicloocsano ([20]aneN4O4) coordenado com íons metálicos de transição Fe2+, Co2+, Ni2+, Ru2+, Rh2+ e Pd2+ foi realizado em nível de teoria B3LYP/Lanl2DZ. As geometrias dos complexos foram totalmente otimizados em simetria Cs com os íons metálicos coordenados com quatro átomos de nitrogênio (complexos 1a e 1aq) ou quatro átomos de oxigênios (complexos 1b e 1bq) e duas moléculas de água. Os arranjos octaédricos (1a e 1b) e quadrado-planares (1aq e 1bq) foram consideremos neste trabalho. A estrutura teórica está em excelente acordo com a estrutura de difração de raio-x experimental determinada para o complexo octaédrico de Ni2+ de [20]AneN4O4. Os cátions M2+ ligam-se preferencialmente aos átomos de nitrogênios com energia de ligação que aumenta na ordem Fe2+ < Ru2+ < Co2+ < Ni2+ < Rh2+ < Pd2+. Para os metais de transição da primeira fila, os complexos de spin alto são mais estáveis que os complexos de spin baixo. Em contraste, para os metais de transição da segunda fila, os estados de spin baixo mostraram-se mais estáveis que os estados de spin alto. As ligações metal-ligante nos complexos foram analisadas em termo das interações covalentes e iônicas e ajudaram a entender porque os complexos (1a e 1aq) são mais estáveis que os complexos (1b e 1bq). Os complexos poliaminas [20]aneN4 e poliéteres [20]aneO4 foram obtidos substituindo os átomos de nitrogênio e oxigênio da posição alfa dos macrociclos [20]aneN4O4 e [20]aneO4N4, respectivamente. O macrociclo [20]aneO4 tem preferência em complexar íons metálicos da primeira fila, enquanto o macrociclo [20]aneN4 prefere complexar os íons metálicos da segunda fila. / A detailed theoretical study of structures and energies of the 1,7,1l,17-tetraoxa-2,6,12,16-tetraaza-cycloeicosane ligand ([20]AneN4O4) coordinated to Fe2+, Co2+, Ni2+, Ru2+, Rh2+ and Pd2+ transition metals ions was carried out with the B3LYP/Lanl2DZ method. The geometries of the complexes were fully optimized in Cs symmetry with the metal ions coordinated either to four atoms nitrogen (complexes 1a e 1b) or to the four atoms oxygen (complexes 1aq e 1bq). The octahedral and square planar arrangements were considered in this work. The theoretical structure is in excellent agreement with the experimental X-ray diffraction structure determination for the [20]AneN4O4 octahedral Ni2+ complex. The M2+ cations bind preferentially to the nitrogen atoms with binding energies that increase in the order Fe2+ < Ru2+ < Co2+ < Ni2+ < Rh2+ < Pd2+. For the first-row transition metals, the highspin complexes are more stable than the low-spin complexes. In contrast, for the second-row of transition metals, the low-spin states were found more stable than the high spin states. The metal-ligand bonds in the complexes were analyzed in terms of the covalent and ionic interactions and helped to understand why complexes (1a e 1aq) are more stable than complexes (1b e 1bq). The polyamines [20]aneN4 and polyethers [20]aneO4 complexes were obtained substituting the atoms N or O of the alfa position of the macrocycles [20]aneN4O4 and [20]aneO4N4, respectively. The macrocycle [20]aneO4 prefers to complex first-row transition metals; however, the macrocycle [20]aneN4 prefers to complex second-row transition metals.

Energias de ligação do estado fundamental de doadores rasos em super-redes são consideradas teoricamente com o auxílio de um procedimento variacional que leva em conta a mistura do contínuo de estados da minibanda à qual o mesmo está associado. Os cálculos são realizados para um grande número de parâmetros de super-rede e qualquer posição da impureza na mesma. É mostrado que a dependência da energia de ligação com os vários parâmetros envolvidos pode ser completamente explicada em termos de um modelo simples unidimensional (tight-binding) onde a largura da respectiva minibanda de condução e a energia de ligação no Limite de poço isolado são os únicos parâmetros relevantes. A extrema concordância quantitativa entre as energias de ligação derivadas deste modelo e as obtidas pelo método variacional mais rigoroso vem enfatizar o papel fundamental desempenhado pela largura de minibanda com o único parâmetro relevante ao se levar em conta os efeitos de tunelamento existentes nas super-redes. / A variational procedure which takes into account the mixing of a continuum of subband states has been used to investigate the binding energies of shallow donors in superlattices. The calculations where performed for a wide range of superlattices parameters and impurity positions. It is shown that the dependence of the binding energy upon the various superlattice parameters can be completely explained in terms of a simple onedimensional tight-binding model where the bandwidth of the respective conduction subband and the binding energy in the isolated quantum well are the only relevant parameters. The quantitative overall agreement between the binding energies derived from this model and those found variationally is excellent and emphasizes the fundamental role played by the bandwidth as the only relevant parameter accounting for the tunneling effects.

Energias de ligação do estado fundamental de doadores rasos em super-redes são consideradas teoricamente com o auxílio de um procedimento variacional que leva em conta a mistura do contínuo de estados da minibanda à qual o mesmo está associado. Os cálculos são realizados para um grande número de parâmetros de super-rede e qualquer posição da impureza na mesma. É mostrado que a dependência da energia de ligação com os vários parâmetros envolvidos pode ser completamente explicada em termos de um modelo simples unidimensional (tight-binding) onde a largura da respectiva minibanda de condução e a energia de ligação no Limite de poço isolado são os únicos parâmetros relevantes. A extrema concordância quantitativa entre as energias de ligação derivadas deste modelo e as obtidas pelo método variacional mais rigoroso vem enfatizar o papel fundamental desempenhado pela largura de minibanda com o único parâmetro relevante ao se levar em conta os efeitos de tunelamento existentes nas super-redes. / A variational procedure which takes into account the mixing of a continuum of subband states has been used to investigate the binding energies of shallow donors in superlattices. The calculations where performed for a wide range of superlattices parameters and impurity positions. It is shown that the dependence of the binding energy upon the various superlattice parameters can be completely explained in terms of a simple onedimensional tight-binding model where the bandwidth of the respective conduction subband and the binding energy in the isolated quantum well are the only relevant parameters. The quantitative overall agreement between the binding energies derived from this model and those found variationally is excellent and emphasizes the fundamental role played by the bandwidth as the only relevant parameter accounting for the tunneling effects.

Um estudo teórico detalhado das estruturas e energias do ligante 1, 7, 11, 17-tetraoxa-2, 6, 12, 16-trazaocicloocsano ([20]aneN4O4) coordenado com íons metálicos de transição Fe2+, Co2+, Ni2+, Ru2+, Rh2+ e Pd2+ foi realizado em nível de teoria B3LYP/Lanl2DZ. As geometrias dos complexos foram totalmente otimizados em simetria Cs com os íons metálicos coordenados com quatro átomos de nitrogênio (complexos 1a e 1aq) ou quatro átomos de oxigênios (complexos 1b e 1bq) e duas moléculas de água. Os arranjos octaédricos (1a e 1b) e quadrado-planares (1aq e 1bq) foram consideremos neste trabalho. A estrutura teórica está em excelente acordo com a estrutura de difração de raio-x experimental determinada para o complexo octaédrico de Ni2+ de [20]AneN4O4. Os cátions M2+ ligam-se preferencialmente aos átomos de nitrogênios com energia de ligação que aumenta na ordem Fe2+ < Ru2+ < Co2+ < Ni2+ < Rh2+ < Pd2+. Para os metais de transição da primeira fila, os complexos de spin alto são mais estáveis que os complexos de spin baixo. Em contraste, para os metais de transição da segunda fila, os estados de spin baixo mostraram-se mais estáveis que os estados de spin alto. As ligações metal-ligante nos complexos foram analisadas em termo das interações covalentes e iônicas e ajudaram a entender porque os complexos (1a e 1aq) são mais estáveis que os complexos (1b e 1bq). Os complexos poliaminas [20]aneN4 e poliéteres [20]aneO4 foram obtidos substituindo os átomos de nitrogênio e oxigênio da posição alfa dos macrociclos [20]aneN4O4 e [20]aneO4N4, respectivamente. O macrociclo [20]aneO4 tem preferência em complexar íons metálicos da primeira fila, enquanto o macrociclo [20]aneN4 prefere complexar os íons metálicos da segunda fila. / A detailed theoretical study of structures and energies of the 1,7,1l,17-tetraoxa-2,6,12,16-tetraaza-cycloeicosane ligand ([20]AneN4O4) coordinated to Fe2+, Co2+, Ni2+, Ru2+, Rh2+ and Pd2+ transition metals ions was carried out with the B3LYP/Lanl2DZ method. The geometries of the complexes were fully optimized in Cs symmetry with the metal ions coordinated either to four atoms nitrogen (complexes 1a e 1b) or to the four atoms oxygen (complexes 1aq e 1bq). The octahedral and square planar arrangements were considered in this work. The theoretical structure is in excellent agreement with the experimental X-ray diffraction structure determination for the [20]AneN4O4 octahedral Ni2+ complex. The M2+ cations bind preferentially to the nitrogen atoms with binding energies that increase in the order Fe2+ < Ru2+ < Co2+ < Ni2+ < Rh2+ < Pd2+. For the first-row transition metals, the highspin complexes are more stable than the low-spin complexes. In contrast, for the second-row of transition metals, the low-spin states were found more stable than the high spin states. The metal-ligand bonds in the complexes were analyzed in terms of the covalent and ionic interactions and helped to understand why complexes (1a e 1aq) are more stable than complexes (1b e 1bq). The polyamines [20]aneN4 and polyethers [20]aneO4 complexes were obtained substituting the atoms N or O of the alfa position of the macrocycles [20]aneN4O4 and [20]aneO4N4, respectively. The macrocycle [20]aneO4 prefers to complex first-row transition metals; however, the macrocycle [20]aneN4 prefers to complex second-row transition metals.

Submitted by Rosivalda Pereira (mrs.pereira@ufma.br) on 2017-06-07T17:57:54Z No. of bitstreams: 1 JoseEdilsonSilva.pdf: 1819277 bytes, checksum: 391131ff8e28cc1636472453e9b94fd8 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-07T17:57:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JoseEdilsonSilva.pdf: 1819277 bytes, checksum: 391131ff8e28cc1636472453e9b94fd8 (MD5) Previous issue date: 2009-11-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa e ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Maranhão (FAPEMA) / In this work we studied the adsorption and the encapsulation of the amino acid lysine with the double wall carbon nanotube (DWCNT) (8,0)@(17,0). This study is of interest for applications technological, because it allows to analyze the carbon nanotubes in di erent atmospheres and also to give it the speci c functions with biological goals. To treat with details the properties structural and electronics of the considered system, we used one theoretical approach based on calculations of rst principles making use of the density functional theory with the approach of the generalized gradient to describe the exchange and correlation term. The calculations were accomplished using the program SIESTA. When the system reached the expected convergence, the analysis of electronic properties through the structure of the band and density of states showed signi cant changes in behavior of system. System (8,0)@(17,0) DWCNT with lysine interacting on the outer wall begins to show character metallic, while the system with the lysine encapsulated energy gap is 0.30 eV to 0.19 eV. Also the degenerate levels of the system pure lose the degeneration when amino acid lysine is adsorbed and also encapsulated in DWCNT. To check the stability of these systems, we calculate the binding energy, which has a value of -1.63 eV indicating that this system is highly stable, while the (8,0)@(17,0) DWCNT with lysine encapsulated has a binding energy of the order of 3.24 eV, indicating the low stability. / Neste trabalho estudamos a adsorção e o encapsulamento do aminoácido lisina com o nanotubo de carbono de camada dupla (DWCNT) (8,0)@(17,0). Este estudo é de interesse para aplicações tecnológicas, pois permite analisar os nanotubos de carbono em diferentes ambientes e também dar-lhe funções específicas com metas biológicas. Para tratar com detalhes as propriedades estruturais e eletrônica do sistema considerado, utilizamos uma abordagem teórica baseada em cálculos de primeiros princípios, fazendo uso da teoria do funcional da densidade com a aproximação do gradiente generalizado para o termo de troca e correlação. Os cálculos foram realizados usando o programa SIESTA. Quando o sistema atingiu a convergência esperada, a análise das propriedades eletrônicas através da estrutura de banda e da densidade de estado mostraram mudan ças significativas no comportamento do sistema. O sistema DWCNT (8,0)@(17,0) com a lisina interagindo na parede externa passa a apresentar caráter metálico, enquanto que o sistema com a lisina encapsulada a energia do gap passa de 0.30 eV para 0.19 eV. Também os níveis degenerados do sistema puro perdem a degenerescência quando o aminoácido lisina é adsorvido e também encapsulado ao DWCNT. Para veri ficar a estabilidade destes sistemas, calculamos a energia de ligação, a qual apresenta um valor de -1.63 eV indicando que este sistema é altamente estável, enquanto que o DWCNT (8,0)@(17,0) com a lisina encapsulada tem uma energia de ligação da ordem de 3.24 eV, indicando a baixa estabilidade.

Submitted by Rosivalda Pereira (mrs.pereira@ufma.br) on 2017-06-07T18:40:06Z No. of bitstreams: 1 ArivaldoCarvalho.pdf: 4594687 bytes, checksum: c5792781a97f8174ae6dcd9a0bfbd359 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-07T18:40:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ArivaldoCarvalho.pdf: 4594687 bytes, checksum: c5792781a97f8174ae6dcd9a0bfbd359 (MD5) Previous issue date: 2010-01-21 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / With the aim of the development of new nanodevices, there is great interest in understand the electronic properties of nanostructured materials. Above all, how to modify the electronic properties of nanostructures already well known in a controlled manner. With this goal, many methodologies and experiments has been developed. We studied the an entirely through computer simulation atomistic interaction of amino glycine with the surface of graphene using two methods, classical and quantum, for both modules use Materials Studio (Accelrys), and the Forcit Dmol3 states that are Art in atomistic simulations. From the classical point of view, we used force fields universal to describe the interactions, and the quantum point of view, the method of density functional. The methodology consisted basically realize a scan with glycine in different orientations on the surface of the graphene sheet grid in a considerable build a 3D map of potential interaction that enables us to accurately define where are enough sites and orientations of the amino acid glycine to more energetically favorable for adsorption. From the selection of the best candidates obtained from calculations in classical mechanics, we performed electronic structure calculations using the method DFT (Density Functional Theory) to estimate the binding energy and in that regime adsorption occurs. In addition, we obtained the electron density of the system and did Mulliken population analysis as well. / Com a finalidade do desenvolvimentos de novos nanodispositivos, há um grande interesse em conhecer as propriedades eletrônicas de materias nanoestruturados. Sobretudo, como modificar as propriedades eletrônicas de nanoestruturas já bem conhecidas de forma controlada. Com este objetivo, muitas metodologias e experimentos tem sido desenvolvidos. Estudou-se de forma inteiramente atomística através de simulação computacional a interação do aminoácido glicina com a superfície do grafeno utilizando dois métodos , clássico e quântico, para tanto utilizamos os módulos do Materials Studio (Accelrys), o Forcite e o Dmol3 que são estados de arte em simulações atomísticas. Do ponto de vista clássico, utilizou-se campos de força universal para descrever as interações; e do ponto de vista quântico, utilizamos o método do funcional da densidade. A metodologia consistiu basicamente em realizarmos um "scan"com a glicina em diversas orientações sobre a superfície da folha de grafeno num grid considerável, construímos uma mapa 3D do potencial de interação que nos possibilita conhecer com precisão suficiente onde são os sítios e as orientações do aminoácido glicina que mais favoráveis energeticamente para a adsorção. A partir da seleção dos melhores candidatos obtidos através dos cálculos de mecânica clássica, realizamos cálculos de estrutura eletrônica utilizando o método DFT (Density Functional Theory) a fim de estimar a energia de ligação e em que regime ocorre a adsorção. Além disso, nós obtivemos a densidade eletrônica do sistema e fizemos uma análise populacional de Mulliken também.

Made available in DSpace on 2016-08-18T18:19:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Arivaldo Cutrim Carvalho.pdf: 4594687 bytes, checksum: c5792781a97f8174ae6dcd9a0bfbd359 (MD5) Previous issue date: 2010-10-21 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / With the aim of the development of new nanodevices, there is great interest in understand the electronic properties of nanostructured materials. Above all, how to modify the electronic properties of nanostructures already well known in a controlled manner. With this goal, many methodologies and experiments has been developed. We studied the an entirely through computer simulation atomistic interaction of amino glycine with the surface of graphene using two methods, classical and quantum, for both modules use Materials Studio (Accelrys), and the Forcit Dmol3 states that are Art in atomistic simulations. From the classical point of view, we used force fields universal to describe the interactions, and the quantum point of view, the method of density functional. The methodology consisted basically realize a scan with glycine in different orientations on the surface of the graphene sheet grid in a considerable build a 3D map of potential interaction that enables us to accurately define where are enough sites and orientations of the amino acid glycine to more energetically favorable for adsorption. From the selection of the best candidates obtained from calculations in classical mechanics, we performed electronic structure calculations using the method DFT (Density Functional Theory) to estimate the binding energy and in that regime adsorption occurs. In addition, we obtained the electron density of the system and did Mulliken population analysis as well. / Com a finalidade do desenvolvimentos de novos nanodispositivos, há um grande interesse em conhecer as propriedades eletrônicas de materias nanoestruturados. Sobretudo, como modificar as propriedades eletrônicas de nanoestruturas já bem conhecidas de forma controlada. Com este objetivo, muitas metodologias e experimentos tem sido desenvolvidos. Estudou-se de forma inteiramente atomística através de simulação computacional a interação do aminoácido glicina com a superfície do grafeno utilizando dois métodos , clássico e quântico, para tanto utilizamos os módulos do Materials Studio (Accelrys), o Forcite e o Dmol3 que são estados de arte em simulações atomísticas. Do ponto de vista clássico, utilizou-se campos de força universal para descrever as interações; e do ponto de vista quântico, utilizamos o método do funcional da densidade. A metodologia consistiu basicamente em realizarmos um "scan"com a glicina em diversas orientações sobre a superfície da folha de grafeno num grid considerável, construímos uma mapa 3D do potencial de interação que nos possibilita conhecer com precisão suficiente onde são os sítios e as orientações do aminoácido glicina que mais favoráveis energeticamente para a adsorção. A partir da seleção dos melhores candidatos obtidos através dos cálculos de mecânica clássica, realizamos cálculos de estrutura eletrônica utilizando o método DFT (Density Functional Theory) a fim de estimar a energia de ligação e em que regime ocorre a adsorção. Além disso, nós obtivemos a densidade eletrônica do sistema e fizemos uma análise populacional de Mulliken também.