Molts sistemes físics tenen la propietat que la seva dinàmica ve definida per algun tipus de difussió espaial en competició amb un fenòmen de reacció, com per exemple en el cas de dos components químics que reaccionen al mateix temps que es difon l'un en el si de l'altre. La presència d'aquests dos fenòmens, la difusió i la reacció, sovint dóna lloc a patrons no homogenis de gran riquesa. Els models matemàtics que descriuen aquest tipus de comportament són normalment equacions en derivades parcials les solucions de les quals representen aquests patrons. En aquesta tesi s'analitza l'equació de Ginzburg-Landau complexa general, que és una equació en derivades parcials de reacció-difusió que s'utilitza sovint com a model matemàtic per a descriure sistemes oscil·latoris en dominis extensos. En particular estudiem els patrons que sorgeixen en el pla quan s'imposa que el grau de Brouwer de la solució no sigui nul. Aquests patrons estan formats per ones de rotació en forma d'espirals, és a dir, les corbes de nivell de la solució formen espirals que emanen dels punts on la funció s'anul·la. Quan la solució s'anul·la només en un punt i per tant només hi ha una espiral, tota la dependència temporal apareix en el terme de freqüència. Així doncs, la funció solució es pot expressar com a funció del radi polar i en termes del seu grau topològic i la freqüència de l'ona. Per tant, aquestes solucions es poden expressar en termes d'un sistema d'equacions diferencials ordinàries. Aquestes solucions només existeixen per una certa freqüència que depèn unívocament dels paràmetres de l'equació i, com a conseqüència i degut a la relació de dispersió entre el nombre d'ones i la freqüència, el nombre d'ones a l'infinit, l'anomenat nombre d'ones asimptòtic, ve també determinat unívocament pels paràmetres. Quan les solucions tenen més d'un zero aïllat la condició sobre el grau de la funció fa que de cada zero sorgeixi una espiral diferent i aquestes es mouen en el pla mantenint la seva estructura local. En aquest treball s'usen tècniques d'anàlisi asimptòtica per trobar equacions del moviment per als centres de les espirals i es troba que aquesta evolució temporal és lenta. En concret, per la distàncies relatives grans entre els centres de les espirals, l'escala de temps per a la seva dinàmica ve donada pel logaritme de l'invers d'aquesta distància. Es demostra que aquestes equacions del moviment són diferents en funció de la relació entre els paràmetres de l'equació de Ginzburg-Landau complexa i la separació entre els centres de les espirals, i que la forma com es passa d'unes equacions a les altres és molt singular. També es demostra que el nombre d'ones asimptòtic per al cas de sistemes amb diverses espirals també està unívocament determinat pels paràmetres però no obstant, el cas de sistemes amb diverses espirals es diferencia del cas d'una única ona en què deixa de ser constant i evoluciona al mateix ritme que la velocitat dels centres de les espirals. / Many physical systems have the property that its dynamics is driven by some kind of spatical diffusion that is in competition with a reaction, like for instance two chemical species that react at the same time that there is a diffusion of each of them into the other. This interplay between reaction and diffusion produce non-homogeneous patterns that can sometimes be very rich. The mathematical models that describe this kind of behaviours are usually nonlinear partial differential equations whose solutions represent these patterns. In this thesis we focus on an especific reaction-diffusion equation that is the so-called general complex Ginzburg-Landau equation that is used as a model for oscillatory systems in extended domains. In particular we are interested in the type of patterns in the plane that arise when the solutions have a non-vanishing Brouwer degree. These patterns have the property that they exhibit rotating waves in the shape of spirals, which means that the contour lines arrange in the shape of spirals that emerge from the points where the solution vanishes. When the solution vanishes only at one point all the time dependence appears as a frequency term so the solutions can be expressed as a function of the polar radius and in terms of the topological degree of the solution and the frequency of the wave. Therefore, these solutions can be expressed in terms of a system of ordinary differential equations. These solutions do only exist with a given frequency, and as a consequence and due to the existence of a dispresion relation, the wavenumber far from the origin, the so-called asymptotic wavenumber, is also unique. When the solutions have more than one isolated zero, the condition on the degree of the function has the effect of producing several spirals that emerge from the different zeros of the solution. These spirals evolve in time keeping their structure but moving around on the plane. In this work we use asymptotic analysis techniques to derive laws of motion for the centres of the spirals and we show that the time evolution of these patterns is slow and, for large relative separations of the centres of the spirals, the time scale for the their dynamics is logarithmic in the inverse of this distance. These laws of motion are different depending on the relation between the parameters of the complex Ginzburg-Landau equation and the relative separation of the spirals. We show that the way these laws change as the spirals separate or approach is highly singular. We also show that the asymptotic wavenumber in the case of multiple spirals is as well unique and that it evolves in time at the same rate as the velocity of the centres.

This thesis describes two topological phases of matter, the Weyl semimetal and the line node semimetal, that are related to but distinct from topological insulator phases. These new topological phases are semimetallic, having electronic energy bands that touch at discrete points or along a continuous curve in momentum space. These states are achieved by breaking time-reversal symmetry near a transition between an ordinary insulator and a topological insulator, using a model based on alternating layers of topological and ordinary insulators, which can be tuned close to the transition by choosing the thicknesses of the layers. The semimetallic phases are topologically protected, with corresponding topological surface states, but the protection is due to separation of the band-touching points in momentum space and discrete symmetries, rather than being protected by an energy gap as in topological insulators. The chiral surface states of the Weyl semimetal give it a non-zero Hall conductivity, while the surface states of the line node semimetal have a flat energy dispersion in the region bounded by the line node. Some transport properties are derived, with a particular emphasis on the behaviour of the conductivity as a function of the impurity concentrations and the temperature.

The parQ method, up to now only capable of calculating the density of states in the canonical ensemble, is extended to the grand canonical ensemble and compared to the Wang-Landau algorithm, a local-update flat-histogram method. Both algorithms have been implemented so that the performance and the respective benefits with increasing simulation time can be determined and compared.

Diss.--Juristische Fakultät--Universität Regensburg, 2000. / Bibliogr. p. 206-223.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Mécanique des fluides : Lyon 1 : 2005. / Titre provenant de l'écran titre. 112 réf. bibliogr.

Thesis (doctoral)--Ruprecht-Karl Universität Heidelberg, 1966. / Includes bibliographical references (p. 325-339).

In this thesis we study the effect of electron-electron interactions on Chiral two-dimensional electron gas (C2DEGs). C2DEGs are a very good description of the low-energy electronic properties of single layer and multilayer graphene systems. The low-energy properties of single layer and multilayer graphene are described by Chiral Hamiltoninans whose band eigenstates have definite chirality. In this thesis we focus on the effect of electron-electron interactions on two of these systems: monolayer and bilayer graphene. In the first half of this thesis we use the massless Dirac Fermion model and random-phase-approximation to study the effect of interactions in graphene sheets. The interplay of graphene's single particle chiral eigenstates along with electron-electron interactions lead to a peculiar supression of spin susceptibility and compressibility, and also to an unusual velocity renormalization. We also report on a theoretical study of the influence of electron-electron interactions on ARPES spectra in graphene. We find that level repulsion between quasiparticle and plasmaron resonances gives rise to a gap-like feature near the Dirac point. In the second half we anticipate interaction driven integer quantum Hall effects in bilayer graphene because of the near-degeneracy of the eight Landau levels which appear near the neutral system Fermi level. We predict that an intra-Landau-level cyclotron resonance signal will appear at some odd-integer filling factors, accompanied by collective modes which are nearly gapless and have approximate q[superscrit 3/2] dispersion. We speculate on the possibility of unusual localization physics associated with these modes. / text

Nous nous intéressons dans un premier temps à l'étude des propriétés spectrale de localisation dynamique pour des opérateurs de Schrödinger ainsi qu'a leurs classifications. Nous introduirons trois classes de propriétés équivalentes en cherchant à établir le lien entre elles d'une façon optimale et illustrée par des contre-exemples. Certaines de ces propriétés s'avèrent jouer un rôle crucial dans l'étude mathématique de plusieurs phénomènes issus de la physique, notamment la quantifi cation de la conductance de Hall et l'apparition des plateaux dûs aux états localisés. Nous nous intéressons ainsi dans la seconde partie, aux conductances de Hall et de bord pour des modèles désordonnés continus et en présence d'un mur électrique aussi bien que magnétique. Nous expliquons comment les murs entrent en jeu pour pouvoir définir la conductance de bord, en tenant compte de la contribution des états localisés et la régularisation que les systèmes désordonnés requièrent. Nous établissons l'égalité de ces deux conductances directement et non par quantification séparée.

Dans ce travail de thèse, nous étudions les propriétés de transport électronique des nanorubans de graphène sous champs magnétiques intenses (jusqu'à 55 T) pour révéler les effets de confinements électroniques dans la structure de bande de graphène.

En esta Tesis desarrollamos dos formulaciones diferentes (pero vinculadas entre sí) del principio de incerteza de la mecánica cuántica para pares de observables actuando sobre un espacio de Hilbert finito, yendo más allá del alcance de las tradicionales relaciones de incerteza de Heisenberg, de Robertson y de Schröndinger. Una de las formulaciones que desarrollamos es una extensión de la desigualdad de Landau y Pollak al caso de medidas de operadores con valores positivos y estados mixtos. Para lograr esto hicimos uso de un enfoque geométrico, definiendo la incerteza asociada al resultado de la medición de un observable a partir de métricas entre estados cuánticos. Esto nos permitió mostrar, entre otros resultados, que la métrica de Wootters da la desigualdad más restrictiva a las probabilidades máximas de los observables. La otra formulación que desarrollamos se basa en un enfoque informacional. Para ello introducimos una familia de entropías generalizadas que cuantifican la incerteza asociada a un vector de probabilidad. Obtuvimos relaciones de incerteza tipo entrópicas resolviendo el problema de minimización de la suma de entropías generalizadas sujeta a la desigualdad de Landau–Pollak. De esta manera, extendimos los resultados de de Vicente y Sánchez-Ruiz que consideraban la entropía de Shannon a otras entropías, medidas cuánticas generalizadas y estados mixtos. Asimismo, realizamos un estudio comparativo entre las cotas obtenidas y otras disponibles en la literatura, obteniendo que en muchas de las situaciones consideradas nuestra cota es más fuerte. Además, consideramos el caso del qubit de manera particular y obtuvimos la cota óptima para este caso. Por último, estudiamos la conexión entre los principios de incerteza y complementariedad, en el contexto del interferómetro de Mach–Zehnder. Encontramos que las relaciones de Schrödinger y de Landau–Pollak para ciertos observables son equivalentes a la relación de dualidad onda–corpúsculo. Con respecto a las relaciones usando entropías, la equivalencia depende de la elección de los índices entrópicos. En particular, si los índices son iguales no existe tal equivalencia. Mostramos que esta situación sirve para discernir entre los diferentes estados de mínima incerteza.