O tema deste trabalho é a modelização computacional das propriedades magnéticas de sistemas nanoparticulados a temperatura finita. Estes materiais, que são de grande interesse acadêmico e aplicado, possuem uma sensibilidade atípica às flutuações térmicas, um fenômeno conhecido como superparamagnetismo. Por essa e outras peculiaridades, eles apresentam um comportamento extremamente rico e complexo que se estende por uma gama ampla de situações experimentais, indo desde eras geológicas em aplicações na área de geomagnetismo, a fenômenos ultra-rápidos em dispositivos eletrônicos e tratamentos clínicos. O modelo empregado, conhecido como teoria de Néel-Brown, introduz na equação dinâmica magnética um termo estocástico para lidar com as flutuações térmicas. Sua validade é bastante geral, podendo ser aplicado para simular uma quantidade enorme de experimentos. Implementamos uma biblioteca numérica extremamente eficiente, que permite tratar sobre um mesmo escopo estas diferentes situações. Neste trabalho, focamos no problema de histerese dinâmica que vêm recebendo considerável atenção nos últimos anos motivado, principalmente, pela aplicação de nanopartículas magnéticas em tratamentos de tumores por uma técnica conhecida como magneto-hipertermia. / This thesis concerns the use of computer models to study the magnetic properties of nanoparticles at a finite temperature. These materials, which are of great academic and applied interest, are known to have an enhanced sensitivity to thermal fluctuations -- a phenomenon known as superparamagnetism. Such a peculiar nature is responsible for a large number of interesting physical phenomena, which are known to extend over a wide range of experimental situations. These include, among others, geomagnetism, ultra-fast devices and oncological treatments. The model employed, known as the Néel-Brown theory, introduces in the dynamical equation an stochastic term representing the thermal fluctuations. It\'s range of validity is quite broad, thus being applicable to all of the aforementioned situations. We implemented a highly efficient numerical library, whose scope extends over a large range of experiments. In this thesis we focused on the problem of dynamic hysteresis, which has receive considerable attention in recent years. This was motivated, among other things, by the potential use of nanoparticles in magneto-hyperthermia treatments.

Submitted by Daniella Sodre (daniella.sodre@ufpe.br) on 2015-04-08T13:19:43Z No. of bitstreams: 2 TESE Sérgio Henrique Lira.pdf: 10473188 bytes, checksum: ad39baf570ad4b641f94987468e9d1d0 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-04-08T13:19:43Z (GMT). No. of bitstreams: 2 TESE Sérgio Henrique Lira.pdf: 10473188 bytes, checksum: ad39baf570ad4b641f94987468e9d1d0 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2014-02-21 / CNPq; INCT-FCx. / Nesta Tese são empregadas técnicas analíticas e numéricas para investigar o fenômeno de formação de dedos viscosos entre fluidos imiscíveis confinados quando um destes fluidos é um fluido magnético complexo. Diferentes tipos de esquemas geométricos efetivamente bidimensionais foram investigados. Duas situações distintas são tomadas com relação à natureza da amostra de fluido magnético: um fluido newtoniano usual, e um fluido magneto-reológico que apresenta um yield stress dependente da intensidade do campo magnético. Equações governantes adequadas são derivadas para cada um dos casos. Para obter um entendimento analítico dos estágios iniciais da evolução temporal da interface foi empregada uma análise fracamente não-linear de modos acoplados. Este tipo de análise acessa a estabilidade de uma interface inicialmente perturbada e também revela a morfologia dos dedos emergentes. Em algumas circunstâncias soluções estacionárias podem ser encontradas mesmo na ordem não-linear mais baixa. Nesta situação é feita uma comparação de algumas destas soluções com soluções estáticas totalmente não-lineares obtidas através de um formalismo de vortex-sheet na condição de equilíbrio. Em seguida foi desenvolvido um modelo de phase-field aplicado a fluidos magnéticos que é capaz de simular numericamente a dinâmica totalmente não-linear do sistema. O modelo consiste em introduzir uma função auxiliar que reproduz uma interface difusa de espessura finita. Utilizando esta ferramenta também é possível estudar um complexo problema de dedos viscosos de origem biológica: o fluxo de actina como um fluido ativo dentro de um fragmento lamelar.

Orientadores: Pedro Luiz Onofrio Volpe, Maria Regina Alcantara / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-05T01:16:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bombard_AntonioJoseFaria_D.pdf: 17369274 bytes, checksum: 8d592533d59e6cf4325ee9574b58724c (MD5) Previous issue date: 2005 / Doutorado / Físico-Química / Doutor em Ciências

Submitted by Geyciane Santos (geyciane_thamires@hotmail.com) on 2015-08-06T13:49:01Z No. of bitstreams: 3 Dissertação - Capa- Israel da Silva Torres.pdf: 158346 bytes, checksum: 01c39f4d67d7fdc273c71674b35c71e8 (MD5) Dissertação-Ficha catalografica - Israel da Silva Torres.pdf: 71335 bytes, checksum: 19561f05d5fde66d165f1505dcfe6818 (MD5) Dissertação - Israel da Silva Torres.pdf: 964120 bytes, checksum: 39ffe886b2f8890950ae7ac97cac1c64 (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2015-08-07T13:08:11Z (GMT) No. of bitstreams: 3 Dissertação - Capa- Israel da Silva Torres.pdf: 158346 bytes, checksum: 01c39f4d67d7fdc273c71674b35c71e8 (MD5) Dissertação-Ficha catalografica - Israel da Silva Torres.pdf: 71335 bytes, checksum: 19561f05d5fde66d165f1505dcfe6818 (MD5) Dissertação - Israel da Silva Torres.pdf: 964120 bytes, checksum: 39ffe886b2f8890950ae7ac97cac1c64 (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2015-08-07T13:12:59Z (GMT) No. of bitstreams: 3 Dissertação - Capa- Israel da Silva Torres.pdf: 158346 bytes, checksum: 01c39f4d67d7fdc273c71674b35c71e8 (MD5) Dissertação-Ficha catalografica - Israel da Silva Torres.pdf: 71335 bytes, checksum: 19561f05d5fde66d165f1505dcfe6818 (MD5) Dissertação - Israel da Silva Torres.pdf: 964120 bytes, checksum: 39ffe886b2f8890950ae7ac97cac1c64 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-08-07T13:12:59Z (GMT). No. of bitstreams: 3 Dissertação - Capa- Israel da Silva Torres.pdf: 158346 bytes, checksum: 01c39f4d67d7fdc273c71674b35c71e8 (MD5) Dissertação-Ficha catalografica - Israel da Silva Torres.pdf: 71335 bytes, checksum: 19561f05d5fde66d165f1505dcfe6818 (MD5) Dissertação - Israel da Silva Torres.pdf: 964120 bytes, checksum: 39ffe886b2f8890950ae7ac97cac1c64 (MD5) Previous issue date: 2012-09-25 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In this work we will make a theoretical investigation over some general properties of edge magnetoplasmos (EMP) - collective quiral excitations which propagates at the edges of a bidimensional solid state plasma (often called bidimensional electronic system- 2DES) under the quantum Hall regime (QHR) with lling factor of = 1(2),with very strong dissipation in the edges, where the Landau levels (LL) intercept the Fermi levels (FL). We will take into account only homogenuous samples, that means, without a consideration of a gate nor an air substrate over the heterostructure; pointed out that the EMP behaviour, especially the wave quality, has a strong dependence on the gate. EMP s were rst reported in the 80 s, and have attracted much attention in the past decade with advent of some new nano-2DES, new experimental methods - as the time- resolved experiments, and nano electronic aplications. Adopting a microscopic model, we could con rm recent works (2010), and we con rmed that even in the strong dissipation regime, here considered, there is still a mode that persists, an edge helicon (EH), with excelent quality - when all other modes are very damped. We also nd new interesting properties of this EH, in fact, we can show that the "window of transparency" of this EH is 10 times bigger then the value so far known from the scienti c literature, its spatial structure was also here accquired with better precision; and it exibits a more smooth behavior if compared to recent articles. / Neste trabalho faremos um estudo teórico acerca de propriedades dos magneto-plasmons de borda (MPB) excitações quirais coletivas e que se propagam nas bordas de um plasma de estado sólido bidimensional (comumente cunhado como um sistema eletrônico bidimensional - SE2D) - sob o regime Hall quântico inteiro (RHQI) com fator de preenchimento = 1(2) e com muito-forte dissipação nas regiões de estados de borda, onde os níveis de Landau (NL) cruzam o nível de Fermi (NF). Serão considerados neste trabalho apenas amostras homogêneas, ou seja, sem a consideração de um gate ou uma camada de ar sobre a heteroestrutura; cujo comportamento dos MPB s, especialmente a qualidade do MPB, tem forte vínculo com propriedades do meio em questão. Os primeiros MPB s foram descobertos na década de 1980, e têm despertado um grande interesse na última década, com o advento de novas nanoestruturas eletrônicas bidimensionais, novos métodos experimentais - como por exemplo os experimentos com tempo-resolvido (time-resolved) e aplicacões diretas em nanoeletrônica. Adotando-se um modelo miscroscópico, pudemos con firmar resultados de trabalhos recentes (2010), e confi rmamos que mesmo no regime de muito-forte dissipação, aqui considerado, ainda há um modo que persiste, um Helicon de Borda (HB), com excelente qualidade - enquanto que todos os outros mo- dos são fortemente amortecidos. Encontramos também novas interessantes propriedades deste HB, em particular, mostramos que "janela de transparência" deste HB é 10 vezes maior do que o valor conhecido na literatura, a estrutura espacial do HB também foi aqui obtida com melhor precisão; e exibe um comportamento mais suave que o apresentado em trabalhos recentes.

Orientador: Kleber Roberto Pirota / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-23T16:30:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Almeida_PriscilaToderode_M.pdf: 4163268 bytes, checksum: 28aa8c398a21212739c3588c9ce78593 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: O principal objetivo desse trabalho consiste em uma nova abordagem para o tunelamento da magnetização do magneto molecular Mn12, embasado em uma ampliação do modelo de Preisach. Introduziremos novos operadores que levam em conta a possibilidade de efeitos quânticos. Implementamos esse novo modelo num programa de simulação que é capaz de simular curvas de histerese e curvas de relaxação magnética sem recorrer a resolução de hamiltonianas de spin. Além disso, este programa utiliza simulação estocástica, apresentando os resultados em poucos minutos. Os resultados obtidos concordam com os experimentos realizados de histerese e relaxação magnética. Apesar de ser um modelo de simulação simples, reproduz adequadamente a fenomenologia, pois introduz os dois ingredientes essenciais de um sistema com inversão da magnetização por efeito túnel termicamente ativado: a ativação térmica, descrita pela ocupação de níveis segundo a distribuição de Boltzmann e a possibilidade do efeito túnel descrita pelo modelo de Landau¿Zenner. A consistência física do modelo é estudada através da variação de parâmetros do modelo de forma sistemática / Abstract: The main objective of this work consists of a new approach concerning the tunneling of the magnetization of the molecular magnet Mn12, based on an extension of the Preisach model. We will introduce new operators that take into account the possibility of quantum effects. Thus, we have implemented this new model in a simulation software that is capable of simulating hysteresis curves and magnetic relaxation curves without utilizing resolution of spin Hamiltonians. Also, this program uses stochastic simulation, presenting the results in only a few minutes. The results obtained agree with the hysteresis and relaxation experiments. Despite being a simple simulation model, it adequately reproduces the phenomenology, because it introduces two key ingredients of a system with inversion of magnetization by thermally activated tunnel effect: the thermal activation, described by the occupation of levels according to the Boltzmann distribution and the possibility of tunnel effect described by the Landau-Zenner model. The physical consistency of the model is studied by systematically varying the model¿s parameters / Mestrado / Física / Mestra em Física

Made available in DSpace on 2014-06-12T18:05:17Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo586_1.pdf: 964744 bytes, checksum: 8e8c2ad59ecc41635a23725c07ee9ffb (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2009 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / A interação entre a luz e a matéria pode dar origem a interessantes fenômenos não lineares. Entre eles, o processo da mistura de quatro ondas (MQO), que corresponde à geração de um quarto campo de luz quando três campos de luz incidem em um meio não linear, é um dos mais estudados na óptica não linear. Neste trabalho investigamos, experimental e teoricamente, o processo da MQO em uma amostra de átomos de césio esfriados e aprisionados em uma Armadilha Magneto-Óptica (AMO). Para realizar a experiência, preparamos uma nuvem densa de átomos no nível hiperfino F = 3 do estado fundamental do césio. Usamos a configuração de conjugação de fase óptica para os feixes da mistura, provenientes de um mesmo laser de diodo de cavidade externa (LDCE) e identificados por F (Foward), P (Probe) e B (Backward). Os feixes F e P têm polarizações circulares opostas e frequências iguais, que podem ser varridas simultaneamente usando um par de Moduladores Acusto-Ópticos (MAO). Estes dois feixes incidem no meio formando um pequeno ângulo de 4o entre eles. Enquanto que o feixe B com polarização oposta à do feixe F e contrapropagante a ele, é sintonizado na transição F = 3 ↔ F = 2 dentro da linha D2 do césio. O sinal gerado C é monitorado em função da frequência comum de F e P, e detetado na direção oposta à do feixe P. Nestas condições, a forma de linha do sinal obtido da MQO apresenta ressonâncias largas e estreitas, evidenciando a contribuição da coerência Zeeman induzida no sistema. Em particular, medimos a dependência do sinal C como função da intensidade do feixe de bombeio F. Realizamos também uma análise teórica do problema, modelando nosso sistema atômico como um ensemble de átomos de três níveis efetuando um cálculo perturbativo para resolver as equações de matriz densidade do sistema. Finalmente mostramos que este modelo teórico descreve qualitativamente bem as observações experimentais

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Cette étude s'intègre dans le cadre d'un développement accru de nouvelles techniques de contrôle non destructif des matériaux magnétiques basées sur les phénomènes de couplage magnéto-mécanique. L'objectif est de promouvoir des méthodes originales de mesure des propriétésmagnétiques permettant d'évaluer quantitativement l'état thermo-métallurgico-mécanique d'un matériau par une simple identification inverse.Nous proposons dans ce document un modèle magnéto-mécanique couplé dit modèle multidomaine compatible avec la procédure de contrôle magnétique. Ce modèle analytique permet de simuler le comportement magnétique et magnétostrictif d'un matériau magnétique soumis à un chargement mécanique unidirectionnel. Il a montré une bonne adaptabilité à des états de contraintes et structures magnétiques variées. Le modèle multidomaine a pu être validé dans le cas d'un chargement élastique uniaxial et multixial par un simple recours à une contrainte équivalente magnéto-mécanique. Il a pu également intégrer les éléments nécessaires à la modélisation de l'influence de la plasticité sur l'état magnétique. La plasticité est introduite via un état de contrainteinterne caractérisant une structure hétérogène biphasée. Des corrélations intéressantes entre variables d'écrouissage macroscopiques et propriétés magnétiques ont été élaborées et l'approche a été validée sur un acier dual phases.Nous nous sommes enfin intéressées à a mise en place d'un protocole expérimental novateur assurant un suivi continuel du comportement piézomagnétique du matériau au cours d'un essai de fatigue. Cette technique permet d'estimer la limite d'endurance des matériaux magnétiques. / This study is within a recent research largely motivated by the possibility of development of new non-destructive techniques based on the magneto-mechanical coupling. Thus, the issue is to propose original magnetic methods allowing a quantitative evaluation of the thermo-metallurgicomechnical state of ferromagnetic materials by a simple inverse identification.We propose in this document a coupled magneto-mechanical modeling called multidomain modeling suitable for the non-destructive process. This model is able to simulate magnetic and magnetostrictive behaviors of materials submitted to an uniaxial mechanical loading. It exhibits an adaptability to various mechanical states and magnetic structures. Multidomain modeling provides good results in the case of elastic loading either uniaxial or multiaxial by the use of an equivalent stress. It can also integrate the key elements for modeling the effect of plasticity on the magneticbehavior. Plasticity is introduced through internal stress characterizing heterogenous biphasic structure. Interesting correlations between macroscopic hardening parameters and magnetic properties are shown and the plasticity approach is confirmed by experiments carried out on a dual phase steel.Finally, we propose an experimental protocol allowing in situ continuous investigation of the piezomagnetic behavior during fatigue test. This experimental technique permits the estimation of fatigue limit of ferromagnetic materials.

For the past 50 years, the magnetic storage industry has been the ultimate provider, covering the ever-expanding needs of digital mass storage. Up to now, scaling to smaller dimensions has been the core approach for achieving higher areal densities in conventional media. However, recent studies have shown that further miniaturisation is physically bound by superparamagnetic effects. Bit patterned media (BPM) is one of the most promising solutions for extending the areal densities beyond 1Tbit/in². The ability to magnetically characterise novel BPM is a key requirement for its future commercialisation. The work presented in this thesis describes the investigation of the Magneto-Optic Kerr Effect (MOKE) and the Anomalous Hall Effect (AHE) techniques, used in the characterisation of BPM samples. These samples were produced as part of this work using a customised subtractive fabrication process. Continuous thin magnetic films with Ptseed(10nm)/[Co(0.4nm)/Pt(1nm)]x15 composition and perpendicular anisotropy, were deposited using electron-beam (e-beam) evaporation, and subsequently patterned into magnetic nano-islands through means of e-beam lithography and Ar⁺ ion milling. In terms of the MOKE technique, a fully customised polar MOKE system has been developed and successfully used to observe the hysteretic behaviour of magnetic nano-island arrays with varying dimensions. An expected reduction in the MOKE signal due to pattering has been observed, as well as an additional signal reduction due to the scattering effect arising from the non-vertical sidewalls of the dome-shaped islands. In the case of islands with improved shape profile, the magnetic reversal of BPM arrays with islands sizes down to 35nm has been successfully detected, demonstrating a sensitivity of approximately 6x10⁻¹³emu for the MOKE system. In terms of the AHE technique, Au Hall crosses were deposited on top of the BPM arrays that had been previously characterised by MOKE, allowing the direct comparison and cross-verification of the results obtained by the two techniques. A revised Hall cross design, where the Hall crosses were generated by direct patterning of the Pt seed layer, has provided a significant improvement in AHE signal. This has allowed the detection of the magnetic reversal of individual sub-50nm magnetic islands, demonstrating a sensitivity of approximately 6.6x10⁻¹⁵emu for the AHE technique. The spatial sensitivity of these Hall cross structures has been experimentally determined, indicating a decrease in sensitivity with increasing distance from the cross centre and with decreasing island diameter. In conclusion, the sensitivity profile of Hall cross structures must be taken into account for the accurate interpretation of BPM characterisation results obtained by the AHE technique. Finally, some suggestions are outlined with regard to the future improvement of the developed characterisation techniques and the further continuation of the work presented in this thesis.

Orientadores: Eduardo Granado Monteiro da Silva, Fernando Iikawa / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-28T03:52:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ardito_FabioMachado1984-_D.pdf: 17276184 bytes, checksum: 26e823f6c84e2068348c69f11dbd1424 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: O célebre efeito Hall quântico semi-inteiro no grafeno é uma consequência direta dos níveis de Landau característicos previstos pela equação de Dirac. Apesar de se saber que os níveis de Landau devam ser tão estreitos quanto possível para que os efeitos de mecânica quântica relativística sejam realçados, pouca informação sobre os mecanismos mais relevantes que levam ao alargamento destes níveis em grafeno está disponível atualmente. Nesta tese, experimentos de micro-Raman a baixas temperaturas e campos magnéticos de até 15~T foram feitos em tipos diferentes de amostras de grafeno: monocamadas e bicamadas depositadas sobre um substrato de Si/SiO$_2$; e multicamadas produzidas sobre SiC. As larguras das transições interbanda entre níveis de Landau são obtidas pela análise do amortecimento das ressonâncias magneto-fônon que ocorrem quando transições opticamente ativas entre níveis de Landau cruzam a energia do fônon E$_{2g}$. A partir de uma análise quantitativa das larguras dependentes do índice de cada transição, encontramos que amostras produzidas por meios distintos mostram mecanismos de alargamento de níveis de Landau amplamente diferentes. O alargamento na amostra com multicamadas é causado por uma distribuição nas velocidades de Fermi ($\delta v_F \sim 8.7\times10^4$~m/s) possivelmente devida a flutuações residuais nas interações entre camadas, enquanto o alargamento em monocamadas é devido, principalmente, à presença de pseudo-campos magnéticos ($\delta B_{strain}=1.7$~T para nossa amostra) criados por tensões na rede através de interações com o substrato. A busca por métodos de fabricação de grafeno com qualidade eletrônica superior precisa levar em conta estes dois tipos de mecanismos de alargamento / Abstract: The famous half-integer quantum hall effect in graphene is a direct consequence of the characteristic Landau levels predicted by the Dirac equation. Albeit minimal Landau level widths are mandatory to reinforce the relativistic quantum effects under low magnetic fields, little information on the most relevant mechanisms leading to Landau level broadening in graphene samples is presently available. In this thesis, micro-Raman experiments at low temperatures and fields up to 15 T were performed on distinct graphene samples, namely a natural single-layer and a bilayer graphene flake deposited over a Si/SiO$_2$ substrate; and a multilayer epitaxial graphene sample produced on SiC. The interband Landau level transition widths are obtained by an analysis of the damping of the magnetophonon resonances that occur when optically active Landau level transitions cross the energy of the $E_{2g}$ phonon. We find, by means of a quantitative analysis of the index-dependent Landau level transition widths, that graphene samples produced by such distinct routes show largely different dominant Landau level broadening mechanisms. In fact, the broadening in multilayer epitaxial graphene is caused by a distribution of Fermi velocities ($\delta v_F \sim 8.7\times10^4$~m/s), possibly due to fluctuations of residual interlayer graphene interactions, while the Landau level broadening in single-layer graphene is mainly due to the presence of random strain-induced pseudo-magnetic fields ($\delta B_{strain}=1.7$ T for our sample) caused by interactions with the substrate. Search for production methods of graphene with optimal electronic quality must take into account both possible Landau level broadening mechanisms / Doutorado / Física / Doutor em Ciências / CAPES