CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de NÃvel Superior / Nesta tese apresentamos o estudo teÃrico de transporte eletrÃnico de dispositivos moleculares em dois problemas distintos. No primeiro, comparamos medidas via microscopia de tunelamento (STM) com cÃlculos de primeiros princÃpios onde a tensÃo aplicada em uma mono camada de molÃculas auto-montadas, denominadas: 5-(4-piridina)-1,3,4-oxadiazol-2-tiol (HPYT) e 5-(4-fenil)-1,3,4-oxadiazol-2-tiol (HPOT) mostram a distribuiÃÃo local de carga. Essas molÃculas sÃo depositadas sobre um substrato de ouro tipo (1 1 1). A formaÃÃo destas camadas moleculares foi confirmada por medidas de STM. CÃlculos baseados na teoria do funcional da densidade (DFT) foram realizados para obter a conformaÃÃo mais estÃvel da interaÃÃo molÃcula/substrato. Verificamos uma grande semelhanÃa entre os resultados teÃricos e as medidas de imagem de STM. A partir desta comparaÃÃo, sugerimos que o Ãtomo de enxofre na molÃcula HPYT e HPOT està ligado à superfÃcie de ouro por uma ligaÃÃo direta à um Ãnico Ãtomo de ouro. Para descrever a corrente de tunelamento ao longo da mono camada molecular sobre a superfÃcie de Au (1 1 1) foi proposto um modelo quÃntico baseado na tÃcnica de equaÃÃo mestra. NÃs investigamos tambÃm, propriedades de transporte de spin em uma cadeia de poliacetileno (como ponte) acoplada à uma nano fita de carbono tipo zigue-zague (ZGNRs) funcionando como eletrodos. Os cÃlculos de transporte foram efetuados usando tÃcnica de funÃÃes de Green fora do equilÃbrio (NEGF), combinada com a teoria do funcional da densidade (DFT). Trabalhos anteriores demonstraram que as ZGNRs exibem um ordenamento antiferromagnÃtico (AF) e meia-metalicidade nos estados provenientes da borda, que podem ser destruÃdos com aplicaÃÃo de um forte campo elÃtrico externo. Neste trabalho, nÃs demonstramos que a ligaÃÃo entre a ponte molecular e Ãtomos nÃo-equivalentes de carbono (A/B) na sub rede de grafeno ZGNRs pode ocorrer de duas formas produzindo um sistema metÃlico ou semicondutor fortemente dependente do acoplamento local. Ao considerar o anel de carbono onde a cadeia està ligada, uma ligaÃÃo se assemelha a uma ligaÃÃo para no benzeno, enquanto a outra ligaÃÃo à semelhante a uma ligaÃÃo meta. Estas geometrias geram transmissÃo eletrÃnica distinta, que pode ser controlada sob um campo elÃtrico transversal.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Atualmente a biomassa tem sido utilizada como fonte renovÃvel para a geraÃÃo de energia, atravÃs de sua combustÃo, e para a produÃÃo de carvÃo e biocombustÃveis. Esta DissertaÃÃo tem como proposta o aproveitamento alternativo de biomassa para a produÃÃo de novos materiais carbonÃceos, buscando entender suas propriedades e, desta forma, vislumbrar novas aplicaÃÃes. A obtenÃÃo destes (nano)materiais foi realizada dentro dos conceitos da produÃÃo sustentÃvel de materiais. Desta forma, utilizou-se a metodologia de carbonizaÃÃo hidrotÃrmica (HTC) e resÃduos da biomassa (quitosana) como fonte precursora para a preparaÃÃo dos (nano)materiais. Os (nano)materiais obtidos (carbono hidrotÃrmico) a partir das diferentes preparaÃÃes, variando-se o tempo e a temperatura da carbonizaÃÃo, foram caracterizados quanto à sua estrutura, morfologia, composiÃÃo e textura. Os diferentes carbonos hidrotÃrmicos preparados apresentaram baixo ordenamento estrutural, caracterÃstico de carbono amorfo. Em relaÃÃo à composiÃÃo, os teores de carbono aumentam com a elevaÃÃo do tempo e da temperatura atingindo um patamar em aproximadamente 55 %. Por outro lado, os teores de nitrogÃnio permanecem entre 5 e 6 %, independente dos parÃmetros de preparaÃÃo. Adicionalmente, grupos funcionais hidroxila, Ãcidos carboxÃlicos, aminas e amidas ainda permanecem ou sÃo gerados em na superfÃcie do material. Os carbonos hidrotÃrmicos apresentam partÃculas da ordem de mÃcrons com morfologia de placas irregulares constituÃdas de agregados de nanopartÃculas e possuem Ãreas superficiais no intervalo de 60-290 m2/g, dependendo dos parÃmetros de sÃntese. AlÃm disso, a quitosana e o carbono hidrotÃrmico foram pirolisados visando comparÃ-los do ponto de vista estrutural, composicional, morfolÃgico e textural. A pirÃlise do carbono hidrotÃrmico promoveu a formaÃÃo de uma estrutura do tipo grafÃtica, porÃm muito defeituosa. A porcentagem em carbono dos produtos aumentou com o incremento da temperatura de pirÃlise, corroborando com os resultados de FTIR, nos quais sugerem a perda dos grupos funcionais. Aproximadamente 7 % de nitrogÃnio continuam inseridos na estrutura apÃs o tratamento tÃrmico, gerando, desta forma, um material carbonÃceo dopado com nitrogÃnio. A pirÃlise do carbono hidrotÃrmico a 600 oC levou a um produto com Ãrea superficial de aproximadamente 420 m2/g sendo sete vezes maior que a Ãrea de seu precursor. A morfologia das partÃculas nÃo foi drasticamente modificada, porÃm observa-se a formaÃÃo macroporos. Na pirÃlise direta da quitosana, o aumento da temperatura tambÃm acarreta na formaÃÃo de uma estrutura do tipo grafÃtica, passando por um intermediÃrio de baixo ordenamento estrutural. A conversÃo em carbono nÃo foi de 100 %, uma vez que se observou perda de material por volatilizaÃÃo durante as reaÃÃes. A Ãrea superficial foi de 82 m2/g quando a pirÃlise foi realizada a 300 oC e aproximadamente nula para maiores temperaturas. Dadas Ãs caracterÃsticas dos nanomateriais produzidos estes poderÃo ser aplicados como suporte para catalisadores, novos adsorventes e em agricultura.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / O escoamento de fluidos no interior de estruturas irregulares apresenta certa complexidade. De inÃcio, investigamos o transporte de partÃculas no interior de uma estrutura ramificada tridimensional semelhante a um pulmÃo. Essas partÃculas sÃo arrastadas por um fluido Newtoniano. Verificamos que a estrutura ramificada se comporta como um separador de partÃculas por tamanho, e que alguns parÃmetros geomÃtricos podem ser ajustados para controlar essa separaÃÃo. Depois, estudamos o escoamento de um fluido Newtoniano e partÃculas pontuais no interior de canais catracas bidimensionais. Estes canais foram modelados de forma a permitir uma quebra de simetria espacial na direÃÃo do escoamento. No entanto, nÃo encontramos mudanÃas significativas relacionadas ao perfil de escoamento do fluido. Jà em relaÃÃo Ãs partÃculas ocorre uma grande assimetria no tempo mÃdio de trÃnsito devido à existÃncia de caminhos que se estabelecem prÃximos Ãs paredes de perfil assimÃtrico. Assim, mostramos como obter um efeito catraca das partÃculas, podendo ocorrer uma seleÃÃo das mesmas em determinadas condiÃÃes de escoamento. Finalmente, analisamos o escoamento de fluidos nÃo-Newtonianos no interior de meios porosos bidimensionais. O fluido escolhido pode exibir dois principais regimes de escoamento: de altas viscosidades, quando em baixas tensÃes; e baixas viscosidades, quando em tensÃes mais elevadas. Para tal, utilizamos o modelo de Herschel-Bulkley usado em fluidos de Bingham (pseudoplÃsticos). Como resultado encontramos um regime de escoamento peculiar, apresentando uma forte canalizaÃÃo do fluido no interior do meio poroso.

Resultados obtidos de processos (p,2p) coplanares são apresentados através de diagramas de contorno das distribuições de momentum, no espaço de momentum. Os diagramas de contorno, traçados para o exemplo da reação 16O(p,2p) 15N, para os estados nucleares ls e lp, a energias de bombardeio de 200 MeV e de 378 MeV, mostram-se muito sensíveis à distorção causada pelos potenciais óticos que atuam sobre os prótons incidente e emergentes. Os diagramas apresentam-se deformados e deslocados em relação às formas circulares centradas na origem que teriam, no espaço de momentum, na ausência de distorção. A deformação e o deslocamento de cada diagrama são consequência, respectivamente, da absorção e do espalhamento elástico dos prótons de alta energia. / Results obtained from (p,2p) coplanar processes are presented by means of contour diagrams of momentum distributions in momentum space. The contour diagrams obtained for the example of the 16O(p,2p) 15N reaction, for the nuclear states ls and lp, at borábarding energies of 200 MeV and 378 MeV, appear to be very sensitive to the distortion caused by the optical potentials which act on the incident and emergent protons. Compared to the diagrams obtained in the absence of distortion, which are circular and centered at the origin, in momentum space, the distorted diagrams appear deformed and shifted. The deformation and the shift of each diagram are a consequence of the absorption and the elastic scattering of the high-energy protons, respectively.

A partir dos estudos de interações quadripolares, um modelo foi desenvolvido para calcular espectros Mössbauer. Fez-se uma simulação deste modelo para computador digital de pequeno porte com apresentação visual das curvas calculadas e facilidade de interação entre experimental e computador. Fez-se uma análise detalhada da estrutura hiperfina quadripolar e mostrou-se que através do cálculo exato dos valores das energias e amplitudes de transição, a interpretação de espectros Mössbauer experimentais torna-se mais fácil. Evidenciou-se a variação das amplitudes de transição em função do parâmetro de assimetria e a existência de transições “proibidas” quando o gradiente de campo elétrico não apresenta simetria axial. / Starting from studies of Nuclear Quadrupole Interractions a model was developed to calculate Mössbauer spectra. A program for simulation of this model on small digital computers was written which includes visual display of the calculated spectra and facilitates interaction between the computer and the user. A detailed analysis of nuclear hyperfine structure was and transition probabilities allows easier interpretation of Mössbauer spectra. Significant variations werw found in the calculated transition probabilities as a function of the asymmetry parameter, as well as the presence of “forbidden” transition when the field gradient is not axially symmetric.

O presente trabalho descreve medidas da interação quadripolar elétrica em háfnio metálico policritalino, como função da pressão. As medidas foram realizadas através da correlação angular diferencial perturbada da cascata gama-gama de 133-482 kev do181Ta dentro da rede do Hf. As frequências de interação quadripolar (wQ), medidas em pressões de 0, 20, 40 e 50 Kilobares foram, respectivamante, 48, 55, 62 e 63 Mrd/s, mostrando um claro aumento da frequência com a pressão. Os resultados mostram ainda que o parâmetrode assimetria e a largura da distribuição de frequência são praticamente insensíveis à pressão, dentro da gama de pressões investigadas. / This present work describes measurements of the eletric quadrupole interaction in policristaline metalic hafnium, as a function of pressure. The measurements were performed by means of the differential perturbed angular correlation technique, through the 133-482 kev gamma-gamma cascade of 181Ta in a metalic Hf lattice. The quadrupolar interaction frequency (wQ) measured at pressures of 0, 20, 40 and 50 Kilobars,were respectivelly 48, 55, 62 and 63 Mrd/s, showing a clear increase of frequency with pressure. Our results also demonstrated that the assimetry parameter and the frequency distribution with, are pratically insensitive to the pressure, within the investigated range of pressure.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de NÃvel Superior / O cÃlculo da luminescÃncia em um semicondutor de gap direto à feito por dois mÃtodos e, sÃo realizadas comparaÃÃes dos resultados teÃricos obtidos. No primeiro caso, o mÃtodo das funÃÃes de Green à utilizado e a interaÃÃo coulombiana entre o sistema elÃtron-buraco que compÃe o plasma, à tratada atravÃs da AproximaÃÃo de Fases AleatÃrias. Como resultado importante obtemos a funÃÃoo dielÃtrica, com a qual podemos associar a resposta Ãptica do sistema Ãs excitaÃÃes externas. No segundo caso, usamos a teoria diagramÃtica para obter a relaÃÃo de dispersÃo para o semicondutor de gap direto.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Neste trabalho, cristais de L-histidina (C6H9N3O2) sÃo investigados atravÃs de espectroscopia Raman variando-se os parÃmetros termodinÃmicos como temperatura e pressÃo na regiÃo espectral entre 30 cm-1 e 3450 cm-1. Os experimentos de espectroscopia Raman em cristais de L-histidina foram realizados desde a temperatura de 30 K atà 428 K. Dos experimentos realizados a baixas temperaturas (30 K < T < 291 K), observou-se que a estrutura da L-histidina sofre uma transiÃÃo conformacional a 170 K, onde alguns modos relacionados Ãs vibraÃÃes das unidades CO2- e NH3+ mudam de comportamento a essa temperatura. Nos experimentos realizados a altas temperaturas (300 K < T < 428 K), os nÃmeros de onda dos modos Raman do cristal de L-histidina possuem comportamento predominantemente harmÃnico atà a sua decomposiÃÃo em aproximadamente 428 K. Medidas de espalhamento Raman em funÃÃo da pressÃo hidrostÃtica foram realizados em dois cristais da L-histidina : L-histidina (C6H9N3O2) e L-histidina clorohidrato monohidratada (C6H9N3O2 HCl  H2O). Para o cristal de L-histidina, nÃo foi observado evidÃncia clara de transiÃÃo de fase no intervalo de 0,1 GPa a 7,01 GPa. O cristal de L-histidina clorohidrato monohidratada (L-HICLM) foi investigado para valores de pressÃo hidrostÃtica entre 0,7 GPa e 7,5 GPa. Os espectros Raman do material em funÃÃo da pressÃo evidenciam uma transiÃÃo de fase estrutural reversÃvel a uma pressÃo de aproximadamente 2,7 GPa.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / O escoamento de fluidos em meios porosos tem sido objeto de pesquisa de grande interesse cientÃfico e tecnolÃgico, visto que a compreensÃo desse processo à fundamental para importantes aplicaÃÃes na indÃstria, incluindo extraÃÃo de petrÃleo em reservatÃrios, estudo de Ãgua subterrÃnea, desenvolvimento de filtros etc. Nesta tese, investigamos atravÃs de simulaÃÃo numÃrica trÃs trabalhos sobre escoamento bifÃsico. O primeiro deles à sobre a recuperaÃÃo secundÃria de petrÃleo, que consiste em retirar o Ãleo do reservatÃrio por diferenÃa de pressÃo causada pela injeÃÃo de um outro fluido; o segundo caso trata da recuperaÃÃo terciÃria, em que a viscosidade do Ãleo à diminuÃda pelo aumento da temperatura por meio da injeÃÃo de um fluido quente no meio poroso; e o terceiro à um modelo de endurecimento interfacial entre dois fluidos desenvolvido para simular a penetraÃÃo de cola em meios porosos. No primeiro trabalho, onde à usado o mÃtodo secundÃrio, a produÃÃo do Ãleo sofre bastante influÃncia do breakthrough do fluido invasor. Por isso, nossa intenÃÃo à estudar o comportamento da produÃÃo do Ãleo e do tempo de breakthrough quando se injeta um fluido com viscosidade diferente da do Ãleo. O sistema à isotÃrmico e nÃo reagente. Utilizamos o simulador comercial STARS do CMG para realizar as simulaÃÃes. Os resultados foram obtidos atravÃs das mÃdias das curvas de produÃÃo de reservatÃrios desordenados. Foi considerado tanto o reservatÃrio homogÃneo quanto o heterogÃneo no ponto crÃtico de percolaÃÃo. Foi estudada a influÃncia que as curvas de produÃÃo sofrem com a variaÃÃo da distÃncia entre os poÃos, r, e com a razÃo entre as viscosidades dos fluidos, m (m = Âo/ Âa). Verificamos que existe duas regiÃes em lei de potÃncia e que o tempo de breakthrough nÃo depende muito do tipo do reservatÃrio (homogÃneo ou heterogÃneo). Quando o Ãleo presente no reservatÃrio à do tipo pesado, mÃtodos terciÃrios sÃo necessÃrios para uma boa recuperaÃÃo deste. Umas das tÃcnicas que se tornou promissora nos Ãltimos anos à a InjeÃÃo a Vapor, que consiste no aumento da temperatura do reservatÃrio atravÃs da injeÃÃo de vapor, reduzindo assim a viscosidade do Ãleo. Para realizar esse estudo utilizamos uma aproximaÃÃo microscÃpica do meio, onde o escoamento acontece em escala de poro. A viscosidade do Ãleo tem uma dependÃncia exponencial com a temperatura da forma exp(B/T), onde B à um parÃmetro fÃsico-quÃmico que define o quÃo pesado à o Ãleo, e T à a temperatura. Inicialmente, o meio està saturado com o Ãleo e em seguida outro fluido à injetado. Um gradiente de temperatura, &#61508;T, à aplicado no meio na mesma direÃÃo de injeÃÃo. Analisamos dois casos da razÃo da viscosidade, um infinito, no qual o fluido invasor à considerado invÃscito, e o outro finito. Verificamos que a eficiÃncia da recuperaÃÃo de Ãleo pode aumentar substancialmente com &#61508;T. Vimos tambÃm que o percentual de recuperaÃÃo decresce com B para o caso da razÃo da viscosidade finita, e que o comportamento oposto à observado para o caso infinito. Com isso à possÃvel saber qual a configuraÃÃo de parÃmetros que melhor se adapta a um projeto de recuperaÃÃo de um reservatÃrio. Na terceira parte desta tese, propomos um modelo de PercolaÃÃo Invasiva modificado com a presenÃa da gravidade para simular o escoamento bifÃsico, no qual a interface sofre um efeito de endurecimento. Esse efeito à obtido atravÃs do aumento da pressÃo dos sÃtios na interface. Quanto mais tempo um sÃtio fica exposto, maior sua pressÃo. Durante essa exposiÃÃo, se a pressÃo de um sÃtio atingi um valor mÃximo ele se torna um pino e nÃo pode mais ser invadido. Isso representa a penetraÃÃo de cola em meios porosos onde o endurecimento se dà devido ao contato com o ar. Foram considerados, tambÃm, efeitos gravitacionais.

nÃo hà / Conhecer a microfÃsica de nuvens à fundamental para o entendimento da dinÃmica, bem como a sua aplicaÃÃo direta em modelos regionais de tempo e clima. O trabalho proposto nesta tese tem o objetivo de verificar o comportamento dinÃmico e microfÃsico de nuvens amazÃnicas e, em particular, comparar esse comportamento para nuvens sobre as regiÃes de pasto e floresta no Estado de RondÃnia. Diversas medidas termodinÃmicas e microfisicas obtidas in situ com o aviÃo laboratÃrio Citation II foram analisadas, sendo possÃvel extrair algumas conclusÃes relativas ao comportamento microfÃsico das nuvens formadas sobre pasto e floresta. TambÃm foram feitas diversas simulaÃÃes com o modelo RAMS (Regional Atmospheric Model System): testes de sensibilidade em relaÃÃo à cobertura vegetal (pasto ou floresta), que nÃo apresentaram diferenÃas significativas no perfil vertical da microfÃsica das nuvens; simulaÃÃes feitas inicializando o modelo com o diÃmetro mÃdio ou com a concentraÃÃo de gotÃculas, cujos resultados apresentaram diferenÃas significativas. Os resultados obtidos nas simulaÃÃes inicializadas com a concentraÃÃo de partÃculas mostraram-se bastante prÃximos daqueles observados durante o experimento ABRACOS (Anglo-Brazilian Amazonian Climate Observation Study). / Improving or knowledge on cloud microphysics is fundamental to understand the clouds dynamics, its role in the atmospheric general circulation and energy balance, as well as in weather and climate prediction applications using large-scale and mesoscale models. This work aims to verify the dynamic and microphysical behavior of clouds over the Amazon basin and, in particular, to compare those behaviors over pasture and forest areas in RondÃnia State. Several thermodynamic and microphysics measurements obtained in situ with the University of North Dakota instrumented aircraft (Citation II) were analyzed, allowing us to reach some conclusions about the microphysical and dynamical characteristics of clouds over pasture and forest areas. Cloud-resolving simulations using RAMS model (Regional Atmospheric Model System) were performed in order to assess sensitivities regarding vegetation cover (pasture or forest). The simulations did not show significant differences in the average vertical profiles of cloud microphysics variables (such as mixing rations for the different hydrometeor species). On the other hand, simulations using different model setups (changes in initialization or average diameter or droplets concentration), produced significant differences in precipitation and hydrometeor concentration, per exempe. Finally, simulations in which the droplets concentrations were specified showed better agreement with observations obtained during ABRACOS experiment (Anglo-Brazilian Amazonian Climate Observation Study), than simulations in which average diameter were specified.