O estudo do sistema antiferromagnético diluído K2Fe1-xInxCl5.H2O com a finalidade de se estudar efeitos de campos aleatórios, mostrou o aparecimento de uma magnetização remanente (Mr) quando o composto é resfriado sujeito a um campo magnético externo. Esta magnetização remanente surge ao longo do eixo de fácil magnetização, abaixo de TN, para campos tão baixos quanto alguns mOe. A presença deste efeito foi observada também em outros compostos como por exemplo no Rb2Fe1-xInxCl5.H2O. A origem de Mr está provavelmente associada à presença de domínios antiferromagnéticos que se formam mesmo em campos muito baixos, e cujas paredes são presas por íons não magnéticos e defeitos. No caso do composto com rubídio, as paredes se encontram aparentemente menos presas, podendo levar a outros efeitos como a observação de fenômenos de relaxação magnética quando o campo em que a amostra é resfriada é retirado abaixo de TN. É sugerido neste trabalho que a magnetização remanente está provavelmente armazenada nas paredes de domínio formadas, já que o comportamento de Mr não segue aquele observado para a sub-rede antiferromagnética. Estudamos também o efeito da diluição na transição entre as fases antiferromagnética e spin-flop. Observamos a presença de uma histerese para o caso dos compostos K2Fe1-xInxCl5.H2O, além de um alargamento da transição. A presença destes efeitos está provavelmente associada à presença de uma fase mista onde as fases antiferromagnética e spin-flop coexistem em uma estrutura de domínios. No caso dos compostos Rb2Fe1-xInxCl5.H2O, de uma modo geral é observado apenas um alargamento da transição, sem o aparecimento de histerese. Neste caso, é possível a existência de uma fase intermediária induzida por campos aleatórios, similar àquela proposta por Aharony. As medidas de calor específico realizadas com e sem campo magnético externo aplicado no sistema (Nd1-xSmx)2CuO4 mostrou em todos os casos a presença de um máximo. Através do estudo do comportamento deste máximo, observamos a presença de duas regiões de diluição de comportamento distinto. Para x > 0.7, o comportamento é aquele observado para um sistema antiferromagnético simples diluído. A aplicação de campo neste caso, leva a uma pequena diminuição na temperatura em que o máximo ocorre. Para x < 0.7 temos que o efeito dominante é o mesmo que aquele observado para o caso do Nd2CuO4. O comportamento do Nd2CuO4 não é o de um antiferromagneto simples, já que as interações entre as sub-redes de Cu e de Nd levam a um “splitting" do estado de energia fundamental da sub-rede de Nd, e consequentemente a um comportamento do tipo Schottky no calor específico. / Magnetization measurements performed on diluted antiferromagnetic compounds K2Fe1-xInxCl5.H2O in order to study the Random Fields Ising Model revealed the existence of a remnant magnetization (Mr) when the sample is cooled below TN in an applied axial magnetic field. This remnant magnetization along the easy axis direction is observed in magnetic fields as low as a few mOe. Other diluted compounds, like Rb2Fe1-xInxCl5.H2O, also show the same behavior. The origin of this remnant magnetization is probably related to the presence of low field antiferromagnetic domains, which walls are pinned by non-magnetic ions and defects. For the Rb-based compound, the walls are probably not strongly pinned. In this case, when the field is turned off bellow TN relaxation effects are sometimes observed. It is suggested in this work that the remnant magnetization is stored in the domain walls, since the Mr behavior is quite different from the one observed for the antiferromagnetic sublattice. We have also studied the dilution effect in the spin-flop transition. It is possible to observe the presence of an anomalous widening and a hysteresis in the transition region for the K2Fe1-xInxCl5.H2O compound. These effects are probably related to the presence of a mixed intermediate phase, where the spin-flop and the antiferromagnetic phase coexist in a domain structure. For the Rb2Fe1-xInxCl5.H2O compound, it is usually observed just a widening of the transition, without hysteresis. In this case it is possible the existence of a random fields induced intermediate phase, similar to the one proposed by Aharony. Specific heat measurements performed with and without applied fields in samples of (Nd1-xSmx)2CuO4 showed the presence of a maximum at low temperatures in all samples studied. The Sm concentration (x) dependence of the temperature of this maximum showed two regions with different behavior. For x > 0.7, the specific heat curve is similar to the one observed in ordinary diluted antiferromagnetic compounds. The temperature of the maximum decreases with increasing applied magnetic field. On the other hand, for x < 0.7, the effect is similar to the one observed for the pristine Nd2CuO4. The Nd2CuO4 behavior is not the one observed in ordinary antiferromagnets, since the Nd-Cu interaction causes a splitting of the ground state level of the Nd sublattice and, consequently, a Schottky like behavior in the specific heat measurements.

Apresentamos nesse trabalho uma proposta de dois modelos aleatórios para a evolução de espécies. O primeiro para a evolução via seleção natural por meio de competição entre espécies e o segundo por mutação. No primeiro caso consideramos uma versão do modelo proposto por Guiol, Machado e Schinazi no caso subcrítico. Para tal modelo derivamos a distribuição da aptidão de sobrevivência ao meio do indivíduo mais forte ao longo de uma excursão ao zero. Para o segundo modelo proposto, consideramos a mutação como uma estratégia para sobrevivência ao meio e provamos condições para sobrevivência e morte quando o modelo evolui sobre a árvore binária orientada com raiz, provando a existência de transição de fase no modelo. / Here we present a proposal for two random models for the evolution of species. To the first one we consider the evolution via natural selection through competition between species and to the second one by mutation. In the first case we consider a version of the model proposed by Guiol, Machado and Schinazi at the subcritical case. For this model we derive the distribution of fitness of the strongest individual along a excursion to zero. For the second one we consider mutation as a strategy for survival and we prove conditions for death and survival when the model evolves on the binary tree with root oriented and we prove the existence of phase transitions in the model.

As atividades piezo e piroelétricas do Poli(fluoreto de vinilideno) PVDF tem sido bastante estudadas e usadas em aplicações práticas nos últimos anos. Mais recentemente, além de ficar provada a ferroeletrecidade em uma das fases do PVDF, foi também detectada uma temperatura de Curie em um dos seus copolímeros, o Poli(flureto de vinilideno co triflúor etileno) P(VDF/TrFE). Com o objetivo de estudar algumas características peculiares das transições sofridas por este material, diversos experimentos estimulados termicamente foram efetuados em amostras de composição molar 60/40 e 70/30. Tem sido mostrado que o P(VDF/TrFE) 60/40 sofre uma transição ferro-para com forte indícios de primeira ordem, porém com queda da polarização remanente não tão abrupta como é previsto por teorias fenomenológicas. Um modelo composto de uma lenta relaxação tipo Debye e um parâmetro que controla a velocidade de transição foram propostos e ajustados aos dados experimentais com excelente precisão. É conhecido também, que o P(VDF/TrFE) 70/30 além de sofrer uma transição muito parecida com aquela há pouco discutida para o copolímero 60/40, sofre uma outra, a qual foi por nós assumida como sendo do tipo ferro-ferro. Usando uma dinâmica parecida com a que foi usada para o copolímero 60/40, acrescida da transição por último citada, um modelo foi usado para ajustar o que é previsto com os dados experimentais. Aqui, os resultados foram apenas razoáveis se comparados com aqueles obtidos para o copolímero 60/40. Analisando-se os dados experimentais, verificou-se que o campo elétrico de polarização exerce fortes influências, não somente nos fenômenos de transição, mas também sobre cargas de espaço detectadas no material, provavelmente oriundas do meio ambiente. Um modelo teórico simplificado foi proposto como ponto de partida para o estudo destes efeitos. / Piezoelectric and pyroelectric activities of the polyvinylidene fluoride have been intensively studied in the last years, and many practical applications have also been suggested. More recently, besides the detection of its ferroelectric activity, it was verified that the copolymer VDF/TrFE presents a Curie temperature. In the present work we have studied phase transitions on P(VDF/TrFE) with 60/40 and 70/30 molar composition, using thermally stimulated processes. It is already well-known that the copolymer 60/40 undergoes a ferro-to-paraelectric first-order phase transition, though the decay of the remanent polarization with the temperature is not abrupt as the predicted by the phenomenologic theories. So, we developed a model based on a very slow Debye relaxation combined with a parameter which controls the speed of the phase transition. The calculated values of the polarization fitted, with a high accuracy, the experimental values. The 70/30 copolymer undergoes, beside the F-P transition, another phase transition probably between two ferroelectric phases. A model, similar to that developed for the 60/40 copolymer, was also adjusted to the experimental results. From the experimental results we have observed that the electric field used to polarize the samples exerts some influence upon the phase transitions and also upon the space charges absorbed from the environment. For the latter case a simplified model was developed in attempting to explain isothermal current discharge measurements.

Neste trabalho, várias técnicas foram utilizadas para estudar mesofases constituídas por laurato de potássio, cloreto de decilamônio, água e sulfato de brucina. Este sistema foi eleito por apresentar a fase colestérica biaxial, cuja caracterização continua se constituindo um problema digno de investigação. Foram efetuadas medidas reológicas sobre sistemas nemáticos e colestéricos, em diferentes composições e condições. Os valores das viscosidades aparentes foram calculados e o comportamento caracterizado. Para os estudos de RMN, introduziu-se nas amostras uma molécula probe, o racêmico dl alanina, procurando-se verificar se havia diferença na interação dos enantiômeros d e I com a matriz colestérica. Os espectros foram obtidos com variação de temperatura. Compararam-se os dados de variação do parâmetro de ordem, obtidos dos acoplamentos diretos, com a semi largura da linha larga dos espectros de próton, para obter informações sobre o comportamento da alanina e das micelas colestéricas. Todas as fases foram acompanhadas por estudos de microscopia sob luz polarizada, técnica simples e eficiente utilizada para caracterizar tipos de fases de cristais líquidos. / In this work, several techniques were used to study mesophases constituted by potassium laurate, decylammonium chloride, water and brucine sulfate. This system was chosen for presenting a cholesteric biaxial phase, whose characterization continues to be worthy of investigation. Rheological measurements were made on nematic and cholesteric systems, in different compositions and situations. The values of apparent viscosity were calculated and the behaviour was characterized. For the RMN studies, a probe moIecule, the racemic form of dl alanine, was introduced in the sampIes trying to verify difference between in interaction of the enantiomers d and I with the main cholesteric matrix. The spectra were obtained with temperature variation. It was compared the data of variation of the order parameter, obtained from the direct couplings, with the half width of the wide line of the proton spectra, to obtain information about the behaviour of the alanine and of the cholesteric micelles. All the phases were accompanied by microscopy studies under polarized light, simple and efficient technique to characterize types of liquid crystal phases.

A existência de opiniões distintas em uma sociedade na qual indivíduos interagem constantemente atraiu o interesse de cientistas sociais e físicos estatísticos. Em 1997, Robert Axelrod propôs um modelo vetorial para o estudo da formação de domínios culturais diferentes em uma rede de agentes interagentes. Nesse modelo, os agentes são representados por um vetor de F componentes em que cada componente assume um dentre Q estados inteiros. O modelo apresenta uma transição de um estado monocultural (ordenado) para um estado multicultural (desordenado) que tem sido estudada na literatura através de parâmetros de ordem tais como o tamanho relativo do maior domínio cultural (S) e a fração de domínios culturais diferentes (g). Desde então, propriedades como robustez à introdução de ruídos, à variação de topologia e à introdução de campos local, global e externo foram investigadas. Nosso trabalho está organizado em três partes principais. Na primeira, apresentamos a proposta de novas medidas baseadas no conceito de atividade por agente para o estudo do modelo de Axelrod na rede quadrada. Mostramos que a variância da atividade do sistema (A) pode ser usada para indicar os pontos de transição e que sua distribuição de frequência pode indicar a ordem da transição. Na segunda, estimamos o diagrama de fases no plano (F,Q) e comparamos resultados obtidos em redes com condição de contorno aberta e fechada. Para isso, utilizamos as susceptibilidades dos parâmetros de ordem S e A para determinar os valores críticos Qc(F) para alguns valores de F. Na terceira, analisamos a formação de domínios culturais com a introdução de agentes persistentes para modelar efeitos de mídia interna. Nossos resultados revelam uma dependência de Qc com a probabilidade de ocupação p de agentes persistentes que nos permite obter o diagrama de fases no plano (p,Q). Interpretamos a linha crítica como resultado da competição de duas forças opostas (denominadas efeito de barreira e efeito de ligação) causadas por agentes não-persistentes que aderem aos persistentes. / The existence of different opinions in a society where individuals constantly interact has attracted the interest of social scientists and statistical physicists. In 1997, Robert Axelrod proposed a vectorial model to study the formation of cultural domains in a network of interacting agents. In this model, the agents are represented by a F components vector in which one from Q integer states is assigned to each component. The model presents a transition from a monocultural state (ordered) to a multicultural one (disordered) that has been studied by using order parameters such as the relative size of the biggest cultural domain (S) and the fraction of different domains (g). Since then, some properties as the robustness to the introduction of noise, to the variation of topology and to the introduction of local, global and external fields were studied. Our work is organized in three main parts. In the first part we present the proposal of new measurements based on the concept of activity per agent to study the Axelrod\'s model in a square lattice. We show the variance of system\'s activity (A) can be used to indicate the transition points and that the system\'s activity frequency distribution can be used to indicate the order of the transition. In the second part we estimate the phase diagram in the (F,Q) plane and compare the results obtained from simulations performed in lattices with open and closed boundary conditions. For this purpose, we use the susceptibility of order parameters S and A to determine the critical values Qc(F) for some values of F. In the third part we analyze the formation of cultural domains by introducing persistent agents to model effects of internal media. Our results reveal a dependence of Qc on the occupation probability p of persistent agents that allows us to obtain the phase diagram in the (p,Q) plane. We interpret the critical locus as a result of two opposite forces (called barrier effect and bonding effect) caused by non-persistent agents which adhere the persistent ones.

Neste trabalho, é apresentado um estudo sistemático de uma fase lamelar composta de lecitina á qual é incorporado um co-surfactante de uso comercial (Simulsol), que consiste de uma mistura de ácidos graxos etoxilados. Foi realizado um estudo estrutural, utilizando a técnica de espalhamento de raios X em baixo ângulo (SAXS) em amostras inseridas em capilares, variando a composição da membrana, desde 100% de lecitina até 100% de Simulsol, ao longo da linha de diluição, para cada composição. Os resultados experimentais de espalhamento foram analisados usando um método que permite o ajuste direto da intensidade de espalhamento e um procedimento de otimização que fornece o perfil de densidade eletrônica da bicamada. Com esse método de análise, além de parâmetros estruturais tais como, periodicidade lamelar e espessura da bicamada obtém-se o parâmetro de Caillé, que relaciona as constantes elásticas que caracterizam a flexibilidade do sistema lamelar. As propriedades termodinâmicas do sistema lamelar foram investigadas para duas composições de membrana, em experimentos onde o potencial químico da água é controlado. A combinação dos resultados obtidos nos estudos estruturais e termodinâmicos permitiu a determinação do módulo de compressibilidade da fase lamelar e da constante de rigidez da membrana. A incorporação do co-surfactante aumenta a contribuição de interações de natureza entrópica relacionada às flutuações da membrana, que resultam na estabilização da fase lamelar para distâncias de separação entre as membranas muito maiores do que as observadas no sistema lamelar composto apenas por lecitina. Para pequenas distâncias de separação entre as bicamadas, observa-se superposição de regiões polares de bicamadas vizinhas, que são acompanhadas de mudanças no comportamento do parâmetro de Caillé, e consequentemente no comportamento das constantes de compressibilidade e na constante de rigidez. No regime diluído, a incorporação de moléculas anfifílicas com apenas uma cadeia carbônica resulta na redução significativa da constante de rigidez da membrana de lecitina de ~ 20kBT para ~0,5kBT. / In this work we present a systematic study of structural properties of a lamelar phase composed of lecithin when a commercial cosurfactant(Simulsol) which is a mixture of etoxylated fatty acids. The study was carried out using small angle X ray scattering with samples encapsulated in glass capillaries, varying membrane composition from 100% of lecithin to 100% of Simulsol, through the dilution line, for each composition. The experimental results were analyzed using a method that fits directly the scattered intensity and, by means of an optimization procedure, gives the electronic density profile of the lipid bilayer. From the analysis of experimental data, in addition to the structural parameters, such as the lamellar period and membrane thickness,we obtain the Caillè parameter, which relates the elastic constants that characterizes the flexibility of the lamellar system. Thermodynamic properties of the lamellar system were also investigated, for two membrane compositions, by controlling the water chemical potential. The combination of results obtained in structural and thermodynamic studies allowed determination of the compressibility modulus of the lamellar phase and the membrane rigidity constant. The incorporation of co-surfactant to the membrane increases the contribution of entropic interactions arising from membrane fluctuations resulting in the stabilization of lamellar phase for larger membrane separation distances than observed for the lamellar system composed of lecithin only. For small membrane separation distances, a superposition of polar region of neighbor bilayers is observed, with related changes in the behavior of Caillè parameter, and consequently in the behavior of compressibility and membrane rigidity constants. In diluted regime, the incorporation of amphiphilic molecules with a single carbonic chain results in a significant reduction in lecithin membrane rigidity, from ~20kBT to ~ 0,5 kBT .

Resolvemos o modelo de d´meros em duas redes planas diferentes, a rede 4-8 e a rede hexagonal (favo de mel). Na rede 4-8 ocorre uma transição do tipo Ising (bidimensional); na rede hexagonal há uma transição conhecida como 3/2. Após a definição do modelo mostramos que o cálculo da função de partição pode ser formulado em termos do traço de uma matriz de transferência escrita numa representação de matrizes de Pauli. Usando a transformação de Jordan-Wigner, os operadores de Pauli são transformados em operadores de criação e aniquilação de férmions, e a matriz de transferência pode ser diagonalizada pela redução a um problema de férmions livres. Comparamos as soluções do modelo de dímeros na rede 4-8 e do modelo de Ising bidimensional; em particular, comparamos o comportamento do calor específico e analisamos o espectro da matriz de transferência. Verificamos que as nossas soluções concordam com resultados obtidos pelas técnicas combinatórias. Utilizamos a formulação da matriz de transferência para construir uma versão de tempo contínuo dos modelos de dímeros nas redes quadrada, 4-8 e hexagonal. Ao contrário do modelo de Ising, no caso dos dímeros essa aproximação de tempo contínuo altera a natureza do comportamento crítico. / We solve the dimer model on two different planar lattices, the 4-8 lattice and the honeycomb lattice. In the dimer model on the 4-8 lattice there is a phase transition of the (two-dimensional) Ising type; on the honeycomb lattice there is a phase transition known as 3/2. After defining the model we show that the calculation of the partition function can be formulated as the trace of a transfer matrix that is written in terms of Pauli matrices. Using the Jordan-Wigner transformation, the Pauli matrices give rise to fermion creation and annihilation operators, and the problem is reduced to the diagonalization of a system of free fermions. We compare the solutions of the dimer model on the 4-8 lattice and of the two-dimensional Ising model; in particular, we compare the behavior of the specific heat and we analyze the spectrum of the transfer matrix. These solutions agree with well-known results from combinatorial techniques. We then use the transfer matrix approach to obtain a continuum time formulation for the dimer models on the square, 4-8 an d honeycomb lattices. In contrast to the Ising case, for the dimer models this approximation changes the nature of critical behavior.

Quantum phase transitions (QPT) on the border of magnetism have provided a fertile hunting ground for the discovery of new states of matter, for example; the marginal Fermi Liquid and non Fermi Liquid states as well high T$_C$ cuprate and magnetically mediated superconductivity. In this thesis I present work on three materials in which it may be possible to tune the system through a magnetic QPT with the application of hydrostatic pressure. Although the details of the underlying physics are different in each of the materials, they are linked by the possibility of finding new states on the border of magnetism. Applying hydrostatic pressure, we have suppressed the ferromagnetic (FM) transition in metallic Fe$_2$P to very low temperature and to a potential QPT. Counter-intuitive broadening of the magnetic hysteresis leading up to the FM-AFM QPT may well be a crucial clue as to the nature of the model needed to understand this phase transition. A sharp increase in the quasi-particle scattering cross-section as well as the residual resistivity accompany a departure from the quadratic temperature dependence of the resistivity. This possible deviation from Fermi liquid behaviour is stable over a significant range of temperature. The unexplained upturn in the resistivity of CeGe that accompanies the AFM transition was studied under pressure. Pressure increased the residual resistivity as well as decreasing the relative size of the upturn, but had a moderate effect on the Neel temperature. The insensitivity of the N$\acute e$el temperature to pressure has been compared to its relative sensitivity to applied feld. The existence of the upturn and its evolution with pressure and applied feld can reasonably be argued to be due to the details of the electron band structure in the system. By applying pressure we have drastically reduced the resistivity of the insulating antiferromagnet NiPS$_3$. Concurrent work on FePS$_3$ has shown metallisation under pressure. It seems reasonable to speculate that NiPS$_3$ may also metallise at higher pressure. The energy gap is narrowed in both materials as pressure is increased. Magnetisation measurements have revealed a low temperature upturn indicating some possible ferromagnetic component or proximity to another magnetic state. A peak in the magnetisation is also seen at 45K in zero-feld cooled measurements. Both of these features point to a system with a complex magnetic ground state.

Orientadores: Cris Adriano, Eduardo Granado Monteiro da Silva / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-09-02T06:12:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tasca_KelinRegina_D.pdf: 6364872 bytes, checksum: 7c505073990103d19ade00e5fcace964 (MD5) Previous issue date: 2017 / Resumo: Neste trabalho a dinâmica da transição de fase em sistemas de nanopartículas de óxido de titânio e de supercondutores de altas temperaturas críticas à base de Fe e a dinâmica da magnetização do NiO foram investigadas através de experimentos de difração de raios-X resolvida no tempo... O resumo poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: In this work the dynamics of the phase transition in systems of titanium oxides nanoparticles and hight Tc iron based superconductors and the magnetization dynamics of NiO were investigated by experiments of time resolved x-ray diffraction... The abstract is available with the full electronic document / Doutorado / Física / Doutora em Ciências / 1094215/2012 / CAPES

Among the great breakthroughs in nanoscience and nanotechnology is the emergence of synthetic polymers that demonstrate biological activity and thus can be exploited for biomedical applications, extending from agents in therapeutics to drug delivery and tissue engineering. A key factor in the fabrication of such polymeric materials is the ability to tune and control their properties. To this end, an insight into the mode of interactions with biological systems is imperative. Computer simulations have proved to be a valuable tool that can compliment experiments and provide -otherwise inaccessible- information. In the context of this thesis, different aspects of the polymeric biological activity were investigated by studying two polymeric materials suitable for different types of applications, aiming to clarify yet undisclosed mechanisms that govern the polymers' behaviour either in solution or in conjunction with model lipid membranes. The first part of the thesis is dedicated to a nonionic amphiphilic copolymer known as Pluronic L64 that is considered as a candidate for the design of novel hybrid polymer-lipid vesicles that will act as carriers for drugs or genes. The hybrid bilayers are subjected to mechanical stress and their properties are compared to those of pure lipid bilayers. The simulations showed that the hybrid membranes can sustain increased surface tension prior to rupture, are stiffer, thicker and the polymers can induce higher lipid tail packing and also reduce the lipid mobility, rendering the membranes more ordered and less fluid. At high values of lateral pressure, which leads to pore formation, the copolymer chains decelerate the pore growth. The examination of the defect formation mechanism reveals that the hydrophilic PEO segment plays the most vital role. The same systems were also observed in varying temperatures and the impact of the inserted polymers on the phase behaviour was investigated. The data suggested that the polymers change the nature of the phase transition from a discontinuous to a continuous one. The hybrid membranes transform between the ordered and the disordered phase in a continuous manner and not at a critical melting temperature. Interestingly, the effect of polymers is different at the low and high temperature regions, as proved by the analysis of the mechanical, structural and dynamic membrane properties. The second part is focused on the study of polyhexamethylene biguanide (PHMB), a biguanide-based polyelectrolyte, that possesses remarkable biocidal properties. Even though PHMB's activity is known, the specific mode of action against bacterial membranes is still puzzling. Our work revealed that the polyelectrolyte assumes a counterintuitive behaviour in aqueous solution tending to self-organise into ordered compact structures, despite the repulsive electrostatic interactions of its positively charged segments. The formed nano-objects are thermodynamically stable, as was confirmed by free energy calculations and could be linked to PHMB's antibacterial mechanism. These findings pave the way for further computational and experimental exploration of these fascinating and promising materials that could lead to the design of novel smart biologically active nanoparticles.