Made available in DSpace on 2016-06-02T20:36:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3447.pdf: 1823147 bytes, checksum: 06e2bb7ec868caa8db51c77ccd28a0ed (MD5) Previous issue date: 2011-02-25 / Universidade Federal de Sao Carlos / This work reports the synthesis, characterization and investigation of the electronic properties of heterocomplexes formed by cobalt(II) tetrakis(N-methyl-4- pyridyl)porphyrin (CoTMPyP) and cobalt(II) 4, 4 , 4 , 4 , tetrasulfophtalocyanine (CoTsPc) in solution and thin films. Spectroscopic titrations were performed using solutions of the CoTsPc and CoTMPyP macrocycles, and the heteroaggregates stoichiometries were investigated using Job s method. The Job s plots pointed to the formation of supramolecular arrays containing higher proportions of CoTsPc. It was possible, for the first time, to isolate species formed in solution by changing the medium s dielectric constant. After characterization of the isolated species, it was verified that, despite the different stoichiometries, only one heterocomplex was formed, composed by two molecules of CoTsPc in terminal positions and one CoTMPyP molecule. The triad was characterized by mass spectrometry and UV-vis and i.v. absorption spectroscopy. Strong interactions between the charged substituent groups of the CoTsPc and CoTMPyP macrocycles were observed, in addition to the significant changes on the macrocycles electronic levels, due to the coupling of the electronic densities in the face-to-face array. Thin films containing the precursor macrocycles and the triad were grown using the Layer-by-Layer (LbL) technique. LbL films of CoTsPc with poly(allylamine hydrochloride) (PAH) polymer and CoTMPyP with poly(styrenesulfonate) (PSS) polymer were grown up to 30 bilayers. The CoTsPc and CoTMPyP macrocycles, in the mixed LbL films, behave independently, without formation of heteroaggregates during bilayers deposition. Triad s LbL films, using PAH as polyelectrolyte, were also obtained up to 15 bilayers. Cyclic voltammetry measurements of the LbL films demonstrated the coupling of the macrocycles electronic densities in the triad, through changes in the redox potential of both rings and metallic centers. / Neste trabalho relatam-se as etapas de síntese, caracterização e estudo das propriedades eletrônicas de heterocomplexos formados por tetrakis(N-metil-4- piridil)porfirina de cobalto (II) (CoTMPyP) e 4, 4 , 4 , 4 , tetrassulfoftalocianina de cobalto (II) (CoTsPc) em solução e em filmes finos. Foram realizadas titulações espectroscópicas utilizando-se soluções dos macrociclos CoTsPc e CoTMPyP e, através do método de Job foram investigadas as possíveis estequiometrias dos heteroagregagos. Os gráficos de Job apontaram para formação de arranjos supramoleculares com maior proporção de CoTsPc. Utilizando-se as estequiometrias determinadas pelo método de Job, foi possível isolar, pela primeira vez, as espécies formadas em solução através da mudança da constante dielétrica do meio. Após caracterização das espécies isoladas, verificou-se que, apesar das diferentes estequiometrias, ocorreu a formação de somente um heterocomplexo, formado por duas moléculas de CoTsPc em posições terminais e uma de CoTMPyP central. A tríade foi caracterizada por medidas de espectrometria de massas e espectroscopia de absorção na região do i.v. e UV-vis. Observou-se uma forte interação entre os grupos substituintes carregados dos macrociclos CoTsPc e CoTMPyP, além de significativa alteração dos níveis eletrônicos dos anéis macrocíclicos, devido ao acoplamento das densidades eletrônicas no arranjo face-a-face. Filmes finos contendo os macrociclos precursores e a tríade foram preparados a partir da técnica Layer-by-Layer (LbL). Filmes LbL utilizando-se CoTsPc com hidrocloreto de polialilamina (PAH) e CoTMPyP com poliestirenossulfonato (PSS) foram depositados com boa linearidade até 30 bicamadas. Os macrociclos CoTsPc e CoTMPyP nos filmes LbL mistos comportam-se de maneira independente, não havendo a formação de heteroagregados durante a deposição das bicamadas. Foram também obtidos filmes LbL utilizando-se a tríade e PAH como polieletrólitos até 15 bicamadas. Medidas de voltametria cíclica dos filmes LbL demonstraram o acoplamento das densidades eletrônicas dos macrociclos na tríade, através da mudança dos potenciais redox dos anéis e do centro metálico.

Estudamos as propriedades eletrônicas de dois sistemas quase-unidimensionais distintos, resolvendo autoconsistentemente as equações de Schrödinger e Poisson.O método usado para calcular a estrutura eletrônica deste sistema e baseada na solução da equação de Schrödinger dependente do tempo usando a técnica do Split-Operator. No primeiro sistema estudamos os efeitos da corrugação periódica da interface da estrutura n-AlxGa1-xAs/GaAs na densidade eletrônica ao longo desta interface. A forma geométrica desta interface e do tipo dente de serra. Nas camadas de inversão convencionais, os elétrons estão distribuídos uniformemente ao longo da interface plana da heteroestrutura, mas devido à forma dente de serra desta estrutura, os elétrons se distribuem de maneira não uniforme ao longo da interface, produzindo um gás de elétrons quase-unidimensional. A estrutura que investigamos possui um período de 806 ANGSTROM e uma densidade residual uniforme de impurezas aceitadoras da ordem de 1015 cm-3. Calculamos a estrutura eletrônica do gás de elétrons unidimensional confinado na interface corrugada em função da voltagem aplicada ao gate, da densidade de impurezas doadoras e da temperatura. Os resultados obtidos para a densidade eletrônica mostram que, dependendo da densidade de impurezas doadoras, haverá formação de u gás de elétrons quase-unidimensional nos vértices da estrutura dente de serra. O segundo sistema que estudamos é constituído por um gás de elétrons bidimensional, formado na interface de uma camada de Al1-xGa1-xAs com uma camada de GaAs, sobre a qual, temos uma estrutura periódica de \"gates\". Aplicando-se uma voltagem negativa sobre os \"gates\" teremos a formação de fios quânticos nas regiões entre os \"gates\". Neste sistema observamos a transição de um sistema quase-bidimensional para um quase-unidimensional. Investigamos suas propriedades eletrônicas em funçãoo da temperatura, da voltagem aplicada aos \"gates\" e da densidade de impurezas doadoras. / We have studied the electronic properties of two different quasi-one-dimensional systems solving self-consistently the Schrödinger and Poisson equation. The method we use to calculate the electronic levels is based on the solution of the time-dependent Schrödinger equation using the split-operator technique. In the first system we have studied, we present a theoretical calculation of the electronic structure of v-groove quantum wires confined in modulation-doped n-AlxGa1-xAs/GaAs. The system investigated is saw tooth corrugated by bendings with period of 850 ANGSTROM. Results of the electronic structure are obtained as a function of the gate voltage and the donor impurity density. The electronic density shows the existence of a quasi one-dimensional electron gas. The second system studied here is composed by a two-dimensional electron gas confined at the interface of an Al1-xGa1-xAs/GaAs heterostructure, on top of which there is a periodic structure of gates. When a negative voltage is applied to the gates, the regions at the interface beneath them are depleted and quantum wires are formed. We have calculated the electronic structure of subband of that system. We investigated the electronic properties of the quantum wires as a function of gate voltage, from which we determine the threshold between the 2D and ID transitions, the temperature and the ionized donor density.

Made available in DSpace on 2016-08-18T18:19:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mauro Bogea Pereira.pdf: 2672209 bytes, checksum: 6ffa34d37be7c980ea311a6504843760 (MD5) Previous issue date: 2011-04-28 / FUNDAÇÃO SOUSÂNDRADE DE APOIO AO DESENVOLVIMENTO DA UFMA / In this work the electronic and structural properties of the hetero-nanotube bundles, composed of a CNT (6,0) encapsulated in a BNNT (14,0) (CNT (6,0)@BNNT (14,0)) and a BNNT (6,0) encapsulated in a CNT (14,0) (BNNT(6,0)@CNT (14,0)), under hydrostatic pressure. For this, we applied density functional theory and generalized gradient approximation to the exchange and correlation term, as implemented in SIESTA code. We observed that structural changes occur when pressure is applied. For the CNT(6,0)@BNNT(14,0) these changes begin when the pressure is close to 1,0 GPa for the outer tube, while for the inner tube the changes are observed around 10,0 GPa. In the case of BNNT(6,0)@CNT(14,0) the structure begins to be modified when the applied pressure is close to 3,0 GPa. The analysis of the band structure shown that the metallic character of the CNT(6,0)@BNNT(14,0) and the semiconductor character of the BNNT(6,0)@CNT(14,0) did not change when the pressure is applied. / Neste trabalho foram estudadas as propriedades eletrônicas e estruturais de bundles de hetero-nanotubos, compostos por um CNT (6,0) encapsulado em um BNNT (14,0) (CNT(6,0)@BNNT(14,0)) e por um BNNT (6,0) encapsulado em um CNT (14,0) (BNNT(6,0)@CNT(14,0)), submetidos a pressão hidrostática. Para tanto, fizemos uso da teoria do funcional da densidade e da aproximação do gradiente generalizado para tratar o termo de troca e correlação, implementados no programa computacional SIESTA. Observou-se que ocorrem alterações estruturais nos bundles a medida que a pressão é aplicada. Para o CNT(6,0)@BNNT(14,0) estas alterações têm início a pressões próximas de 1,0 GPa para o tubo externo, enquanto que para o tubo interno as alterações só começam a ser observadas próximo de 10,0 GPa. No caso do BNNT(6,0)@CNT(14,0) a estrutura só começa a ser modificada quando o pressão aplicada é próxima de 3,0 GPa. A análise da estrutura de bandas de energia das duas estruturas mostrou que o caráter eletrônico, metálico para os CNT(6,0)@BNNT(14,0) e semicondutor para os BNNT(6,0)@CNT(14,0), mantêm-se estáveis mesmo para os maiores valores de pressão aplicados.

Neste trabalho, apresentamos estudos sobre o transporte eletrônico de cargas e diagramas de fase no plano ns-B em bicamadas eletrônicas ou poços quânticos duplos, formados de ligas semiconductoras de AlxGa1-xAs e GaAs, assim como também em poços quânticos triplos de GaAs. Para esta finalidade, amostras de poços duplos com diferentes concentrações de Al (x) dentro de cada poço e triplos de GaAs foram crescidas. Inicialmente, se apresenta um estudo teórico, o qual mostrou que, em poços quânticos duplos em que em cada poço a concetração de Al é diferente, a aplicação de tensões de porta permite a modulação do fator g de Landé dos elétrons confinados nesses poços. Em especial, estudou-se o caso de concentrações de Al que correspondem a valores do fator g com sinal oposto, em cada poço. Posteriormente se faz um estudo teórico da estrutura eletrônica das amostras de poços duplos e triplos, em seguida apresenta-se os fundamentos teóricos que serão de base para a interpretação de nosso resultados experimentais. Na primeira parte de nosso trabalho, medidas de magnetotransporte (Shubnikov-de Haas (SdH) e Hall), foram realizadas em todas as amostras de estudo. Na amostra de poço duplo 3242, com fator g de Landé de sinais opostos foi encontrado o colapso do gap de spin nas oscilações SdH com o incremento do campo magnético, ou seja, a soma da energia de Zeeman mais a energia de troca e correlação é igual ao potencial de desordem. Este colapso é atribuido à competição entre as energias de troca, intracamadas e intercamadas. Foi realizada uma análise das oscilações SdH através da transformada de Fourier (FFT), para mostrar que as propriedades eletrônicas tais como a concentração e mobilidade dos elétrons, nas amostras de poços duplos, decrescem à medida que aumenta a concentracão de Al. As propriedades eletrônicas nas amostras de poços triplos dependem dos parâmetros de crescimento, tal como a largura dos poços e barreira. Na segunda parte, são apresentados diagramas de fase ns-B, obtidos através da justaposição dos espectros de magnetorresistência, em amostras de poços duplos e triplos em campo magnético perpendicular e certos valores de campo inclinado. Mostra-se que, em campo magnético perpendicular, o modelo de uma partícula sem interações descreve com boa aproximação o aparecimento dos anéis no diagrama de fase para a amostra de poço duplo com g = -0,44. No entanto, na amostra com g ~ 0 o modelo não descreve em boa aproximação os diagramas de fase em campo magnético perpendicular e inclinado, precisando de um modelo que inclua termos de interação de muitos corpos para uma possível explicação. Também se prediz a existência de um estado canted antiferromagnético. O modelo também mostrará que os diagramas de fase das amostras de poços triplos têm um comportamento semelhante ao das amostras de poços duplos, quando a densidade de elétrons do poço central é baixa comparada com a densidade dos poços laterais. / In this work, we present studies about the electronic transport of charges and phase diagrams in the ns-B plane in electronic bilayers or double quantum wells formed of both AlxGa1-xAs and GaAs semiconductor alloys, also in GaAs triple quantum wells. For this purpose, double quantum wells with different aluminium compositions (Al(x)) in each well and triple quantum wells samples were growth. Firstly, a theoretical study was presented, which showed that in double quantum wells with different Al compositions, the aplication of gate voltages allow the modulation of the Landé g factor of the electrons confined within each well. In particular, the case where the quantum wells have different Al compositions was studied, which lead to the opposite signs of the electronic g-factor in each well. After this, a theoretical study of the electronic structure has been presented of both double and triple quantum wells, then, a basic theory has been presented, which will be the base for the interpretation of our experimental results. At the frst part of our work, magnetotransport measurements (Shubnikov-de Haas (SdH) and Hall) were performed in all the studied samples. In the double quantum well sample (3242), wich has Landé g-factor with opposite signs in each well, was found the spin gap collapse at the Shubnikov-de Haas oscillations with an increase in the magnetic field, that is, the sum of the bare Zeeman energy and exchange potencial energy has the same magnitude of the disorder potencial. This collapse was attributed to the competition between the interlayer and intralayer exchange energies. Fast Fourier transform (FFT) of the Shubnikov-de Haas oscillations was performed in the double and triple quantum well samples to show that the electronic properties, such as electron density and mobility decrease with the increase of the Al compositions. On the other hand, the electronic properties on the triple quantum well samples depend on growth parameters, such as width and heigh barriers of the wells. At the second part ns- B phase diagrams were determined through the superposed longitudinal magnetoresistance, in the double and triple quantum wells samples at the perpendicular magnetic field and certain values of tilted magnetic fields. It has been shown that in a perpendicular magnetic field a single particle model describes in a good aproximation the appearance of ring structures in the phase diagram of the double quantum well with g = -0:44. Meanwhile, at the sample with vanishing Landé g-factor (g ~ 0) the single particle model can not describe in a good approximation the phase diagram, being a requirement a many particle model for an possivel explanation. It has also been predicted the existence of a canted antiferromagnetic state. Finally, the model will also showed the phase diagram of triple quantum wells are similar to double quantum wells, when the electron density of the middle well is low compared to the side wells.

Neste trabalho, apresentamos estudos sobre o transporte eletrônico de cargas e diagramas de fase no plano ns-B em bicamadas eletrônicas ou poços quânticos duplos, formados de ligas semiconductoras de AlxGa1-xAs e GaAs, assim como também em poços quânticos triplos de GaAs. Para esta finalidade, amostras de poços duplos com diferentes concentrações de Al (x) dentro de cada poço e triplos de GaAs foram crescidas. Inicialmente, se apresenta um estudo teórico, o qual mostrou que, em poços quânticos duplos em que em cada poço a concetração de Al é diferente, a aplicação de tensões de porta permite a modulação do fator g de Landé dos elétrons confinados nesses poços. Em especial, estudou-se o caso de concentrações de Al que correspondem a valores do fator g com sinal oposto, em cada poço. Posteriormente se faz um estudo teórico da estrutura eletrônica das amostras de poços duplos e triplos, em seguida apresenta-se os fundamentos teóricos que serão de base para a interpretação de nosso resultados experimentais. Na primeira parte de nosso trabalho, medidas de magnetotransporte (Shubnikov-de Haas (SdH) e Hall), foram realizadas em todas as amostras de estudo. Na amostra de poço duplo 3242, com fator g de Landé de sinais opostos foi encontrado o colapso do gap de spin nas oscilações SdH com o incremento do campo magnético, ou seja, a soma da energia de Zeeman mais a energia de troca e correlação é igual ao potencial de desordem. Este colapso é atribuido à competição entre as energias de troca, intracamadas e intercamadas. Foi realizada uma análise das oscilações SdH através da transformada de Fourier (FFT), para mostrar que as propriedades eletrônicas tais como a concentração e mobilidade dos elétrons, nas amostras de poços duplos, decrescem à medida que aumenta a concentracão de Al. As propriedades eletrônicas nas amostras de poços triplos dependem dos parâmetros de crescimento, tal como a largura dos poços e barreira. Na segunda parte, são apresentados diagramas de fase ns-B, obtidos através da justaposição dos espectros de magnetorresistência, em amostras de poços duplos e triplos em campo magnético perpendicular e certos valores de campo inclinado. Mostra-se que, em campo magnético perpendicular, o modelo de uma partícula sem interações descreve com boa aproximação o aparecimento dos anéis no diagrama de fase para a amostra de poço duplo com g = -0,44. No entanto, na amostra com g ~ 0 o modelo não descreve em boa aproximação os diagramas de fase em campo magnético perpendicular e inclinado, precisando de um modelo que inclua termos de interação de muitos corpos para uma possível explicação. Também se prediz a existência de um estado canted antiferromagnético. O modelo também mostrará que os diagramas de fase das amostras de poços triplos têm um comportamento semelhante ao das amostras de poços duplos, quando a densidade de elétrons do poço central é baixa comparada com a densidade dos poços laterais. / In this work, we present studies about the electronic transport of charges and phase diagrams in the ns-B plane in electronic bilayers or double quantum wells formed of both AlxGa1-xAs and GaAs semiconductor alloys, also in GaAs triple quantum wells. For this purpose, double quantum wells with different aluminium compositions (Al(x)) in each well and triple quantum wells samples were growth. Firstly, a theoretical study was presented, which showed that in double quantum wells with different Al compositions, the aplication of gate voltages allow the modulation of the Landé g factor of the electrons confined within each well. In particular, the case where the quantum wells have different Al compositions was studied, which lead to the opposite signs of the electronic g-factor in each well. After this, a theoretical study of the electronic structure has been presented of both double and triple quantum wells, then, a basic theory has been presented, which will be the base for the interpretation of our experimental results. At the frst part of our work, magnetotransport measurements (Shubnikov-de Haas (SdH) and Hall) were performed in all the studied samples. In the double quantum well sample (3242), wich has Landé g-factor with opposite signs in each well, was found the spin gap collapse at the Shubnikov-de Haas oscillations with an increase in the magnetic field, that is, the sum of the bare Zeeman energy and exchange potencial energy has the same magnitude of the disorder potencial. This collapse was attributed to the competition between the interlayer and intralayer exchange energies. Fast Fourier transform (FFT) of the Shubnikov-de Haas oscillations was performed in the double and triple quantum well samples to show that the electronic properties, such as electron density and mobility decrease with the increase of the Al compositions. On the other hand, the electronic properties on the triple quantum well samples depend on growth parameters, such as width and heigh barriers of the wells. At the second part ns- B phase diagrams were determined through the superposed longitudinal magnetoresistance, in the double and triple quantum wells samples at the perpendicular magnetic field and certain values of tilted magnetic fields. It has been shown that in a perpendicular magnetic field a single particle model describes in a good aproximation the appearance of ring structures in the phase diagram of the double quantum well with g = -0:44. Meanwhile, at the sample with vanishing Landé g-factor (g ~ 0) the single particle model can not describe in a good approximation the phase diagram, being a requirement a many particle model for an possivel explanation. It has also been predicted the existence of a canted antiferromagnetic state. Finally, the model will also showed the phase diagram of triple quantum wells are similar to double quantum wells, when the electron density of the middle well is low compared to the side wells.

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.

SILVA, Katiane Pereira da. Propriedades estruturais e eletrônicas do cristal L-fenilalanina ácido nítrico e estudo vibracional sob condições extremas de pressão e temperatura. 2014. 119 f. Tese (Doutorado em Física) - Programa de Pós-Graduação em Física, Departamento de Física, Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2014. / Submitted by Edvander Pires (edvanderpires@gmail.com) on 2015-04-10T21:12:54Z No. of bitstreams: 1 2014_tese_kpsilva.pdf: 5357878 bytes, checksum: 251018043a6c9107f6c8d1df9df190fd (MD5) / Approved for entry into archive by Edvander Pires(edvanderpires@gmail.com) on 2015-04-10T21:13:24Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_tese_kpsilva.pdf: 5357878 bytes, checksum: 251018043a6c9107f6c8d1df9df190fd (MD5) / Made available in DSpace on 2015-04-10T21:13:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_tese_kpsilva.pdf: 5357878 bytes, checksum: 251018043a6c9107f6c8d1df9df190fd (MD5) Previous issue date: 2014 / The L-phenylalanine is an essential amino acid that takes part of several bio chemicals processes related to the production of some human proteins and enzymes. This essential amino acid is converted into the L-tyrosine amino acid by means of the L-phenylalanine hydroxilase. Amino acids are interesting materials for non linear optics (NLO) applications as they contain a proton donor carboxylic acid (COOH) group and a proton acceptor amine (NH2) group. In the present work, a systematic investigation has been carried out on L-phenylalanine nitric acid [C9H11NO2.C9H11NO2+.NO3-] (LPN) single crystal obtained by slow evaporation at room temperature. This work shows studies performed in a pure atomistic way by computation simulation, on the electronic and optical properties, using method of density functional theory. The crystal was characterized by single crystal X-ray diffraction, Fourier Transform infrared (FT-IR) and Fourier Transform Raman (FT-Raman) analysis. The results of the X-ray diffraction data were analyzed by the Rietveld method. Single crystal data refinement of the LPN crystal shows that this compound grows with a monoclinic structure belonging to the P21 space group with two molecules per unit cell. The calculated lattice parameter is in good agreement with the experimental results. The Mulliken and Hirschfield charges show the zwiterrionic state of the LPN crystal in the DFT converged crystals. The band gap of LPN crystal is indirect and its energy is ~3.55 eV. The 2p orbitals are the largest contributors to the density of states, suggesting that the crystal behaves like an n-type wide gap insulator. We have characterized the LPN crystal at room temperature by means of the FT-IR in the spectral range between 400 cm-1 to 4000 cm-1 and by means of FT-Raman in the spectral range between 50 cm-1 to 3500 cm-1. There was no Raman band observed in the spectral interval between 1700 cm-1 to 2700 cm-1. For wavenumber greater than 3100 cm-1, there was no Raman band. In the range between 2850 cm-1and 3100 cm-1, it observed stretching modes associated with C-H and C-H2 units. Finally, single-crystal samples of LPN were studied by Raman spectroscopy in a diamond-anvil cell up to pressures of ~ 8.0 GPa. From the analysis of the results we observed that the crystal undergoes a phase transition at about 0.6 GPa. The transition is accompanied by the disappearance of a phonon in the external mode region of the spectrum and by changes of both the wavenumber of NH3+ rocking and CH2 rocking vibrations. / A L-fenilalanina é um aminoácido essencial que participa de diversos processos bioquímicos relacionados à constituição de diversas proteínas e enzimas do corpo humano. Este aminoácido essencial através da enzima L-fenilalanina hidroxilase, é convertido no aminoácido L-tirosina. Os aminoácidos são materiais interessantes para aplicações ópticas não lineares (ONL) uma vez que contêm um próton doador do grupo carboxílico (COOH) e um próton receptor do grupo amina (NH2). No presente trabalho, uma investigação sistemática foi realizada para o cristal de L-fenilalanina ácido nítrico [C9H11NO2.C9H11NO2+.NO3-] (LFN) obtido pelo método de evaporação lenta à temperatura ambiente. Neste trabalho, estudamos de forma inteiramente atomística através de simulação computacional as propriedades eletrônicas e ópticas utilizando o método da teoria do funcional da densidade. O cristal foi caracterizado por difração de raios-X, pelas técnicas vibracionais de Transformada de Fourier no infravermelho (FT-IR) e no Raman (FT-Raman). Os resultados de difração de raios-X foram analisados pelo método de Rietveld. Os resultados do refinamento para o cristal LFN mostram que este composto cristaliza-se na estrutura monoclínica pertecente ao grupo especial P21 com duas moléculas por célula unitária. Os parâmetros de rede calculados apresentaram boa concordância com os resultados experimentais. As cargas Mulliken e Hirschfield mostram que o estado zwitteriônico do cristal LFN estão bem convergidas. A energia do gap do cristal LFN (indireto) é aproximadamente 3,55 eV. Os orbitais 2p são os maiores contribuintes para a densidade de estados, o que sugere que o cristal se comporta como um isolante. Apresentamos resultados de caracterização do cristal de LFN à temperatura ambiente, através das técnicas utilizadas de espectroscopia de absorção por transformada de Fourier na região do infravermelho (FT-IR) no intervalo espectral entre 400 cm-1 e 4000 cm-1 e espectroscopia Raman por transformada de Fourier (FT-Raman) no intervalo espectral entre 50 cm-1 e 3500 cm-1. Nenhuma banda Raman foi observada no intervalo espectral entre 1700 cm-1 e 2700 cm-1. Para o intervalo acima de 3100 cm-1 nenhuma banda Raman foi observada, o que garante que o cristal tratado está na forma anidra. Destaca-se, por exemplo, a região entre 2850 cm-1 e 3100 cm-1, onde é esperado serem observados modos vibracionais do tipo estiramento das ligações C-H e do CH2. Finalmente, para o cristal de LFN foram investigados por espectroscopia Raman em uma célula do tipo bigorna de diamantes desde a pressão ambiente até ~ 8,0 GPa. Nas análises dos resultados de altas pressões observamos que o cristal sofre uma transição de fase em torno 0,6 GPa. A transição é acompanhada pelo desaparecimento de um fônon na região dos modos externos do espectro Raman e por alterações das bandas eferentes a vibrações do tipo rocking do NH3+ e CH2.

COSTA, Diego Rabelo da. Transportes e confinamento em monocamada e bicamada de nanoestruturas de grafeno com diferentes bordas, interfaces e potenciais. 2014. 201 f. Tese (Doutorado em Física) - Programa de Pós-Graduação em Física, Departamento de Física, Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2014. / Submitted by Edvander Pires (edvanderpires@gmail.com) on 2015-06-01T22:18:12Z No. of bitstreams: 1 2014_tese_drcosta.pdf: 54910487 bytes, checksum: 82b386bac8259edaa10f6d5ff314bd42 (MD5) / Approved for entry into archive by Edvander Pires(edvanderpires@gmail.com) on 2015-06-01T22:19:16Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_tese_drcosta.pdf: 54910487 bytes, checksum: 82b386bac8259edaa10f6d5ff314bd42 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-06-01T22:19:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_tese_drcosta.pdf: 54910487 bytes, checksum: 82b386bac8259edaa10f6d5ff314bd42 (MD5) Previous issue date: 2014 / Graphene, a two-dimensional lattice of carbon atoms, has been widely studied during the past few years. The interest in this material is not only due to its possible future technological applications, but also because it provides the possibility to probe interesting phenomena predicted by quantum field theories, ranging from Klein tunneling and other quasi-relativistic effects to the existence of new types of electron degrees of freedom, namely, the pseudo-spin, and the existence of two inequivalent electronic valleys in the vicinity of the gapless points of its energy spectrum. Several of the exotic properties observed in graphene originate from the fact that within the low energy approximation for the tight-binding Hamiltonian of graphene, electrons behave as massless Dirac fermions, with a linear energy dispersion. Just like in single layer graphene, the low-energy eletronic spectrum in bilayer graphene is gapless, but in this case it is dominated by the parabolic dispersion. Nevertheless, one interesting feature is shared by both monolayer and bilayer graphene: the valley degree of freedom. In this thesis, we theoretically investigate: (i) the dynamic properties in mono and bilayer graphene, performing a systematic study of wave packet scattering in different interface shapes, edges and potentials; and furthermore (ii) the energy levels of confined systems in graphene in the presence or absence of external magnetic and electric fields. In the first part of the work, we use the tight-binding approach to study the scattering of a Gaussian wave packet on monolayer graphene edges (armchair and zigzag) in the presence of real and pseudo (strain induced) magnetic fields and also calculate the transmission probabilities of a Gaussian wave packet through a quantum point contact defined by electrostatic gates in bilayer graphene. These numerical calculations are based on the solution of the time-dependent Schrödinger equation for the tight-binding model Hamiltonian, using the Split-operator technique. Our theory allows us to investigate scattering in reciprocal space, and depending on the type of graphene edge we observe scattering within the same valley, or between different valleys. In the presence of an external magnetic field, the well known skipping orbits are observed. However, our results demonstrate that in the case of a pseudo-magnetic field, induced by non-uniform strain, the scattering by an armchair edge results in a non-propagating edge state. We propose also a very efficient valley filtering through a quantum point contact system defined by electrostatic gates in bilayer graphene. For the suggested bilayer system, we investigate how to improve the efficiency of the system as a valley filter by varying parameters, such as length, width and amplitude of the applied potential. In the second part of the thesis, we present a systematic study of the energy spectra of graphene quantum rings having different geometries and edge types, in the presence of a perpendicular magnetic field. We discuss which features obtained through a simplified Dirac model can be recovered when the eigenstates of graphene quantum rings are compared with the tight-binding results. Furthermore, we also investigate the confined states in two different hybrid monolayer - bilayer systems, identifying dot-localized states and edge states for the suggested bilayer confinement structures, as well as we will study the behavior of the energy levels as a function of dot size and under an applied external magnetic field. Finally, using the four-band continuum Dirac model, we also derive a general expression for the infinite-mass boundary condition in bilayer graphene in order to apply this boundary condition to calculate analytically the confined states and the corresponding wave functions in a bilayer graphene quantum dot in the absence and presence of a perpendicular magnetic field. Our analytic results exhibit good agreement when compared with the tight-binding ones. / Grafeno, uma rede bidimensional de átomos de carbono, tem sido amplamente estudado durante os últimos anos. O interesse por este material não é apenas devido às suas possíveis aplicações tecnológicas futuras, mas também porque oferece a possibilidade de investigar fenômenos interessantes previstos pelas teorias quânticas de campo, que vão desde o tunelamento de Klein e outros efeitos quasi-relativísticos à existência de novos tipos de graus de liberdade do elétron, ou seja, o pseudo-spin, e a existência de dois vales eletrônicos não-equivalentes na vizinhança dos pontos sem gap do seu espectro de energia. Várias das propriedades exóticas observadas no grafeno originam-se do facto de que dentro da aproximação de baixas energias para o Hamiltoniano tight-binding do grafeno, elétrons se comportam como férmions de Dirac sem massa, com uma dispersão de energia linear. Assim como no caso de uma monocamada de grafeno, o espectro eletrônico de baixas energias para uma bicamada de grafeno é sem gap, mas, neste caso, é dominado pela dispersão parabólica. No entanto, uma característica interessante é compartilhada por ambas monocamada e bicamada de grafeno: o grau de liberdade de vale. Nesta tese, nós investigamos teoricamente: (i) as propriedades dinâmicas em mono e bicamadas de grafeno, realizando um estudo sistemático do espalhamento de pacotes de onda em diferentes formas de interfaces, bordas e potenciais; e, além disso, (ii) os níveis de energia de sistemas confinados no grafeno na presença ou ausência de campos magnéticos e elétricos externos. Na primeira parte do trabalho, nós utilizamos a abordagem tight-binding para estudar o espalhamento de um pacote de onda Gaussiano nas bordas de uma monocamada de grafeno (armchair e zigzag) na presença de campos magnéticos reais e pseudo-magnéticos (induzidos por tensão) e também calculamos as probabilidades de transmissão de um pacote de onda Gaussiano através de um contato de ponto quântico definido por potenciais eletrostáticos em bicamadas de grafeno. Estes cálculos numéricos são baseados na solução da equação de Schrödinger dependente do tempo para o Hamiltoniano do modelo tight-binding, usando a técnica Split-operator. Nossa teoria permite investigar espalhamento no espaço recíproco, e dependendo do tipo de borda do grafeno, nós observamos espalhamento dentro do mesmo vale, ou entre diferentes vales. Na presença de um campo magnético externo, as bem conhecidas órbitas skipping orbits são observadas. No entanto, nossos resultados demonstram que, no caso de um campo pseudo-magnético induzido por uma tensão não-uniforme, o espalhamento por uma borba armchair resulta em um estado de borda não-propagante. Nós também propomos um sistema de filtragem de vales muito eficiente através de um sistema de contato de ponto quântico definido por portas eletrostáticas em uma bicamada de grafeno. Para o sistema de bicamadas sugerido, nós investigamos a forma de melhorar a eficiência do sistema como um filtro de vales por diferentes parâmetros, como comprimento, largura e amplitude do potencial aplicado. Na segunda parte da tese, nós apresentamos um estudo sistemático dos espectros de energia de anéis quânticos de grafeno com diferentes geometrias e tipos de borda, na presença de um campo magnético perpendicular. Nós discutimos quais características obtidas por meio de um modelo simplificado de Dirac podem ser recuperadas quando os auto-estados de anéis quânticos de grafeno são comparados com os resultados do modelo tight-binding. Além disso, nós também investigamos os estados confinados em dois sistemas híbridos diferentes de monocamada - bicamada, identificando estados localizados dentro do ponto e estados de borda para as estruturas de confinamento em bicamadas sugeridas, assim como vamos estudar o comportamento dos níveis de energia em função do tamanho do ponto e sob um campo magnético externo aplicado. Finalmente, usando o modelo contínuo de Dirac de quatro bandas, nós também derivamos uma expressão geral para a condição de contorno de massa infinita em bicamada de grafeno, a fim de aplicar essa condição de contorno para calcular analiticamente os estados confinados e as correspondentes funções de onda em um ponto quântico em uma bicamada de grafeno na ausência e na presença de um campo magnético perpendicular. Nossos resultados analíticos apresentam boa concordância quando comparados com os resultados tight-binding.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This dissertation presents a theoretical study, based on density functional theory (DFT), upon structural, electronic and optical properties of Bi4Ge3O12 (Bismuth germanate, BGO) and Bi4Si3O12 (Bismuth silicate, BSO) compounds. As a computational tool it was utilized Full Potential Linear Augmented Plane Wave Method (FPLAPW), implemented into WIEN2k computer code and considered as one of the most precise tools for electronic structure calculations of solid materials. Exchange and correlation e ects were simulated by LDA, GGA-PBEsol, BJ, mBJ-original, mBJ P-present and mBJ P-semiconductor functionals. Lattice parameters and all atomic positions within the BGO and BSO unit cells were computationally optimized in order to reach minimum energy con guration. The resulting structural parameters showed good agreement with experimental data. The results of electronic structure calculations (band structure and density of electron states DOS) were best tted to experiment while using the mBJ P-semiconductor functional. They revealed a nature and size of the compound's fundamental band gaps, as well as predominant orbital character of bands around it. According to the results, the BGO and BSO have indirect fundamental gaps of 5.05 and 5.36 eV in excellent concordance with the experimental value 5.0 eV (BGO) and 5.4 eV (BSO). For both compounds the valence band top is dominated by the O 2p-states, with non-negligible amount of the Bi 6s-states, while the conduction band bottom is consisted mostly of the Bi 6p-states. This work was also calculated dielectric function "(!) of the BGO and BSO, and its refractive index n(!) and re ectivity R(!). The best agreement with experimental data was again achieved by using mBJ P-semiconductor functional. The analysis "(!) enabled interpretation of optical absorption spectrum of BGO and BSO in terms of electronic transitions between bands. The results showed that the greater ow of energy transfer occurs 2p states to the states of Bi 6p, which consists of the steps of the scintillation process in BGO and BSO. Was concluded that experimental optical spectra of BGO and BSO exhibit strong temperature dependency, and that theoretical results presented in this dissertation describe con dently electronic and optical properties when measured at low temperatures. / Esta disserta c~ao apresenta um estudo te orico baseado no formalismo da Teoria do Funcional da Densidade (DFT) sobre as propriedades estruturais, eletr^onicas e opticas dos compostos: Bi4Ge3O12 (Germanato de Bismuto, BGO) e Bi4Si3O12 (Silicato de Bismuto, BSO). Foi utilizado como m etodo de c alculo o \Full Potential Linear Augmented Plane Waves"(FPLAPW), implementado no c odigo WIEN2k, considerado um dos mais precisos m etodos para os c alculos de estruturas eletr^onicas dos s olidos cristalinos. Os efeitos de troca e correla c~ao eletr^onica foram simulados atrav es dos potenciais LDA, GGA-PBEsol, BJ, mBJ original, mBJ P-presente e mBJ P-semicondutores. Os par^ametros de rede e as posi c~oes at^omicas nas c elulas unit arias do BGO e BSO foram otimizadas, a m de atingir uma con gura c~ao de m nima energia possiv el. Os resultados obtidos para os par^ametros de rede e das posi c~oes at^omicas, de ambos os compostos, mostraram boa concord^ancia quando comparados com medidas experimentais. Os c alculos da estrutura eletr^onica (estrutura de bandas e densidade de estados eletr^onicos, DOS) exibiram melhor concord^ancia com a experi^encia quando o potencial mBJ P-semicondutor foi utilizado. Eles revelaram a natureza e o tamanho dos gaps fundamentais dos compostos, bem como o car ater orbital predominante por volta destes. De acordo com os resultados, o BGO e BSO possuem gaps fundamentais indiretos de 5.05 e 5.36 eV em excelente concord^ancia com os valores experimentais 5.0 eV (BGO) e 5.4 eV (BSO). O topo da banda de val^encia em ambos os compostos e dominada por estados 2p do O, com uma parcela n~ao desprez vel dos estados 6s do Bi, j a o fundo da banda de condu c~ao e formada por estados 6p do Bi. Neste trabalho tamb em foi calculada a fun c~ao diel etrica "(!) do BGO e BSO, bem como os seus ndices de refra c~ao n(!) e re etividade R(!). A melhor concord^ancia com os dados experimentais foi novamente atingida utilizando o funcional mBJ P-semicondutor. A an alise da "(!) possibilitou a interpreta c~ao do espectro de absor c~ao optica do BGO e BSO em termos das transi c~oes eletr^onicas entre as bandas. Os resultados revelaram que o uxo maior de tranfer^ encia de el etrons ocorre dos estados 2p de O para os estados 6p do Bi, o qual consiste uma das etapas do processo de cintila c~ao no BGO e BSO. Foi conclu do que os espectros opticos determinados experimentalmente exibem forte depend^encia com a temperatura, e que os resultados te oricos obtidos nessa disserta c~ao descrevem bem as propriedades opticas e eletr^onicas do BGO e BSO quando medidos em baixas temperaturas.

Made available in DSpace on 2016-08-18T18:19:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Welber de Jesus Mendes Lima.pdf: 8607012 bytes, checksum: e1e51a1203951dd30beafb4d273369b3 (MD5) Previous issue date: 2008-03-18 / FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA E AO DESENVOLVIMENTO CIENTIFICO E TECNOLÓGICO DO MARANHÃO / In this work, are studies the electronic and structural properties of the (8,0)@(13,0) e (6,0)@(13,0) double wall carbon nanotube of zig-zag type doped with atoms of the nitrogen and boron on the inner tube and outer tube. To studies these properties we used of the ab initio method employed of the density functional theory in the generalized gradient approximations. All simulations are make with the SIESTA code. Through of the results we observed that electronic properties, analysis via band structure, are changes with introduction of the impurity this systems. The results shown that nitrogen atom to act how a type-n doped and boron atoms act how a type-p doped. Through of the formation energy calculation we observed that (8,0)@(13,0) and (6,0)@(13,0) DWCNTs are energetic more favorable when is doped with nitrogen in inner tube and boron in outer tube. / Neste trabalho foram estudadas as propriedades eletr onicas e estruturais dos nanotubos de carbono de camada dupla (8,0)@(13,0) e (6,0)@(13,0) do tipo zig-zag dopados com os átomos de Nitrogênio e Boro tanto no tubo interno como no tubo externo. Para estudar tais propriedades, utilizamos o método ab initio com uso da teoria do funcional de densidade na aproximação do gradiente generalizado. Todas as simulações foram realizadas com a utilização do código siesta. Através dos resultados encontrados observamos que as propriedades eletrônicas, analisadas via estrutura de bandas, são afetadas com a introdução de impurezas neste sistema. Os resultados mostram que o átomo de Nitrogênio atua como um dopante tipo-n e o átomo de Boro atua como um dopante tipo-p. Através do cálculo de energia de formação observamos que os nanotubos de carbono de camada dupla (DWCNTs) (8,0)@(13,0) e (6,0)@(13,0) são energeticamente mais estáveis quando estes são dopados com Nitrogênio no tubo interno e com Boro no externo.