Nesta tese abordamos o problema de transferência e manipulação de informação quântica em sistemas dissipativos. Inicialmente apresentamos uma técnica para construir, dentro de redes bosônicas dissipativas, canais livres de decoerência (CLD): um grupo de modos normais de osciladores com taxas de amortecimento efetivas nulas. Verificamos que os estados protegidos dentro do CLD definem subespaços livres de decoerência (SLD) quando mapeados de volta para a base dos osciladores naturais da rede. Portanto, a nossa técnica para obter canais protegidos formados por modos normais é uma forma alternativa para construir SLD, que oferece vantagens em relação ao método convencional. Nosso protocolo permite o cálculo de todos os estados da rede protegidos de uma só vez, assim como leva naturalmente ao conceito de subespaço quase livre de decoerência (SQLD), dentro do qual um estado de superposição é quase completamente protegido. O conceito de SQLD, é mais fraco do que a dos SLD, pode proporcionar um mecanismo mais manejável para controlar decoerência. Em seguida desenvolvemos um protocolo para transferência quase perfeita de estados de poláriton de um sistema emissor para um receptor, separados espacialmente, ambos acoplados por um canal de transmissão não ideal que é modelado por uma rede de cavidades dissipativas. Esse protocolo consiste no acoplamento dispersivo entre o estado de poláriton preparado no emissor com os modos normais da rede que forma o canal, o que possibilita que o estado tunele para o receptor. Após a obtenção de um Hamiltoniano efetivo para o acoplamento entre o emissor e receptor, calculamos a fidelidade para a transferência de alguns estados de poláriton, por exemplo, estados tipo gato de Schrödinger. Mostramos que as taxas de decaimento da fidelidade são proporcionais a cooperatividade, parâmetro esse que avalia a relação entre a taxa de dissipação e o acoplamento efetivo. Analisamos a dependência da fidelidade e do tempo de transferência em relação à topologia da rede. Por fim, propomos o mecanismo de tunelamento não local para transferência de estados bosônicos e fermiônicos com alta fidelidade. Demonstramos que a incoerência decorrente das não idealidades quânticas do canal é quase totalmente contornada pelo mecanismo de tunelamento que possibilita um processo de transferência de alta fidelidade. Aplicamos esse mecanismo para transferência e processamento de informações entre múltiplos circuitos quântico (CQs) não ideais. Um conjunto de saídas é simultaneamente acoplado ao conjunto correspondente de entradas de outro QC espacialmente separado do primeiro, através de um único canal quântico não ideal. Mostramos que além da transferência de estados, podemos realizar operações logicas entre qubits distantes e gerar uma pletora de estados quânticos emaranhados. / In this thesis we address the problem of transfer and manipulation of quantum information in dissipative systems. First we present a technique to build, within a dissipative bosonic network, decoherence-free channels (DFCs): a group of normal-mode oscillators with null effective damping rates. We verify that the states protected within the DFC define the wellknown decoherence-free subspaces (DFSs) when mapped back into the natural network oscillators. Therefore, our technique to build protected normal-mode channels turns out to be an alternative way to build DFSs, which offers advantages over the conventional method. It enables the computation of all the network-protected states at once, as well as leading naturally to the concept of the decoherence quasi-free subspace (DQFS), inside which a superposition state is quasi-completely protected against decoherence. The concept of the DQFS, weaker than that of the DFS, may provide a more manageable mechanism to control decoherence. Finally, as an application of the DQFSs, we show how to build them for quasi-perfect state transfer in networks of coupled quantum dissipative oscillators. Then we present a scheme for quasi perfect transfer of polariton states from a sender to a spatially separated receiver, both composed of high-quality cavities filled by atomic samples. The sender and the receiver are connected by a nonideal transmission channel the data bus modelled by a network of lossy empty cavities. In particular, we analyze the influence of a large class of data-bus topologies on the fidelity and transfer time of the polariton state. Moreover, we also assume dispersive couplings between the polariton fields and the data-bus normal modes in order to achieve a tunneling-like state transfer. Such a tunneling-transfer mechanism, by which the excitation energy of the polariton effectively does not populate the data-bus cavities, is capable of attenuating appreciably the dissipative effects of the data-bus cavities. After deriving a Hamiltonian for the effective coupling between the sender and the receiver, we show that the decay rate of the fidelity is proportional to a cooperativity parameter that weigh the cost of the dissipation rate against the benefit of the effective coupling strength. The increase of the fidelity of the transfer process can be achieved at the expense of longer transfer times. We also show that the dependence of both the fidelity and the transfer time on the network topology for distinct regimes of parameters. It follows that the data-bus topology can be explored to control the time of the state-transfer process. Finally we propose the nonlocal tunneling mechanism for high-fidelity state transfer between distant parties. We apply this mechanism for highfidelity information transfer and processing between remote multi-branch nonideal quantum circuits (QCs). We show that in addition to the transfer of states, we can perform logic operations between distant qubits and generate a plethora of entangled quantum states.

Inicialmente, os conceitos fundamentais e a problemática básica subjacentes ao Controle de Sistemas Quânticos são apresentados, destacando-se, por exemplo, as questões físicas e dinâmicas envolvidas, os principais tipos e metodologias de controle no contexto quântico, bem como aplicações existentes e potenciais de Controle Quântico, muitas das quais situando-se na vanguarda da Ciência e da Tecnologia. Segue-se uma exposição do arcabouço teórico básico e do formalismo padrão da Mecânica Quântica, tendo em vista prover os elementos necessários à compreensão de sistemas quânticos, sua dinâmica e seu controle. O conceito de Controlabilidade é, então, apresentado no contexto de Sistemas Quânticos. Em seqüência, os fundamentos do Controle Quântico Ótimo são desenvolvidos como uma extensão da Teoria Clássica de Controle Ótimo, apresentando-se exemplos de aplicações. Ao problema da transferência de estados quânticos para um estado-alvo em tempo mínimo é devotada especial atenção, dada sua grande relevância em aplicações tecnológicas de ponta, como em Computação Quântica e Processamento de Informação Quântica. A partir de limitações físicas que são inerentes a qualquer sistema quântico, no tocante ao tempo mínimo necessário para que ocorra uma transição de estados, propõem-se Fatores de Mérito para quantificar a eficiência dos controles quânticos ótimos que minimizam o tempo de transferência de estados. Exemplos de aplicação, estudos teóricos e estudos de casos são levados a cabo para a definição dos Fatores de Mérito associados. Este trabalho termina com estudos relativos a uma possível formulação da Teoria de Controle Quântico Ótimo em termos de Integrais de Trajetória para o tratamento de sistemas quânticos contínuos, em especial, o controle espaço-temporal de partículas quânticas. Um possível emprego do Efeito Aharonov-Bohm é também discutido como estratégia de Controle Quântico. / Firstly, the fundamental concepts and the basic issues concerning the Control of Quantum Systems are presented, highlighting, for example, related physical and dynamical questions, the main control types and methodologies in the quantum context, as well as current and potential applications of Quantum Control, many of them situated on the avant-garde of Science and Technology. Then follows an exposition of the basic theoretical framework and the standard formalism of Quantum Mechanics, whose aim is to provide the necessary elements for understanding quantum systems, quantum dynamics and control. The concept of Controlability is then presented in the context of Quantum Systems. Subsequently, the fundamental concepts of Quantum Optimal Control are developed as an extension of the Classical Optimal Control Theory, featuring some examples of application. To the problem of transfering quantum states to a certain target state at minimal time a special attention is devoted, having in mind its great relevance in state-of-art technological applications, e.g., Quantum Computation and Quantum Information Processing. From physical limitations that are inherent to any quantum systems, regarding the minimal time necessary to perform a state transition, one proposes Figures of Merit in order to quantify the efficiency of optimal quantum controls which minimize the state transfer time. Examples of applications, theoretical studies and case studies are carried out in order to define the associated Figures of Merit. This work ends with studies concerning a possible formulation of Optimal Quantum Control Theory in terms of Path Integrals for handling continuous quantum systems, particularly, the space-time control of quantum particles. A possible use of the Aharonov-Bohm Effect is also discussed as a Quantum Control strategy.

Neste trabalho, estudou-se a degradação do bisfenol A (BPA) em solução aquosa através da fotólise direta sob radiação UV em 254 nm. Os experimentos foram realizados um reator fotoquímico tubular de vidro de 3,9 L, equipado com uma lâmpada de vapor de mercúrio de baixa pressão tubular concêntrica (36 W). Avaliaram-se os efeitos da taxa específica de emissão de fótons (0,87×10 18 ; 1,4×1018 e 3,6×1018 fótons L-1 s-1 ) e da concentração inicial de BPA (10 a 50 mg L-1 ), conforme um projeto experimental Doehlert. Os resultados dos experimentos indicaram que a degradação do BPA diminui com o aumento de sua concentração inicial, seguindo decaimento de pseudo primeira-ordem. A constante cinética de velocidade de degradação do BPA variou de 0,001 a 0,0066 min-1 , enquanto a porcentagem de degradação de BPA ao final de 120 minutos variou de 14 a 55%; já a remoção do carbono orgânico total variou entre 1,5 e 12,5%. Houve a formação de produtos persistentes e as espécies reativas de oxigênio (1 O2 oOH ) mostraram-se muito importantes durante a degradação do BPA. O rendimento quântico para fotólise de BPA foi de 0,0075 mol BPA mol fótons-1, determinado a partir dos dados experimentais através de um modelo matemático para degradação fotolítica do BPA em função do tempo. Para tanto, considerou-se um sistema de tratamento formado por um reator tubular e um tanque de mistura com recirculação entre eles, sendo o reator tubular tratado como uma série de três reatores contínuos de mistura perfeita (CSTR) associados entre si. Através da análise estatística dos dados experimentais para duas respostas (constante específica de degradação do BPA e porcentagem de degradação do BPA ao final de 120 minutos) avaliaram-se os efeitos das variáveis envolvidas (concentração inicial de BPA e taxa específica de emissão de fótons). / The aim of this study was to evaluate bisphenol A (BPA) degradation in aqueous solution by direct photolysis under UV radiation at 254 nm, considering the effects of the specific rate of photon emission (0.87×1018; 1.4×1018 and 3.6×1018 fótons L-1 s-1) and the initial BPA concentration (10-50 mg L-1), according to a Doehlert experimental design. The experiments were performed in a glass tubular photochemical reactor of 3.9 L equipped with a concentric low pressure mercury vapor lamp of 36 W. The experimental results indicated that BPA degradation decreases with increasing initial concentration, following pseudo first-order decay, and increases with increasing specific rate of photon emission. The values of the specific BPA degradation rate varied in the range 0.001-0.0066 min-1, while BPA percent degradation at 120 minutes of irradiation varied from 14 to 55%; TOC removal varied from 1.5 to 12.5%. Persistent degradation products were formed, and oxygen reactive species (1O2, oHO) showed to exhibit an important role during BPA degradation. The obtained quantum yield of BPA photolysis was 0.0075 mol BPA mol photons-1, determined from the experimental data through a mathematical model for BPA photolytic degradation versus time. With that aim a treatment system formed by a tubular reactor connected with a mixing tank with recirculation between them was considered; the tubular reactor was treated as a series of three associated continuous perfect mixing reactors (CSTR). Through statistical analysis of the experimental data for two responses (specific BPA degradation rate and BPA percent degradation at 120 minutes), the effects of the variables involved in BPA degradation (initial BPA concentration and specific rate of photon emission) were discussed.

Orientador: Prof. Dr. Fernando Luis da Silva Semião / Tese (doutorado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Física, 2018.

Orientador: Antonio Vidiella Barranco / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica "Gleb Wataghin" / Made available in DSpace on 2018-08-06T16:53:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_FernandoLuisSemiaoda_D.pdf: 1615501 bytes, checksum: 370145b0056b0b8da7cf94fb9d01bc25 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: A presente tese é dedicada à utilização de conhecidos sistemas quânticos em aplicações de interesse em óptica e informação quântica. Motivados pelos recentes avanços experimentais em sistemas formados por íons aprisionados interagindo com lasers e na eletrodinâmica quântica de cavidades, nós focamos grande parte de nossas propostas nestes sistemas. Mais especificamente, nós estudamos a interação de íons e campos quantizados na chamada eletrodinâmica quântica de cavidades com íons aprisionados. Neste contexto, iniciamos nossos trabalhos com uma proposta de geração de superposições mesoscópicas no movimento do íon. Uma vez que tais superposições são muito sensíveis à decoerência, incluímos perdas na cavidade para tratar uma situação mais realista. Através da observação de quantum jumps, ou fóton-contagens fora da cavidade, mostramos um esquema de geração de estados com características quânticas muito similares aos encontrados no caso da cavidade ideal, sem perdas. Neste aspecto, encontramos um modo de usar a dissipação a nosso favor, fato de grande interesse experimental devido às imperfeições dos espelhos reais. Apresentamos também uma proposta de implementação de uma interação do tipo Kerr em íons como uma alternativa ao uso de cristais não-lineares que apresentam baixíssima eficiência para esse tipo de efeito. Essa proposta abre novas possibilidades para o uso de íons em medidas não demolidoras e computação quântica. Nossos estudos na área de eletrodinâmica quântica com íons aprisionados terminam com a análise dos efeitos do movimento do íon na dinâmica das transições multi-fotônicas. Esse é um estudo mais fundamental e está relacionado com o entendimento da interação da radiação com a matéria. Na última parte desta tese são apresentados resultados sobre o uso de sistemas de muitos corpos para a distribuição de informação quântica. O objetivo de se estudar estes sistemas mais complexos é a busca de implementação de protocolos quânticos em larga escala. Neste sentido, poderíamos pensar numa cadeia de osciladores harmônicos acoplados como ocorre em sistemas típicos da física da matéria condensada. Em particular, nós estudamos como aumentar a eficiência na transmissão de emaranhamento nestas cadeias. Propusemos um esquema que funciona como um tipo de quantum data bus, ou ônibus quântico para transportar e distribuir emaranhamento com alta eficiência / Abstract: This thesis is concerned with the use of firmly established quantum systems for applications in quantum optics and quantum information. Having been driven by recent experimental advances in laser-manipulated trapped ions and cavity quantum electrodynamics, we concentrated more on proposals to be implemented in those systems. Being more specific, we have studied the interaction between trapped ions and quantized fields in the so-called cavity quantum electrodynamics with trapped ions. In this context, we began with a proposal to generate mesoscopic superpositions in the motion of the ion. Since these superpositions are extremely sensitive to decoherence, we have included cavity losses in order to make the situation slightly more realistic. We showed that the observation of quantum jumps, or photon detection outside the cavity, would generate quantum states with properties close to that generated in the ideal lossless case. In spite of the normally destructive effect of dissipation, we found a way to use it in our favor which turns out to be of great experimental importance due to always present mirror imperfections. We also showed how to mimic cross-Kerr nonlinearities in the cavity-ion system as a feasible alternative to the use of nonlinear crystals whose intensity of that non-linearity is too weak. This proposal opens up new possibilities for the use of trapped ions in non-demolition measurements and quantum computing. We finish our work in cavity electrodynamics with trapped ions with the study of the effect of the ionic motion on the dynamics of multiphotonic transitions. This is a more fundamental issue that is related to the understanding of matter-field interaction. In the last part of this thesis, we present results on the use of many-body systems for quantum information distribution. It was our goal to study more complex systems for the implementation of quantum protocols in large scale. In this sense, one could think of a chain of coupled harmonic oscillators as commonly found in condensed matter physics. Particularly, we dealt with the efficiency of entanglement transmission through the chain, trying to improve it. We ended up with a scheme which acts as a quantum data bus able to transport and distribute entanglement around quite efficiently / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Orientador: Rogerio Custodio / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-12T23:54:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Angelotti_WagnerFernandoDelfino_D.pdf: 827045 bytes, checksum: 044a9aecfaec7ac3e14153480c625d9f (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Esta tese explorou diferentes objetivos envolvendo o método Monte Carlo Quântico, dos quais se destacam: avaliação do método convencional em propriedades eletrônicas; formalização das relações existentes entre a teoria de matriz densidade e os métodos Monte Carlo Quântico Variacional e de Difusão; estudo da correlação eletrônica com diferentes funções correlacionadas e também através de método misto envolvendo a teoria de perturbação e o Monte Carlo Quântico Variacional; aplicações para átomos do primeiro e segundo período da tabela periódica e moléculas diatômicas. Experimentos computacionais com o método Monte Carlo Quântico e separação de spins foram realizados produzindo excelentes resultados para cálculos de potenciais de ionização sucessivos para átomos, ionização atômica e molecular e construção de curvas de potencial para moléculas simples. Foram ainda obtidas duas formulações analíticas que descrevem exatamente o vínculo formal entre a matriz densidade e o Monte Carlo Quântico. Esta associação proporcionou ótimos resultados para os métodos Variacional e de Difusão, apresentando semelhanças e significativas diferenças quando comparado ao tratamento convencional com respeito à estrutura nodal para cada estado eletrônico estudado. Além disso, a matriz densidade aliada às funções correlacionadas é capaz de recuperar parte da correlação eletrônica e torna possível a correção de funções de onda dentro da associação do Monte Carlo Quântico e teoria de perturbação. / Abstract: This thesis explored different goals involving the quantum Monte Carlo method, of which stand out: assessment of the conventional method in electronic properties; formalization of relations between the density matrix theory and the variational and diffusion quantum Monte Carlo methods; study of the electronic correlation with different correlated functions and also through mixed method involving the perturbation theory and variational quantum Monte Carlo; applications to atoms of the first and second period of the periodic table and diatomic molecules. Computational experiments with the quantum Monte Carlo method and separation of spins were achieved producing excellent results for calculations of successive ionization potentials for atoms, single ionization of atoms and simple molecules and calculation of potential curves for simple molecules. Two analytical formulations were obtained that describes exactly the formal link between the density matrix and quantum Monte Carlo. This association has provided excellent results for variational and diffusion methods, presenting similarities and significant differences when compared to conventional treatment with respect to the nodal structure for each electronic state studied. Furthermore, the density matrix together with correlated wave functions is able to recover part of the electronic correlation and makes possible the correction of the wave functions within the association of quantum Monte Carlo and perturbation theory. / Doutorado / Físico-Química / Doutor em Ciências

Orientador: Pascoal Jose Giglio Pagliuso / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-15T21:09:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bittar_EduardoMatzenbacher_D.pdf: 12237565 bytes, checksum: 74dcda9fcb1da9b6fc8d992b53297127 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Séries de compostos que apresentam a ocorrência de fenômenos físicos interessantes em materiais estruturalmente simples constituem uma excelente oportunidade para se estudar sistematicamente a inter-relação entre tais fenômenos e suas origens microscópicas, sem se ater a efeitos associados com estruturas cristalinas complexas, de mais baixa simetria. Nesse sentido, esta Tese se propôs a estudar três temas de investigação: o sistema CeIn3-xSnx e o seu análogo não magnético LaIn3-xSnx, o sistema CeIn3-xCdx e o composto YbAl3 e o seu composto de referência LuAl3. O sistema CeIn3-xSnx apresenta um ponto crítico quântico (QCP) em x ? 0.7, onde a ordem antiferromagnética (TN = 10 K no CeIn3) é totalmente suprimida. Para 0.7 < x < 2 os compostos são líquidos de Fermi e a partir de x = 2 apresentam valência intermediária. Nesse sistema, dopado com Gd3+, medidas de ressonância de spin eletrônico (ESR) indicaram que o elétron 4f do Ce passa de um comportamento com momento localizado para itinerante com a dopagem de Sn. Os resultados de ESR do Gd3+ no sistema LaIn3-xSnx foram analisados com um modelo de uma única banda (tipo s) e sem dependência com a transferência de momento. Também investigamos o sistema CeIn3-xCdx através de medidas de susceptibilidade magnética, calor específico e resistividade elétrica. A substituição do In por Cd diminui a TN do CeIn3 e igualmente faz o coeficiente do calor específico eletrônico decrescer, indicando que o sistema não está na direção de um QCP. Os compostos YbAl3 e LuAl3, dopados com Gd3+, também foram estudados por ESR, porém, na análise, utilizou-se um modelo de múltiplas bandas para explicar os resultados. Medidas de calor específico e susceptibilidade magnética, nessas amostras, mostraram que interações de troca elétron-elétron estão presentes em ambos os compostos. Esses resultados microscópicos podem ser importantes em modelos teóricos mais realistas para materiais férmions pesados de valência intermedi'aria a base de Yb / Abstract: Series of compounds which have interesting physical phenomena, occurring in structurally simple materials, provide an excellent opportunity to systematically study the interrelationship between these phenomena and their microscopic origins, without worrying about effects associated with other complex crystal structures of lower symmetry. Thus, this thesis set out to study three research themes: the CeIn3-xSnx system and its nonmagnetic analogue LaIn3-xSnx, the CeIn3-xCdx system and the YbAl3 compound and its reference compound LuAl3. The CeIn3-xSnx system has a quantum critical point (QCP) at x ? 0.7, where the antiferromagnetic order (TN = 10 K in CeIn3) is totally suppressed. For 0.7 < x < 2 the compounds are Fermi liquids and from x = 2 the materials show intermediate valence behavior. In this system, doped with Gd3+, measurements of electron spin resonance (ESR) indicated that the Ce 4f electron presents a crossover between a localized to itinerant behavior with Sn doping. The ESR results of Gd3+ in the LaIn3-xSnx system were analyzed with a single band model (s type) and no q dependence. We also investigated the CeIn3-xCdx system by measuring magnetic susceptibility, specific heat and electrical resistivity proprieties. The substitution of In by Cd decreases the TN of CeIn3 and also decreases the electronic specific heat coefficient, indicating that the system is not being tuned to a QCP. The YbAl3 and LuAl3 compounds, doped with Gd3+, were also studied by ESR, but in the analysis, we used multiband model to explain the results. Specific heat and magnetic susceptibility measurements in these samples showed that electron-electron exchange interactions are present in both compounds. These ESR results may be relevant to construct more realistic models of the microscopic behavior of other heavy fermion-based intermediate valence Yb compounds / Doutorado / Física da Matéria Condensada / Doutor em Ciências

Orientadores: Reginaldo Palazzo Junior, Carlile Lavor / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-11T20:14:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gazzoni_WanessaCarla_D.pdf: 915784 bytes, checksum: d9b26e53c10c74a95fabe11a016027ce (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Este trabalho apresenta algumas contribuições para um melhor entendimento do emaranhamento quântico e suas aplicações. Com o propósito de obter a classificação de estados quânticos puros arbitrários em separáveis ou emaranhados, apresentamos um critério de separabilidade do qual tal classificação decorre. Este critério está baseado em uma interpretação homológicageométrica, que nos permitiu formalizar algumas conclusões acerca da quantificação do emaranhamento em estados puros arbitrários com três qubits. A partir desta interpretação, foi possível também associar a descriçãao do conteúdo dos kets de um estado puro arbitrário a conceitos de teoria da codificação clássica. Tendo como base esta associação, propomos uma forma bastante simplificada para determinar a descrição matemática de estados puros arbitrários que satisfazem o máximo emaranhamento global. De acordo com conceitos da teoria da codificação, analisamos os estados de máximo emaranhamento global com relaçãoo 'a proteção contra erros que esses estados possuem. Neste contexto, apresentamos uma nova classe de estados que ainda Não havia sido mencionada na literatura. / Abstract: In this thesis we present some contributions to a better understanding of quantum entanglement and its applications. With the purpose of obtaining a classification of the arbitrary pure quantum states as separable or entangled, a separability criterion is presented. This criterion is based on an homologic-geometric interpretation which allowed us to formalize some conclusions on the entanglement quantification of arbitrary pure states with three qubits. From this interpretation, it was possible to associate a description of the kets' content of an arbitrary pure state with the concepts of the classical coding theory. Based on this association, we propose a simplified form to determine a mathematical description of arbitrary quantum states satisfying the maximum global entanglement. From the concepts of coding theory we considered the states of maximum global entanglement with respect to its inherent error protection. In this context, we present a new class of states satisfying all the previous properties and which were not known in the open literature. / Doutorado / Telecomunicações e Telemática / Doutor em Engenharia Elétrica

O iminente fim da \"era do Silício\" tem motivado a busca de novas tecnologias para utilização na indústria eletrônica. Dentre estas tecnologias, a eletrônica molecular explora o uso moléculas como elementos funcionais em dispositivos eletrônicos. Nesta Tese, realizamos cálculos de primeiros princípios baseados na teoria do funcional da densidade (DFT) para determinar as propriedades eletrônicas, estruturais e de transporte em sistemas com aplicação em eletrônica molecular. Para o benzeno-1,4-ditiol (BDT), considerado um sistema protótipo dentro da eletrônica molecular, correlacionamos a adsorção, em uma superfície de Au, com as propriedades de transporte. Na sequência, analisamos evolução estrutural e o efeito de átomos de Au adsorvidos na superfície de Au na transmitância do BDT entre eletrodos de Au. A importância da correção de auto-interação (SIC), nos cálculos de transporte da junção molecular (Au/BDT/Au), também foi discutida. Em seguida, determinamos as propriedades eletrônicas e estruturais da molécula y[(tpy SH)2]x, onde y representa os metais de transição Co, Fe e Ni e; x está associado aos estados de carga 0, +, 2+ e 3+. Verificamos que os metais de transição ficam em uma configuração de baixo spin e, dependendo do estado de carga do metal de transição uma distorção Jahn-Teller leva a uma redução na simetria local de D2d para C2v. Por fim, devido à possibilidade de aplicação em spintrônica, discutimos o efeito de uma impureza de Cobalto na evolução estrutural e transmitância de um nanofio de Au. / The possible end of the road for Silicon has motivated academic researchers and research laboratories to search for new technologies to be applied in the electronic industry. The molecular electronics, which studies the possibility of using molecules as active elements in a new generation of electronic devices, is among these new technologies. In this Thesis, we performed first principles calculations within the density functional theory (DFT) framework to determine the structural, electronic and transport properties of systems with strong application on molecular electronics. We analised the benzene-1,4-dithiol (BDT). For this prototypical system we coupled its adsorption on an Au(111) surface with its transport properties. After this, we investigated its structural evolution between gold leads and the effects of adsorded gold atoms on the Au(111) surface in the trasmitance. The effect of the self-interaction correction (SIC) in the transport calculations of the molecular junction (Au/BDT/Au) was discussed as well. Moreover, we determined the electronic and the structural properties of the molecule y[(tpySH)2]x, where y stands for the transition metals Co, Fe and Ni and; x is associated with the charge states 0, +, 2+ e 3+. We verified that the transition metals are more stable at the low spin configuration. Depending on the charge state a Jahn-Teller distortion leads to a local symmetry reduction: D2d to C2v. Finally, with a spintronic application in mind, we analised the effect of a Cobalt impurity on the structural evolution and transmitance of a gold nanowire.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-06-27T14:18:22Z No. of bitstreams: 1 erichardsontaroccodeoliveira.pdf: 733385 bytes, checksum: e4cec1766829e1f89c8e40c3d6528d35 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-08-07T21:05:20Z (GMT) No. of bitstreams: 1 erichardsontaroccodeoliveira.pdf: 733385 bytes, checksum: e4cec1766829e1f89c8e40c3d6528d35 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-07T21:05:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 erichardsontaroccodeoliveira.pdf: 733385 bytes, checksum: e4cec1766829e1f89c8e40c3d6528d35 (MD5) Previous issue date: 2010-09-14 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Como são bem conhecidos; os campos quânticos estudados na TQC satisfazem o princípio de localidade segundo pontos do espaço-tempo. A eles, referem-se como campos que possuam localização do tipo-ponto ou que são puntiformemente localizados. Nesta dissertação, será feita a construção de campos quânticos livre de Dirac, com localização "tipo-string". Em contraste aos campos usuais, que vivem em ponto do espaço-tempo, estes vivem em semi-reta que começa num certo ponto do espaço de Minkowski e se estende até o infinito numa certa direção tipo-espaço. Tal localização é permitida pelos princípios da física quântica relativística, dado que os campos admitem a construção de observáveis locais. O interesse na localização tipo-string deve-se ao fato de ser uma localização menos forte, que implica um comportamento menos singular nas altas energias, apresentado pelos campos quânticos com localização tipo-ponto. Com isso apresentarão um melhor comportamento UV. Com essa localização menos forte, pode-se, então, criar mais modelos interagentes. Campos livres com localização tipo-string já foram obtidos para várias partículas [1, 2], a partir dos quais podem se fazer modelos interagentes . Para construir modelos interagentes vindos do campo livre, deve-se fazer uma análise da função de dois pontos do campo livre correspondente. Tal análise, porém, não será feita nesse trabalho, visto que não é o objetivo do estudo em questão. Nesse trabalho foi construído o campo quântico livre de Dirac com localização tipo-string, em que foram verificadas a equação de Dirac e a relação de covariância. Definiu-se sua densidade de corrente e verificou-se que esta se conserva. Por último, definiu-se a função de dois pontos para localização tipo-string, que pode ser verificada a localidade do campo tipo-string. / As is well known, quantum fields studied in TQC satisfy the second principle of locality of space-time points. To them, refer to fields that have location-point type or that are located punctate. In this dissertation, will be the construction of free quantum fields Dirac, with location-type "string". In contrast to the usual fields, living in space-time point, they live in semi-straight line beginning at a certain point in Minkowski space and extends to infinity in a certain space-like direction. This location is permitted by the principles of relativistic quantum physics, since the fields admit the construction of local observables. The interest in location-string type is due to the fact that a location is less strong, which implies a less singular behavior at high energies, described by quantum fields with point-type location. With this present an improved UV behavior. With this location less strong, we can then create more models interacting. Free fields with location-string type have been obtained for several particles [1, 2], from which they can make interacting models. To build models from the field interacting free, one must make an analysis of the function of two points corresponding free field. This analysis, however, will not be done in this work, since it is not the objective of the study. In this work we construct a quantum field-free Dirac-string type with location, which was verified in the Dirac equation and the ratio of covariance. We defined its current density and found that it is conserved. Finally, we defined the function of two points for location-string type, which can be verified the location of the string-type field.