O processamento de informação quântica requer medidas, muitas vezes precedidas devoluções unitárias. Uma descrição realista de um computador quântico também deve levar em conta que o sistema interage com um ambiente externo - distinto do observador - que o remove de sua evolução ideal, gerando erros. Neste trabalho, fazemos um estudo da dinâmica de sistemas quânticos observados múltiplas vezes ou continuamente, enquanto interagem com ambientes externos. Para tanto, empregamos uma equação mestra híbrida, que permite modelar uma interação contínua e markoviana do sistema com o medidor, enquanto o ruído do ambiente apresenta características não markovianas. O estudo da dinâmica de uma medida contínua ruidosa revela que o sistema melhor preserva suas populações iniciais quando é realizada a medida de uma observável que não comuta com os operadores do ruído produzido pelo ambiente. Estes resultados, já conhecidos para o caso simples de um qubit de memória interagindo com o vácuo, são generalizados para uma temperatura inicial superior a zero e para um qubit submetido a uma porta quântica. A universalidade destes fenômenos de preservação da população inicial permite fazer analogia com o efeito Zenão quântico. Mantendo o mesmo formalismo, mas adaptando a interação com o ambiente para descrever um decaimento verificamos que o efeito Zenão quântico é observado para acoplamentos fracos com o ambiente. Tratamos também de como tal conhecimento sobre a preservação das populações pela medida auxilia na elaboração de melhores formas de preservar a informação em códigos quânticos. Com o auxílio da teoria das medidas fracas, propomos um possível método experimental simples para o teste da validade dos modelos de descrição de medidas contínuas. Com este estudo da dinâmica de uma medida quântica, esperamos elucidar questões de ordem prática no processamento de informação quântica, assim como ajudar no melhor entendimento de questões fundamentais, como o postulado da medida. / The processing of quantum information requires measurements, often preceded by unitary evolutions. A faithful description of a quantum computer should also take into account that the system interacts with an external environment - other than the observer - that removes it from its ideal evolution, causing errors. Here, we study the dynamics of quantum systems observed multiple times or continuously, while they interact with external environments. To do this, we employ a hybrid master equation, which allows us to model a continuous, Markovian interaction between the system and the measurement apparatus, while the environmental noise presents non-Markovian features. This study of the dynamics of the noisy continuous measurement reveals that the system better preserves its initial populations when the observable measured does not commute with the environmental noise operators. These results, already known for the simpler case of a memory qubit interacting with vacuum, are generalized for an initial temperature above zero and a qubit undergoing a quantum gate. The universality of these phenomena of preservation of the initial populations allows an analogy with the Quantum Zeno Effect. Keeping the same formalism, but adapting the environmental interaction to describe a decay, we verify that the quantum Zeno effect is observed for weak coupling with the environment. We also deal with how the knowledge about the preservation of the populations by the measurement helps in creating better ways to preserve the information in quantum codes. With the help of the weak measurement theory, we propose a simple experimental method to test the validity of models that describe a continuous measurement. With this study of the dynamics of a quantum measurement, we hope to help solve practical issues in quantum information processing, as well as provide greater insight into fundamental questions, such as the measurement postulate.

Submitted by (ana.araujo@ufrpe.br) on 2016-08-09T14:23:02Z No. of bitstreams: 1 Patricia Silva Nascimento.pdf: 1820001 bytes, checksum: f1196e1a5ad73d884c17e09610faf980 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-09T14:23:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Patricia Silva Nascimento.pdf: 1820001 bytes, checksum: f1196e1a5ad73d884c17e09610faf980 (MD5) Previous issue date: 2011-02-21 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Quantum computing is a recent area of research that encompasses three known areas: mathematics, physics and computing. With the research in quantum algorithms came the need to understand and express such algorithms in terms of programming. Several languages and programming models for high-level quantum have been proposed in recent years. Quantum mechanics (QM) is a set of mathematical rules that serve for the construction of physical theories, from its inception until the present day it has been applied in various branches. In this context we developed the Quantum Computation, perhaps the most spectacular proposal for practical implementation of QM. The difficulty in developing quantum algorithms provides the use of alternative techniques to the solution of purely algorithmic problems, such as machine learning and genetic algorithms. Carlo Trugenberger proposes a model of quantum associative memory which binary patterns of n bits are stored in a quantum superposition of an appropriate subset of the computational basis of n qubits. This model solves the problem of insufficient capacity of the well known classical associative memory, providing a large improvement in capacity. The distribution proposed by Trugenberger uses the Hamming distance, where the amplitudes have a peak in the stored patterns, which has smaller distance from the entrance. The accuracy of pattern recognition can be adjusted by the parameter b, in other words increasing b increases the probability of recognition. This study examines the genetic diversity of stingless bees Melipona quinquefasciata, obtained from several wild colonies in different localities of the Chapada do Araripe-CE, Chapada da Ibiapaba-CE, city’s Canto do Buriti-PI and Luziânia-GO. DNA sequences were processed by replacing A by 00, G by 01, C by 10 and T by 11. The results show that this probability is very efficient to recognize the patterns of DNA sequences of the stingless bees Melipona quinquefasciata regions 18S and ITS1 partial. The algorithm is not computationally efficient on a classical computer, but is extremely efficient on a quantum computer. It was concluded that this method of recognition of quantum standards is better than the classic method used by Pereira. / A computação quântica é uma área de pesquisa recente que engloba três áreas conhecidas: matemática, física e computação. Com as pesquisas na área de algoritmos quânticos veio a necessidade de entender e expressar tais algoritmos do ponto de vista de programação. Diversas linguagens e modelos para programação quântica de alto nível têm sido propostas nos últimos anos. A Mecânica Quântica (MQ) é um conjunto de regras matemáticas que servem para a construção de teorias físicas, desde a sua criação até os dias de hoje ela tem sido aplicada em diversos ramos. Neste contexto se desenvolveu a Computação Quântica, talvez a mais espetacular proposta de aplicação prática da MQ. A dificuldade de se desenvolver algoritmos quânticos propicia o uso de técnicas alternativas à solução de problemas puramente algorítmica, como por exemplo o aprendizado de máquinas e algoritmos genéticos. Carlo Trugenberger propõe um modelo de memória quântica associativa onde os padrões binários de n bits são armazenados em superposição com um subconjunto apropriado da base computacional de n qubits. Este modelo resolve o problema de escassez de capacidade bem conhecida da memória clássica associativa,provendo uma melhoria grande em capacidade. A distribuição proposta por Trugenberger usa a distância de Hamming, em que as amplitudes tem um pico nos padrões armazenados, que tem menor distância em relação à entrada. A precisão do reconhecimento de padrões pode ser ajustado por um parâmetro b, isto é, aumentando b aumenta a probabilidade de reconhecimento. Este trabalho analisa a diversidade genética das abelhas sem ferrão Melipona quinquefasciata, obtidas de várias colônias silvestres, em localidades distintas da Chapada do Araripe-CE, Chapada da Ibiapaba-CE, cidade do Canto do Buriti-PI e Luziânia-GO. As sequências de DNA foram transformados substituindo A por 00, G por 01, C por 10 e T por 11. Os resultados mostram que essa probabilidade é muito eficiente para reconhecer os padrões de sequências de DNA das abelhas sem ferrão Melipona quinquefasciata das regiões 18S e ITS1 parcial. O algoritmo não é computacionalmente eficiente em um computador clássico, mas será extremamente eficiente em um computador quântico. Concluiu-se que este método de reconhecimento quântico de padrões é melhor que o método clássico utilizado por Pereira.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The prospect of simulating many-body quantum phenomena in coupled high-quality optical cavities has attracted a lot of interest over the past few years. The major advantages are twofold. First, this approach allows a high degree of control and addressability of individual sites and, second, the composite nature of particles, now involving mixed atomic and photonic excitations, namely polaritons, paves the way to the realization of novel strongly correlated regimes of light and matter. Despite being promising quantum simulators, cavity networks are also suited platforms for distributed quantum information processing and quantum communication. This thesis comprises two studies on coupled-cavity systems described by the Jaynes-Cummings-Hubbard model. Particularly, here we introduce protocols for quantum-state transfer and control in two different structures. The first study deals with a one-dimensional coupled-cavity array where each cavity interacts with a single atom. For a staggered pattern of inter-cavity couplings, a pair of field normal modes, each bi-localized at the array ends, arises. A rich structure of dynamical regimes can hence be addressed depending on which resonance condition between the atom and field modes is set. We show that this can be harnessed to carry out high-fidelity quantum-state transfer of photonic, atomic or polaritonic states. Moreover, by partitioning the array into coupled modules of smaller length, the QST time can be substantially shortened without significantly affecting the fidelity. Further, we explore the dynamics of photonic and atomic excitations on an Apollonian network under different atom-photon interaction regimes. We show that the normal-mode spectrum spanned by this kind of network induces a non-trivial propagation dynamics depending on connection degree among nodes, thereby being useful for connecting different quantum-network users. Our results are driven towards communication protocols in quantum networks comprised of light-matter interfaces, thus paving the way for large-scale quantum information processing. / A perspectiva de simular fenômenos quânticos de sistemas de muitos corpos em cavidades ópticas acopladas tem atraído bastante interesse nos últimos anos. O alto grau de controle experimental e a natureza híbrida das partículas envolvidas, denominada poláritons, fornecem uma nova direção no estudo de sistemas fortemente correlacionados envolvendo interação entre luz e matéria. Além disso, redes de cavidades são plataformas promissoras para processamento de informação quântica em redes quânticas. Esta tese é constituída por dois estudos em redes de cavidades acopladas descritas pelo modelo Jaynes-Cummings-Hubbard. Em particular, desenvolvemos protocolos de transferência e controle de estados quânticos em duas estruturas distintas. No primeiro estudo, consideramos uma cadeia unidimensional de cavidades com um padrão alternado de acoplamento entre as cavidades, cada uma interagindo com um átomo. Neste cenário, um par de modos normais do campo eletromagnético torna-se fortemente localizado nas extremidades da cadeia. Dessa forma, uma vasta estrutura de regimes dinâmicos pode ser manipulada dependendo da ressonância entre os modos normais atômicos e do campo. Mostramos como isso pode ser utilizado para realizar protocolos de transferência de estado quântico envolvendo estados fotônicos, atômicos ou híbridos, com alta fidelidade. Também discutimos como reduzir o tempo de transmissão de estados, sem comprometer sua eficiência, particionando a cadeia em módulos. Em seguida, exploramos a dinâmica de excitações atômicas e fotônicas em uma rede complexa de Apolônio considerando diversos regimes de interação. Mostramos que o espectro de modos normais induzido por este tipo de rede também oferece diversas alternativas no controle da dinâmica do sistema. Além disso, a natureza complexa da rede de Apolônio induz uma dinâmica de propagação não-trivial que depende do grau de conexão entre os sítios, podendo ser assim aplicada para conectar diferentes usuários de uma rede quântica. Nossos resultados contribuem para o desenvolvimento de protocolos de comunicação em redes quânticas utilizando dispositivos de interface luz-matéria, abrindo assim caminho para o processamento de informação quântica em larga escala.

Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / In the present study, a new nanocomposite based on ZnCdTe semiconductor nanocrystals synthesized in situ on reduced graphene oxide was obtained. The characterization of the heterostructure was done by transmission electronic microscopic and using spectroscopic emission and UV-Vis absorption techniques, where it was possible to observe the growth of nanocrystals in the rGO reduced graphene oxide matrix, as well as to estimate the value of the optical band gap. Cyclic voltammetry was used as a complementary characterization technique which was created to investigate the surface of the nanomaterial and calculate the band gap, obtaining approximate value to the optic. The study of the multifunctionality in applications of the obtained nanocomposite was carried out using the material as base of an electrochemical sensor and also, as a catalyst in the process of degradation of the methylene blue dye by exposure to the ultrasound waves, using the sonocatalysis procedure. To evaluate the electrochemical properties of the modified carbon paste electrodes with nanocomposite were prepared, with an effective area equal to 0.30 cm2. The modified electrode showed high sensitivity in the detection of the pesticide carbendazim. The parameters for the best conditions of analysis were established and a calibration curve was constructed with a behavior proportional to the concentration of the electroactive species in a linear range of 9.98.10-8 to 1.20.10-5 mol L-1, with limit of detection and quantification equal to 9.20.10-8 and 2.80.10-7 mol L-1, respectively. The method developed was applied in real samples of orange juice, which detected a concentration of 2.91.10-5 mol L-1 of the analyte, above that allowed by the legislation, indicating a possible contamination of the matrix. The sonocatalytic procedure demonstrated that the presence of the nanocomposite as a catalyst in the dye degradation process favored the dye degradation reaction speed in which it was possible to observe its color change during the time of exposure to the ultrasonic energy. / No presente estudo, foi obtido um novo nanocompósito a base de nanocristais semicondutores de ZnCdTe sintetizados in situ em óxido de grafeno reduzido. As caracterizações da heteroestrutura foram realizadas através da microscopia eletrônica de transmissão e utilizando as técnicas espectroscópicas de emissão e absorção UV-Vis, em que foi possível observar o crescimento dos nanocristais na matriz de óxido de grafeno reduzido, como também estimar o valor do band gap óptico. A técnica de voltametria cíclica foi utilizada para investigar a superfície do nanomaterial e calcular o band gap eletroquímico, obtendo-se valor aproximado ao óptico. O estudo da multifuncionalidade em aplicações do nanocompósito obtido foi realizado utilizando o material como base de um sensor eletroquímico e também, como catalisador no processo de degradação do corante azul de metileno por exposição as ondas de ultrassom, empregando o procedimento de sonocatálise. Para avaliar as propriedades eletroquímicas, eletrodos de pasta de carbono modificados com o nanocompósito foram preparados, com uma área efetiva igual 0,30 cm2. O eletrodo modificado mostrou elevada sensibilidade na detecção do pesticida carbendazim. Os parâmetros para as melhores condições de análise foram estabelecidos e uma curva de calibração foi construída com um comportamento proporcional a concentração da espécie eletroativa em uma faixa linear de 9,98.10-8 a 1,20.10-5 mol L-1, apresentando um limite de detecção e quantificação igual a 9,20.10-8 e 2,80.10-7 mol L-1, respectivamente. O método desenvolvido foi aplicado em amostras reais de suco de laranja, o qual detectou uma concentração de 2,91.10-5 mol L-1 do analito, este valor está acima do permitido pela legislação, indicando uma possível contaminação da matriz. O procedimento sonocatalítico demonstrou que a presença do nanocompósito como catalisador no processo de degradação do corante favoreceu a velocidade da reação de degradação do corante no qual, foi possível observar a sua mudança de cor do decorrer do tempo de exposição à energia ultrassônica. / São Cristóvão, SE

Orientador: Rogério Custodio / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-18T08:56:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Abreu_Leandrode_M.pdf: 3333566 bytes, checksum: 9df2fe3268e83e70fae31b792fc76513 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Este trabalho avaliou o cálculo de energias de ionização verticais e as possibilidades de construção e interpretação de diagramas de correlação através do uso dos métodos Monte Carlo Quântico (MCQ) e Outer Valence Green¿s Function (OVGF). O trabalho foi dividido em quatro partes: Energias de ionização simples: Avaliou-se a capacidade dos métodos MCQ e OVGF em descrever os valores de energia de ionização de valência e de caroço e testou-se o uso de funções de onda relaxadas. A faixa dos desvios observados obtidas com o método Monte Carlo Quântico de Difusão (MCQD), em relação aos valores experimentais, é comparável a de outros métodos, como DFT (Teoria do Funcional de Densidade - Density Functional Theory) e CCGF (Funções de Green com Pares Acoplados - Coupled-Cluster Green¿s Function), 0,01 a 2 eV, e verificou-se que uso das funções de onda relaxadas é importante na descrição das ionizações de caroço. Energias de ionização sucessivas: Estimou-se as energias de ionização sucessivas dos elementos do 2º período a partir das energias orbitais do sistema neutro e comparou-se com resultados obtidos através dos métodos MCQ utilizando-se a função de onda do sistema não-ionizado. Pode-se demonstrar a falha das energias orbitais em descrever as energias de ionização sucessivas e obter correções com o uso dos métodos MCQ. Diagramas de correlação: Construíram-se diagramas de energia eletrônica total e de correlação quantitativos utilizando energia de ionização como binding energy para moléculas do tipo BAB (H2O e Li2O) através do uso dos métodos MCQ. Foram construídos diagramas de cargas parciais de Bader através das distribuições discretas de carga obtidas com os métodos MCQ para tentar interpretar os diagramas de correlação, porém a interpretação por comparação direta não foi possível, contudo foram obtidas informações importantes através dos diagramas de cargas parciais. Energias de dupla ionização: Foram calculadas energias de dupla ionização de sistemas atômicos e moleculares através do método OVGF e compararam-se os resultados obtidos com a Teoria do Funcional de Densidade (DFT). O método OVGF mostrou-se tão preciso quanto a teoria DFT na descrição das energias de dupla ionização / Abstract: The study was divided into 4 parts: Simple Ionization Energies: We evaluated the ability of MQC and OVGF methods in describing the values of the ionization energy of valence and core and tested the use of relaxed wave functions. The range of deviations obtained with the method of diffusion quantum Monte Carlo (MCQD), in relation to the experimental values, is comparable to other methods such as DFT (Density Functional Theory) and CCGF (Coupled-Cluster Green's Function), from 0.01 to 2 eV, and it was found that the use of the relaxed wave functions is important in the description of core ionizations. Successive Ionization Energies: We estimated the successive ionization energies of successive elements of the 2nd period from the orbital energies of the neutral system and compared with results obtained using the methods MCQ with the wave function of nonionized system. It can be shown the failure of the orbital energies to describe the successive ionization energies and to obtain corrections with the use of MCQ methods. Correlation Diagrams: Diagrams of total electronic energy and quantitative correlation diagrams were constructed using the ionization energy as binding energy for molecules of the type BAB (Li2O and H2O) through the use of MCQ methods. We constructed Bader¿s partial charges diagrams with the discrete charge distributions obtained with MCQ methods to try to interpret the correlation diagrams, but the interpretation by direct comparison was not possible, however, important information was obtained through diagrams of partial charges. Double Ionization Energies: We calculated double ionization energies of atomic and molecular systems by the OVGF method and compared the results obtained with the Density Functional Theory (DFT). The OVGF method proved to be as accurate as the DFT theory in describing the double ionization energies / Mestrado / Físico-Química / Mestre em Química

Estudamos as restrições impostas pelo princípio da covariância sobre o procedimento de quantização em espaços planos e curvos. Mostramos que o conjunto de todas as quantizações covariantes em espaços planos em coordenadas retangulares é composto de ordenamentos de operadores de posição e momento e exibimos uma parametrização funcional deste conjunto. Deduzimos regras para a quantização covariante em espaços planos em coordenadas gerais. Generalizamos estas quantizações para espaços curvos e mostramos que nestes espaços, além da ambiguidade de ordenamento, surge uma nova ambiguidade relacionada à curvatura. Este novo tipo de ambiguidade explica o surgimento de uma classe grande de potenciais quânticos no problema da quantização de uma partícula não relativística em um espaço curvo. / We study the restrictions imposed by the covariance principle on the quantization procedure in flat and curved spaces. We show that the set of all covariant quantizations in flat spaces in rectangular coordinates is composed of position and momentum operator orderings and exhibit a functional parametrization of this set. We deduce rules for the covariant quantization in flat spaces in general coordinates. We generalize these quantizations for curved spaces and show that in such spaces, besides the ordering ambiguity, it appears a new ambiguity related to the curvature. This new kind of ambiguity explains the appearence of a wide class of quantum potentials in the problem of quantization of a non-relativistic particle in curved space.

Foram sintetizados, purificados e caracterizados os peróxidos cíclicos: peróxido de difenoíla (1), dimetil-1,2-dioxetanona (2), e spiro-adamantil α-peróxi lactona (3), e determinados seus parâmetros de quimiluminescência. Foram redeterminados os rendimentos quânticos singlete na decomposição catalisada de 1 e 2 em condições análogas as utilizadas anteriormente na literatura, obtendo-se valores várias ordens de grandeza menores que os inicialmente relatados para estes sistemas padrão para a formulação do mecanismo Luminescência Iniciada Quimicamente por Troca de Elétron (Chemically Initiated Electron Exchange Luminescence - CIEEL). O efeito de gaiola de solvente, utilizando-se o sistema binário tolueno/difenilmetano, sobre o rendimento quântico na decomposição de 1 catalisada por rubreno, mostrou-se consideravelmente menor para este sistema intermolecular do que o observado no sistema intramolecular da decomposição induzida de 1,2-dioxetanos fenóxi-substituidos. Foram determinados pela primeira vez os parâmetros de quimiluminescência na decomposição unimolecular e catalisada da spiro-adamantil α-peróxi lactona (3), mostrando que esta é a α-peróxi lactona mais estável sintetizada e estudada até o momento. Este peróxido é sujeito à decomposição catalisada por ativadores adequados, envolvendo transferência de elétron, porém, com eficiência baixa devido a um impedimento estérico exercido pelo substituinte spiro-adamantila sobre a interação do peróxido com o ativador. O rendimento quântico singlete máximo obtido na decomposição catalisada de 3 é de 1%, valor consideravelmente menor que os determinados para sistemas intramoleculares. A decomposição dos peróxidos cíclicos 1 a 3 é catalisada por fenolatos como ativadores, porém, os rendimentos singlete obtidos nesta reação são baixos, entre 10-3 e 10-7 E mol-1. Os resultados obtidos com este sistema modelo intermolecular para a decomposição induzida por transferência intramolecular de elétron de 1,2-dioxetanos fenóxi-substituidos, demonstram claramente que esta última transformação quimiluminescente de alta eficiência deve ocorrer por uma retro-transferência de elétron intramolecular e não intermolecular como proposto na literatura, e como é necessariamente o caso no sistema modelo estudado no presente trabalho. / The cyclic peroxides diphenoyl peroxide (1), dimethyl-1,2-dioxetanone (2) and spiro-adamantyl α-peroxy lactone (3) were synthesized, purified and characterized, as well as its chemiluminescence parameters determined. The singlet quantum yields in the catalyzed decomposition of 1 and 2 were re-determined in experimental conditions equivalent to those formerly utilized in the literature, obtaining values various orders of magnitude lower than the ones initially reported for these model systems for the formulation of the Chemically Initiated Electron Exchange Luminescence\" (CIEEL) mechanism. The solvent-cage effect on the singlet quantum yields in the rubrene catalyzed decomposition of 1, using the binary system toluene / diphenylmethane, showed to be considerably lower for this intermolecular system than the one observed in the intramolecular system of the induced phenoxy-substituted 1,2-dioxetane decomposition. The chemiluminescence parameters in the unimolecular and catalyzed spiro-adamantyl α-peroxylactone (3) decomposition were determined for the first time, showing that 3 is the most stable α-peroxylactone synthesized and studied up to now. This peroxide is subject to catalyzed decomposition by appropriate activators involving electron transfer, however, with low efficiency due to the steric effect of the spiro-adamantyl substituents on the interaction of the peroxide with the activator. The maximum singlet quantum yield obtained in the catalyzed decomposition of 3 is 1 %, a value considerably lower than those determined for intramolecular systems. The decomposition of the cyclic peroxides 1 to 3 is catalyzed by fenolato ions as activators, thus the singlet quantum yields measured for this reaction are low, between 10-3 e 10-7 E mol-1. The results obtained for this intermolecular model system for the induced phenoxy-substituted 1,2-dioxetane decomposition demonstrate clearly that the latter highly efficient chemiluminescent transformation should occur by an intramolecular back-electron transfer and not by an intermolecular one as proposed in the literature, and as is necessarily the case in the model system studied in this work.

Orientador: Rogério Custodio / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-21T05:01:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Streit_Livia_D.pdf: 1852639 bytes, checksum: 1d6bd6190d21b329d992dfe5f74f8993 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O estudo de processos fotoeletrônicos, como energias de dupla ionização é de grante interesse teórico e experimental na área da física molecular. Cálculos e medidas experimentais de energias de dupla ionização e de energias de ligação de elétron envolvem o entendimento de correlação e relaxação eletrônica. A consideração de tais efeitos é indispensável para a obtenção de resultados precisos. No presente trabalho, tais processos fotoeletrônicos são estudados com métodos Pós-Hartree-Fock e Monte Carlo Quântico (MCQ). No último caso, o método foi adaptado de maneira a utilizar um tipo diferente de função de onda. A primeira parte desta tese envolve o estudo de energias de dupla ionização. O objetivo prinicipal é a análise do tipo de função de onda tentativa no método MCQ. Três diferentes formas foram estudadas: Uma função Hartree-Fock monodeterminante com uma função de correlação eletrônica explícita de Boys-Handy otimizada para a molécula; uma função CI multideterminante; e ainda, uma função de onda multideterminante construída a partir de orbitais de Dyson. Para obter a função de onda de Dyson, um extenso trabalho envolvendo estudo e programação do programa de cálculo de estrutura eletrônica Gaussian 09 foi necessário. A primeira parte da tese ainda envolve o estudo de energias de dupla ionização por métodos Interação de Configurações Multireferência MRCI e Gaussian-3 G3. Os resultados obtidos são comparados aos resultados obtidos por MCQ. A segunda parte da tese compreende o estudo de energias de ligação de elétron de complexos de gases nobres com o ânion Uracila. A coexistência de ânions em que o orbital singularmente ocupado apresenta características de um orbital de valência e de um orbital muito difuso é investigada através de análise de geometria e do cálculo de energias de afinidade eletrônica e de ligação de elétron dos complexos neutros e aniônicos / Abstract: The study of photoelectron processes such as double ionization energies has become a very interesting field in experimental and theoretical molecular physics. Calculation and experimental measure of double ionization energies and electron binding energies involve understanding of electron correlation and relaxation energies. Consideration of those effects are a requisite in order to predict precise values. In this work, those photoelectron processes are studied with post-Hartree-Fock and Quantum Monte Carlo (QMC) methods. In the latter case, the method was also modified to take in account a different type of wavefunction. The first part of this thesis is concerned with the study of double ionization energies. The main objective of this work is the analysis of the type of trial wavefunction in QMC method. Three different forms were studied: A single determinant Hartree-Fock function, with the Boys-Handy explicit electron correlation function optimized for the molecule; a multi-determinant CI wavefunction; and finally, a multi-determinant wavefunction built from Dyson orbitals. In order to obtain the Dyson wavefunction, an extensive work on studying and programming the electron structure package Gaussian 09 was necessary. The first part still comprises the study of double ionization energies with MRCI and G3 methods. The results thus obtained were compared to the QMC results. The second part of this thesis embraces the study of electron binding energies of uracil¿noble-gas complexes. The coexistence of valence and diffuse¿bound anions of U(Xe), suggested by experimental studies is investigated with geometry analysis and calculation of adiabatic electron affinities and vertical electron detachment energies of the neutral an anionic complexes / Doutorado / Físico-Química / Doutor em Ciências

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / In this work we used the density functional theory to study InAs and InP nanowires and InAs/InP nanowire heterostructures. Initially we studied the structural, electronic and mechanical properties of InAs and InP nanowires as a function of the diameter and the influence of external mechanical stress on the electronic properties of these systems. Our results show that all analyzed properties change with increasing quantum confinement. Further, the application of an external stress along the nanowire axis reveals a direct to indirect band gap transition for compressive strain in very thin nanowires. We have also studied the quantum confinement effects on the effective masses of charge carriers in InAs nanowires grown in different crystallographic directions. We found the electron and hole effective masses increase with decreasing diameter independently of the growth direction. However, in the range of the studied diameters, the hole effective mass is significantly smaller to the corresponding one at the bulk system. From the study of the stability and electronic properties of the cadmium and zinc doped InAs nanowires, we show that the Cd impurity prefers to be at the core region, whereas Zn impurity is found to be equally distributed along the nanowire diameter. The analysis of the electronic properties of these systems show that these impurities introduce shallow acceptor levels in the band gap, enabling a p-type behavior of these nanowires. Finally, we determined (i) the structural, electronic and mechanical properties of axially and radially modulated InAs/InP nanowire heterostructures for a specific diameter and (ii) the structural and electronic properties of radial InAs/InP nanowire heterostructures as a function of the diameter and composition. From (i), our calculations showed the analyzed properties have an intermediate value between those for the pure InAs and InP nanowires with similar diameters. In particular, the presence of an InP shell covering the InAs nanowires enhances the InAs electron mobility, as compared to the uncapped InAs nanowires. In addition, for the radial heterostructure, the conduction and the valence band alignments favor a type-I heterojunction, while for the axial heterostructure a transition from a type-I to a type-II heterojunction could occur at this range of diameters. From (ii), we observed that for nanowire heterostrutures of similar diameters, the variation of their structural and electronic properties with the composition possesses significant deviations from the linear behavior, which are dependent of the nanostructure diameter. The conduction band offset is approximately zero and the valence band offset decrease regardless of diameter and composition of the heterostructure. / Neste trabalho realizamos um estudo teórico, baseado na teoria do funcional da densidade, em nanofios de InAs e InP e em heteroestruturas de nanofios InAs/InP. Inicialmente estudamos a variação das propriedades estruturais, eletrônicas e mecânicas com o diâmetro em nanofios de InAs e InP, e as possíveis alterações nas propriedades eletrônicas destes sistemas sob a influência de uma tensão mecânica externa. Nossos resultados mostram que todas as propriedades analisadas são alteradas com o aumento do confinamento quântico. Além disso, a aplicação de uma tensão externa ao longo do eixo de crescimento dos fios leva a uma transição de gap direto para indireto nos nanofios de menores diâmetros. A seguir, avaliamos os efeitos do confinamento quântico na massa efetiva dos portadores de carga em nanofios de InAs crescidos em diferentes direções cristalográficas. Encontramos que as massas efetivas dos elétrons e dos buracos aumentam com a redução do diâmetro, independentemente da direção de crescimento dos nanofios. Contudo, no intervalo de diâmetro estudado, a massa efetiva dos buracos nos nanofios é significativamente menor do que a massa efetiva dos buracos no cristal. Do estudo da estabilidade e das propriedades eletrônicas de nanofios de InAs dopados substitucionalmente com cádmio e zinco observamos que, independentemente do diâmetro dessas nanoestruturas, as impurezas de Cd são mais estáveis quando estão no centro do nanofio, enquanto que as impurezas de Zn se distribuem quase que uniformemente ao longo do diâmetro do fio. Do ponto de vista eletrônico, observamos que estas impurezas introduzem níveis aceitadores rasos no gap de energia desses materiais possibitando um comportamento tipo-p desses nanofios. Por fim, determinamos: (i) as propriedades estruturais, eletrônicas e mecânicas de heteroestruturas axiais e radiais de nanofios InAs/InP para um determinado diâmetro; e (ii) as propriedades estruturais e eletrônicas de heteroestruturas radiais InAs/InP como uma função do diâmetro e da composição. Em (i), nossos resultados mostram que as propriedades analisadas possuem valores intermediários entre aqueles dos nanofios de InAs e InP de mesmo diâmetro. Em particular, observamos que a presença de uma camada de InP sobre nanofios de InAs aumenta significativamente sua mobilidade eletrônica quando comparada com a de um nanofio de InAs puro. Além disso, na heteroestrutura radial, o alinhamento das bandas de condução e das bandas de valência favorece uma heteroestrutura do tipo I, enquanto que na heteroestrutura axial, uma transição de uma heteroestrutura do tipo I para uma heteroestrutura do tipo II poderá ocorrer neste intervalo de diâmetros. Em (ii), para as heteroestruturas com diâmetros similares, observamos que a variação de suas propriedades estruturais e eletrônicas com a composição possui desvios significativos do comportamento linear, sendo estes dependentes do diâmetro dessas nanoestruturas. O descasamento da banda de condução é aproximadamente nulo enquanto que o descasamento da banda de valência diminui independente do diâmetro e da composição da heteroestrutura.

Orientador: Antonio Vidiella Barranco / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-04T01:43:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Soares_AntonioAugusto_M.pdf: 2924266 bytes, checksum: 4d4a9d494dd74748d57e8bd6dbe14108 (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: Não informado / Abstract: Not informed / Mestrado / Física / Mestre em Física