Este trabalho foi realizado como uma aplicação do Método "Element-Free Galerkin Interpolante" (MEFGI) na resolução da equação de Schroedinger para o cálculo dos autovalores e autovetores em modelos de sensores de infravermelho baseados em poços quânticos e pontos quânticos. O estudo de sensores de infravermelho através de modelos computacionais envolve a utilização de métodos numéricos. Nesse contexto, a avaliação da robustez do método utilizado deve ser realizada de forma que se conheçam as limitações do método aplicado e as características das soluções obtidas. O MEFGI possui uma série de parâmetros de controle, cada qual exercendo certa influência na solução. Este trabalho completa trabalhos encontrados na Literatura especializada, provendo informações relevantes na escolha dos parâmetros de controle do MEFGI, sendo esses: as funções peso, a ordem da base polinomial, o número de conectividade, a ordem de integração e o parâmetro de singularização. Cabe ressaltar que consideramos meios heterogêneos e avaliamos as técnicas para tratar as interfaces entre diferentes materiais. Os resultados aqui descritos servirão como referência para futuras aplicações do MEFGI e contribuirão para o avanço no amadurecimento do método. Na realização deste trabalho foi gerado um produto de software desenvolvido no paradigma orientado a objetos. De forma a obter uma análise consistente, o valor dos níveis de energia e funções de onda são calculados tanto em problemas quânticos simples que contém soluções analíticas como para modelos reportados na Literatura especializada. Por fim, é avaliado o espectro de absorção tanto para modelos da Literatura como para dados obtidos experimentalmente de sensores desenvolvidos pelo Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia para Dispositivos Semicondutores (INCT-DISSE). Para todos os modelos avaliados comparamos também as soluções obtidas com o uso do Método dos Elementos Finitos (MEF). Nos resultados obtidos observamos que as funções de onda são sempre bem representadas. Notamos algumas oscilações na derivada das funções de onda, e estas diminuem com o aumento da ordem da base polinomial. Em todos os casos avaliados, conseguimos definir um conjunto de valores para os parâmetros de controle onde a solução se mantém com um erro abaixo do erro obtido com o MEF. Ainda, conseguimos definir uma relação direta entre alguns dos parâmetros de forma tal que o usuário possa escolher apenas a função peso e a ordem da base polinomial. Os demais parâmetros podem ser ajustados automaticamente em função destas escolhas, mantendo a solução com níveis de erro inferiores aos erros obtidos com uso do MEF. Isto torna a aplicação do MEFGI semelhante à aplicação do MEF, onde o usuário escolhe apenas a ordem e o tipo do elemento a ser utilizado. Para assegurar a correta escolha da ordem da base polinomial fornecemos informações relevantes sobre o impacto desse parâmetro na solução. Quanto a escolha da função peso é evidenciado que estas não causam grande impacto na solução. Outras conclusões também foram extraídas sobre cuidados com a simplificação do domínio de estudo e os impactos de duas aproximações para a força de oscilador na obtenção do espectro de absorção do sensor.

Esta dissertação discute o desenvolvimento de modelos analíticos e numéricos para as características elétricas de transistores de fios quânticos. Sendo assim, realizou-se um estudo implementando uma sequência de formalismos e ferramentas computacionais para solução auto-consistente das equações de Schrödinger e Poisson para poços e fios quânticos. Com a utilização deste método numérico pode-se determinar os auto-estados os níveis de energias e as densidades eletrônicas de portadores livres, dentre outros parâmetros relevantes para dispositivos de fio quântico. Adicionalmente, realizou-se um estudo analítico das heteroestruturas semicondutoras de interesse para a área de dispositivos de dimensionalidade reduzida. Este estudo levou a obtenção de resultados referentes ao desenvolvimento de modelos teóricos para as características elétricas de dispositivos baseados no mecanismo de tunelamento ressonante. Os resultados obtidos para a característica corrente-tensão (I-V) nas heteroestruturas investigadas foram contrastados satisfatoriamente com os encontrados na literatura. Este ferramental analítico foi então aplicado para computar o coeficiente de transmissão eletrônico de um diodo de fio quântico com tunelamento ressonante. / This dissertation discusses the development of analytical and numerical models for the electrical characteristics of quantum wire transistors. A study is carried out, implementing a sequence of formalisms and computational tools for the self-consistent solution of the equations of Schrödinger and Poisson in quantum wells and quantum wires. By using this numerical formulation it is possible to determine the eigenstates, energy levels and free-carrier electronic density, among other relevant parameters for quantum wire devices. In addition, we also conducted an analytical study concerning semiconductor heetrostrucures of interest for reduced dimensionality devices applications. This study led to results regarding the development of theoretical models for the electrical characteristics of devices based on the resonant tunneling mechanism. The results obtained for the current-voltage (I-V) characteristics in the investigated heterostructures were satisfactorily compared to those available at the published literature and this analytical tool was then used to compute the electronic transmission coefficient in a resonant tunneling quantum wire diode.

Orientador: Peter Alexander Bleinroth Schulz / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-09-25T12:12:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MendozaLaTorre_GustavoMichel_D.pdf: 1916348 bytes, checksum: b8f5540da5d4eb35bea97f1eba1600a7 (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: Neste trabalho discutimos as propriedades de transporte eletrônico não interagente em sistemas nanoscópicos de transporte balístico confinado, onde as únicas fontes de espalhamento são os potenciais de confinamento e os de impurezas controláveis geradas usando, por exemplo, a ponta de um microscópio de força atômica (AFM) ou técnicas de split gate. Dois cenários quânticos são estudados. Inicialmente, diodos de tunelamento ressonante de GaAs/AlGaAs (RTD) onde o transporte é perpendicular à interface das heteroestruturas. Além disso, dispositivos nanoscópicos feitos de gás de elétrons bidimensional de GaAs (2DEG) estruturados onde o transporte é paralelo à interface das heteroestruturas. Estes sistemas são modelados na aproximação da massa efetiva ou função envelope usando métodos de discretização numerica e funções de Green da rede (método recursivo e auto-energias) para calcular as probabilidades de transmissão através do sistema. No caso dos RTD estudamos a densidade de corrente versus voltagem usando o modelo de Esaki-Tsu em função dos parâmetros da heteroestrutura. Discutimos a emissão termiônica numa super-rede tipo diodo de dupla barreira de GaAs/AlAs sem acoplamento X- G e comparamos com o experimento. Também analizamos o mapeamento das funções de onda dos estados discretos em diodos de dupla barreira no regime de tunelamento ressonante. Para os sistemas de 2DEG estruturados, estudamos comparativamente diferentes potenciais de confinamento: quantum wire (QW), quantum point contact (QPC), open quantum dot (OQD) e alguns sistemas acoplados calculando a condutância usando a formula de Landauer-Büttiker. Nós estudamos as condições apropriadas para realizar o mapeamento das densidades de probabilidade em OQDs usando a ponta de um AFM. Também discutimos o controle das ressonâncias de Fano e estados contínuos usando o mesmo sistema perturbado. Finalmente propomos um dispositivo quântico de multiplas funções baseado numa engenharia da função de onda, usando dois ingredientes básicos: primeiro um adequado mapeamento das densidades de probabilidade e segundo, um estudo do domínio de manipulação das ressonâncias e estados contínuos / Abstract: In this work we discuss the ballistic transport properties of non-interacting electrons in confined nanoscopic system, where the sample boundaries and a controllable impurity repulsive, such as the one induced by scanning a Atomic Force Microscope tip or using split gates technique are the only source of electron sacttering. Two quantum scenary are studied: first resonant tuneling diode of GaAs/AlGaAs (RTD) where of transport is perpendicular with the interface and mesoscopic device of confined 2DEG where of transport is parallel with the interface of the heterostructures. This systems are modelated in the aproximation of effective mass or envelope function using continuous discreet and lattice Green's function (recursive and self-energy) methods, for calculate the transmission amplitudes through system. In the case of RTD, we study the current vs voltage using the Esaki-Tsu model in function of the parameters of the heterostructures. We discuss the thermionic emission across GaAs/AlAs super lattice type double-barrier quantum well structures without X- G coupled and compared with the experiment. Also, we analized the mapping of the wave functions of discreet states in RTD: double-barrier quantum well. For the systems of confined 2DEG, we study diferent confinement potentials: quantum wire (QW), quantum point contact (QPC), open quantum dot (OQD) and any systems coupled, calculate the conductance using the Landauer-B. uttiker model. We discuss the minimal conditions for wave functions mapping in OQD using the AFM tip. Also, study the tuning of Fano resonances and continuous states using the AFM tip. Finally, we propose a quantum device of multiples functions based in a wave-function engineering in quantum dots, using two ingredients basic: firts a adequate wave function mapping and second a systematic tunning of the resonant and continuous states / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

BATISTA JÚNIOR, Francisco Florêncio. Propriedades de transportes em fios e poços quânticos. 2009. 73 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Programa de Pós-Graduação em Física, Departamento de Física, Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2009. / Submitted by Edvander Pires (edvanderpires@gmail.com) on 2015-05-04T19:05:12Z No. of bitstreams: 1 2009_dis_ffbatistajunior.pdf: 2157799 bytes, checksum: 21fa9e91409293ec4b1914c4cd297c44 (MD5) / Approved for entry into archive by Edvander Pires(edvanderpires@gmail.com) on 2015-05-07T14:47:19Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2009_dis_ffbatistajunior.pdf: 2157799 bytes, checksum: 21fa9e91409293ec4b1914c4cd297c44 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-05-07T14:47:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2009_dis_ffbatistajunior.pdf: 2157799 bytes, checksum: 21fa9e91409293ec4b1914c4cd297c44 (MD5) Previous issue date: 2009 / Semiconductor materials are responsible for the large development in electronic industry, what made it possible the creation of new devices. The heterostructures gave a large impulse to the solid-state physics. Semiconductors study is nowadays concentrated in the low-dimensional systems, as quantum wells, quantum wires, quantum dots and quantum rings. In this work, we investigate the transport properties of heterostructured quantum wires of double barrier. We begin with calculation of radial confinement energy in a quantum wire InAs/InP of double barrier. We use a cylindrical model of wire with gradual and abrupt nterfaces. Transmission coefficients are calculated. We study its behavior varying barriers width, distance between them and the wire radius. In the future, we will use these results to calculate electric current through the device. We also investigate transport properties of bidimensional systems with self-energy potential. We use heterostructures of Si/SiO2 and Si/HfO2. We solve Poisson’s equation with epsilon depending on z, expanding the potential in a Fourier-Bessel series, finding the image potential of the barriers. We calculate the electric current through this potential in function of the applied voltage, varying temperature and the distance between the barriers. We also consider gradual interfaces for the simple barrier case. / Materiais semicondutores são os principais responsáveis pelo grande crescimento da indústria eletrônica e pelo surgimento de novas tecnologias. A criação de heteroestruturas possibilitou um grande impulso à física do estado sólido. Atualmente, o estudo de semicondutores está concentrado em sistemas de dimensionalidade reduzida, como os poços, fios, pontos e aneis quânticos. Neste trabalho, investigamos as propriedades de transporte em fios quânticos heteroestruturados de barreira dupla e em sistemas bidimensionais de barreira simples e dupla. Iniciamos com o cálculo da energia do confinamento radial no fio quântico InAs/InP de barreira dupla. Usamos um modelo de fio cilíndrico com e sem interfaces graduais. Calculamos as transmissões através das barreiras e estudamos o comportamento das mesmas variando a largura das barreiras, a distância entre elas e o raio do fio. Futuramente utilizaremos estes resultados para o cálculo da corrente elétrica através do dispositivo. Também investigamos as propriedades de transporte em sistemas bidimensionais com potencial de auto-energia. Utilizamos heteroestruturas formadas por Si/SiO2 e Si/HfO2. Sendo as constantes dielétricas dos óxidos diferentes do silício, resolvemos a equação de Poisson com epsilon dependente de z. Expandimos o potencial em uma série de Fourier-Bessel, encontrando, por fim, o potencial imagem para as barreiras. Calculamos a corrente elétrica através deste potencial em função da voltagem, variando a temperatura, a distância entre as barreiras. Também levamos em conta as interfaces graduais para o caso de barreira simples.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:15:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseJPCL.PDF: 1080081 bytes, checksum: 07c76f2cdbae84f911a239fe1765ffbe (MD5) Previous issue date: 2006-02-24 / Universidade Federal de Sao Carlos / On this thesis some aspects of relaxation processes and decoherence processes using deformed algebras of the harmonic oscillator, particularly the generalized deformed algebra (GDA algebra) and Kerr algebra were studied.Two situations were considered for this study: a) The system of interest is described as a non-linear harmonic oscillator interacting with a dissipative environment (thermal reservoir), b) the system of interest ( non deformed harmonic oscillator) interacts with a thermal reservoir described by a group of nonlinear quantum harmonic oscillators. An interesting result was found for the two situations , where we notice that the master equation and the expressions found, show the strong dependence of the nonlinearity introduced by the deformed algebra. On case (b) the obtained equations have a form identical to the nondeformed equations, but show new nonlinear coefficients not obtained in the reading.The influence of the reservoirs nonlinearity is noticed in the coefficients found. The phenomenon of decoherence, considered the thermal nonlinear reservoir and the compressed air reservoir that were studied. The master equation that rules the dynamics of the system and an estimated a time of decoherence were obtained , along with important results. It was observed that when there is an increase on the deformed parameter there is also an increase on the decoherence time, showing the nonlinearity contained in the reservoir acts in a significant way over the time of decoherence of the system. / Nesta tese nós estudamos alguns aspectos dos processos de relaxação e de decoerência utilizando as álgebras deformadas do oscilador harmônico, particularmente a álgebra deformada generalizada (GDA álgebra) e álgebra tipo Kerr. Para este estudo consideramos duas situações: (a) O sistema de interesse é descrito como um oscilador harmônico quântico não-linear interagindo com um meio dissipativo (reservatório térmico), e (b) O sistema de interesse (oscilador harmônico quântico sem deformação) interage com um reservatório térmico descrito por um conjunto de osciladores harmônicos quânticos não-lineares. Resultado interessante foi encontrado para as duas situações estudadas, onde observamos que a equação mestra e as expressões obtidas, mostram forte dependência da não-linearidade introduzida pela álgebra deformada. Para o caso (b) as equações obtidas possuem forma idêntica as equações sem deformação, mas apresentam novos coeficientes não-lineares ainda não obtidos na literatura. A influência da não-linearidade do reservatório é observada nos coeficientes encontrados. Também estudamos o fenômeno da decoerência considerando o reservatório térmico não-linear e o reservatório comprimido nãolinear. Obtemos a equação mestra que rege a dinâmica do sistema e estimamos o tempo de decoerência, onde obtemos um resultado importante. Para o tempo de decoerência observamos um crescimento do tempo a medida que os parâmetros de não-lineridade da álgebra crescem, mostrando que não-linearidade contida no reservatório age de maneira significativa sobre o tempo de decoerência do sistema.

In the research field of spintronics, it is essential to have a deep understanding of the relaxation mechanisms of the spin degree of freedom. To this end, we study the spin relaxation in semiconductor nanostructures with spin-orbit interaction. First we analyze the spin decay and dephasing in graphene quantum dots within the framework of the Bloch-Redfield theory. We consider a gate-tunable circular graphene quantum dot where the intrinsic and Rashba spin-orbit interactions are operative. We derive an effective Hamiltonian via the Schrieffer-Wolff transformation describing the coupling of the electron spin to potential fluctuations generated by the lattice vibrations. The spin relaxation occurs with energy relaxation provided by the electron-phonon coupling and the spin-flip transition assisted by spin-orbit interactions. We predict a minimum of the spin relaxation time T1 as a function of the external magnetic field Bext caused by the Rashba spin-orbit coupling-induced anticrossing of opposite spin states. By constrast, the intrinsic spin-orbit interaction leads to monotonic behavior of T1 with Bext due to direct spin-phonon coupling. We also demonstrate that the spin decoherence time T2 = 2T1 in graphene is dominated by relaxation processes up to leading order in the spin-orbit interaction and the electron-phonon coupling mechanisms. Secondly, we develop a numerical model to account for the D´yakonov-Perel spin relaxation mechanism in multisubband quantum wires. We consider the elastic spin-conserving scattering events in the time-evolution operator and then evaluate the time-dependent expectation value of the spin operators. After averaging these results over an ensemble, we can extract the spin relaxation time as a function of Bext. We observe a non-monotonic behavior for the spin relaxation time with Bext aligned perpendicularly to the quantum wire. This effect is called ballistic spin resonance. In our model, the ballistic spin resonance occurs near the subband anticrossing induced by the subband-spin mixing spin-orbit interaction term. In systems with weak spin-orbit coupling strenghts, no spin resonance is observed when Bext is parallel to the channel. Nevertheless, we also predict the emergence of anomalous resonances plateaus in systems with strong spin-orbit couplings even when Bext is aligned with the quantum wire. Finally, we predict the emergence of a robust spin-density helical crossed pattern in two-dimensional electron gas with Rashba α and Dresselhaus β spin-orbit couplings. This pattern arises in a quantum well with two occupied subbands when the spin-orbit coupling strenghts are tuned to have equal absolute strengths but opposite signs, e.g., α1 = +β1 e α2 = −β2 for the first v = 1 and second v = 2 subbands. We named this novel pattern as crossed persistent spin helices. We analyze the spin-charge coupled diffusion equations in order to investigate the lifetime of the crossed persistent spin helices and the feasibility of probing the crossed persistent spin helix mode. We also study the inteband spin-orbit interaction effects on the crossed persistent spin helices, energy anticrossings and spin textures induced by the interband spin-orbit coupling / No campo de pesquisa denominado spintrônica é de fundamental importância o entendimento dos mecanismos de relaxação de spin. A fim de contribuir com esse objetivo, estudamos a relaxação de spin em nanoestruturas semicondutoras na presença da interação spin-órbita. Primeiramente, analisamos o decaimento e defasamento do spin eletrônico em pontos quânticos formados no grafeno usando a teoria de Bloch-Redfield. Consideramos um ponto quântico circular com as interações spin-órbita intrínseca e de Rashba. A relaxação de spin ocorre via relaxacação de energia pela interação elétron-fônon acompanhado do mecanismo de spin-flip auxiliado pela interação spin-órbita. Previmos a presença de um mínimo no tempo de relaxação de spin T1 em função do campo magnético externo Bext causado pelo acoplamento spin-órbita de Rashba que por sua vez leva a cruzamento evitado de níveis de energia com spins opostos. Em contraste, a interação spin-órbita intrínseca gera um comportamento monotônico de T1 com Bext devido ao acoplamento direto spin-fônon. Demonstramos também que o tempo de decoerência de spin T2 = 2T1 é dominado por contribuições dos mecanismos de relaxação em primeira ordem na interação spin-órbita e na interação elétron-fônon. Desenvolvemos também um modelo numérico que leva em conta o mecanismo de relaxação de spin de D´yakonov-Perel em fios quânticos com múltiplas subbandas. Consideramos espalhamentos elásticos, que conservam a orientação do spin, no operador evolução temporal. Em seguida, calculamos o valor esperado dos operadores de spin dependentes do tempo para um ensemble de elétrons. Por fim, extraímos o tempo de relaxação de spin em função do campo magnético externo Bext. Observamos um comportamento não-monotônico da relaxação de spin para um campo Bext alinhado perpendicularmente ao fio quântico. Em sistemas com acoplamento spin-órbita fracos, nenhuma ressonância de spin é encontrada quando Bext está alinhado paralelamento ao fio quântico. No entanto, previmos o aparecimento de ressonâncias de spin anômalas em sistemas com forte acoplamento spin-órbita mesmo quando Bext está alinhado ao canal balístico. Por fim, estudamos a formação de uma densidade de spin helicoidal cruzada e robusta contra espalhamento por impurezas em um gás bi-dimensional de elétrons na presença das interações spin-órbita de Rashba α and Dresselhaus β. Generalizamos o efeito previsto para um poço quântico com uma subbanda para duas subbandas ocupadas quando as interações spin-órbita assumem o mesmo valor em intensidade mas sinais opostos, e.g., α1 = +β1 e α2 = −β2 para a primeira v = 1 e segunda v = 2 subbandas. Denominamos esse novo padrão de helicóides de spin persistentes e cruzadas. Analisamos as equações de difusão com carga e spin acoplados com o intuito de investigarmos o tempo de vida das densidades de spin helicoidais cruzadas e a possibilidade de medi-las com os experimentos atuais. Estudamos também o efeito da interação spin-órbita interbanda na relaxação dos modos helicoidais de spin, espectro de energia com cruzamentos evitados e texturas de spin

Esta dissertação discute o desenvolvimento de modelos analíticos e numéricos para as características elétricas de transistores de fios quânticos. Sendo assim, realizou-se um estudo implementando uma sequência de formalismos e ferramentas computacionais para solução auto-consistente das equações de Schrödinger e Poisson para poços e fios quânticos. Com a utilização deste método numérico pode-se determinar os auto-estados os níveis de energias e as densidades eletrônicas de portadores livres, dentre outros parâmetros relevantes para dispositivos de fio quântico. Adicionalmente, realizou-se um estudo analítico das heteroestruturas semicondutoras de interesse para a área de dispositivos de dimensionalidade reduzida. Este estudo levou a obtenção de resultados referentes ao desenvolvimento de modelos teóricos para as características elétricas de dispositivos baseados no mecanismo de tunelamento ressonante. Os resultados obtidos para a característica corrente-tensão (I-V) nas heteroestruturas investigadas foram contrastados satisfatoriamente com os encontrados na literatura. Este ferramental analítico foi então aplicado para computar o coeficiente de transmissão eletrônico de um diodo de fio quântico com tunelamento ressonante. / This dissertation discusses the development of analytical and numerical models for the electrical characteristics of quantum wire transistors. A study is carried out, implementing a sequence of formalisms and computational tools for the self-consistent solution of the equations of Schrödinger and Poisson in quantum wells and quantum wires. By using this numerical formulation it is possible to determine the eigenstates, energy levels and free-carrier electronic density, among other relevant parameters for quantum wire devices. In addition, we also conducted an analytical study concerning semiconductor heetrostrucures of interest for reduced dimensionality devices applications. This study led to results regarding the development of theoretical models for the electrical characteristics of devices based on the resonant tunneling mechanism. The results obtained for the current-voltage (I-V) characteristics in the investigated heterostructures were satisfactorily compared to those available at the published literature and this analytical tool was then used to compute the electronic transmission coefficient in a resonant tunneling quantum wire diode.

Orientador: Aldo Eloizo Job / Banca: Rodrigo Fernando Bianchi / Banca: Dalita Gomes Silva Moraes Cavalcante / Banca: Antonio Hernandes Chaves Neto / Banca: Felipe Silva Bellucci / Resumo: Filmes de borracha natural (BN), fabricadas a partir do látex da seringueira Hevea braziliensis, foram utilizadas neste trabalho como substratos ativos para a obtenção de nanopartículas de prata (AgNPs) e como substrato inativo para nanopartículas semi-condutoras fluorescentes, os pontos quânticos ou quantum dots (QDs). O filme de BN agiu como um reator para a síntese das AgNPs, sendo ele o agende redutor, estabilizador e substratos destas. A síntese pode ter ocorrido devido a interação de amidas, provenientes das proteínas presentes no látex, com os íons prata, provenientes da dissociação do nitrato de prata (AgNO3) em água, dando origem à um processo de síntese verde de nanopartículas (NP). O processo de síntese foi realizado por imersão dos filmes de BN na solução de AgNO3 por diferentes tempos, sendo os filmes obtidos após este processo denominados filmes de BN/Ag com distintas concentrações de AgNPs, sendo estas com formato esférico e tamanho variando entre 25 nm a 60 nm. Estudos de citotoxicidade e genotoxicidade in vitro, foram realizados utilizando as linhagens celulares CCD 1059 sk (fibroblasto humano normal) e CHO K1 (fibroblasto de ovário de hamster) e a avaliação dos resultados destes ensaios demonstram que os filmes, tanto de BN e de BN/Ag, não geram danos ao metabolismo celular para as linhagens estudadas e também não se observou dano ao DNA de tais células. Ainda neste trabalho foi obtido filmes flexíveis fluorescentes devido a mistura líquido-líquido do látex ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Natural rubber films (NR), made from latex of Hevea brasiliensis, were used in this study as active substrates to obtain silver nanoparticles (AgNPs) and as inactive substrate for fluorescent semi-conductor nanoparticles, quantum dots (QDs). The NR film plays as a reactor, reduce agent, stabilizer and substrate for AgNPs synthesis. The synthesis may be due to interaction amides derived from proteins present in latex, with the silver ions from the dissociation of silver nitrate (AgNO3) in water giving rise to a process of green synthesis of nanoparticles (NP). The synthesis process was carried out by immersing the BN film on AgNO3 solution for different times, and the films obtained after this process called BN films/Ag with different concentrations of AgNPS, which are spherical shape and size between 25 nm 60 nm. Cytotoxicity and genotoxicity studies in vitro were performed using the cell line CCD 1059 sk (normal human fibroblast) and CHO-K1 (hamster ovary fibroblast) the results of these assays demonstrate that films, BN and BN/Ag, do not generate damage to cell linage metabolism and also there was no damage to the DNA of these cells. Still, in this work, was obtained flexible fluorescent films from liquid-liquid mixture between the natrual rubber latex and QDs solution; after the drying process there was obtained a fluorescent flexible film and those emissions can be observed for different wavelengths in the visible spectrum while the samples in the solid state, exhibit sam... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

A plasmônica tem chamado atenção nos últimos anos como um candidato viável para substituir a indústria eletrônica, assim como interação dos plásmons com a matéria devido a suas propriedades exóticas. O confinamento destes plásmons de superfície em nanoestruturas metálicas fabricadas com técnicas de litografia óptica, eletrônica e de íons cada vez mais avançadas, abriu a possibilidade de desenvolver vários modelos de dispositivos ópticos que trabalham na região do visível. Além disso, o estudo da interação de plásmons poláritons de superfície com emissores quânticos nas proximidades de nanoestruturas metálicas permite manipular as propriedades tanto dos plásmons como dos emissores quânticos. Tanto a preparação como a análise de amostras em plasmônica necessitam de técnicas capazes de investigar sistemas em nanoescala. Neste trabalho, investigamos a interação de plásmon poláritons confinados numa superfície de ouro com átomos artificiais, i.e. os emissores quânticos são pontos quânticos numa matriz de InAs/GaAs. Para isso, empregamos a análise da interação dos plásmons confinados numa grade metálica, com dimensões características abaixo do comprimento de onda da luz utilizada, assim como um sistema simples composto por uma na camada de ouro capaz de confinar plásmons em duas dimensões. A análise da interação com os estados de energia dos éxcitons nos pontos quânticos foi feita empregando medidas de micro-fotoluminescência a 77K e medidas de tempo de vida. Nos sistemas compostos pelas grades metálicas, observamos que é possível manipular a relação do espectro de luminescência correspondente a cada estado de energia do éxciton. Já no sistema composto pelo filme metálico simples, foi possível modificar o tempo de vida do estado fundamental do éxciton apenas modificando o cap layer da camada de pontos quânticos. / Plasmonics has drawn attention in recent years as a viable candidate to replace the electronics industry, as well as the interaction of plasmons with matter due to its exotic properties. The confinement of these surface plasmons in metal nanostructures made of increasingly advanced optical, electronic and ionic lithography techniques, opened the possibility of developing various models of optical devices working in the visible spectrum. Moreover, the study of interaction of surface plasmon polaritons with quantum emitters nearby metallic nanostructures opens a path to manipulate the properties of both plasmons and the quantum emitters. Both the preparation and analysis of samples in plasmonics require techniques capable of investigating nanoscale systems. In this thesis, we investigate the interaction of plasmon polaritons confined to a golden metallic surface with artificial atoms, i.e. quantum emitters consisting of quantum dots in a matrix of InAs/GaAs. For this, we used the analysis of the interaction of plasmons confined in a metallic grating with characteristic dimensions below the wavelength of light used, as well as a simple system composed of a thin gold layer which can confine plasmons in two dimensions. The analysis of the interaction with the exciton energy states in quantum dots was made using micro-photoluminescence measurements at 77 K and lifetime measurements. In systems composed by metal gratings, we note that it is possible to manipulate the relationship of the corresponding luminescence spectrum for each exciton energy state. In the system composed of the simple metal lm, it was possible to modify the ground state lifetime of the exciton only modifying the cap layer of the quantum dot layer.

Neste trabalho investigamos a estrutura eletrônica de fios quânticos formados por distribuição de carga espacial, obtidos a partir da incorporação de dopantes nos degraus que delimitam planos vicinais em semicondutores. Estudos experimentais recentes, que combinam o crescimento epitaxial em planos vicinais (terraços) sobre o GaAs com as técnica de dopagem planar abrupta, sugerem que a incorporação do dopante (Silício) ocorre preferencialmente ao longo das linhas que delimitam os planos vicinais deste semicondutor. Baseados em resultados teóricos recentes, que sugerem que a aproximação semiclássica de Thomas-Fermi é capaz de reproduzir o potencial auto-consciente de sistemas eletrônicos criados a partir de distribuições de carga de origem puramente espacial, vários efeitos tais como: difusão de dopantes, temperatura finita e densidade residual de aceitadores puderam ser investigados neste nível de aproximação. As equações de Kohn-Sham na aproximação de densidade local (T=0K) foram também empregadas com o propósito de avaliar-se a possível influência de efeitos de não localidade do funcional energia cinética e efeitos de muitos corpos (troca e correlação) que foram ignorados pela abordagem semiclássica. / In this work we investigate the electronic structure of space-charge quantum wires obtained via attachment of donors in misorientation steps of semiconductor vicinal surfaces. Recent experimental studies, combining epitaxial growth on GaAs (100) vicinal surfaces (terraces) with the ?-doping technique, suggests that the incorporation of Silicon donors is preferential along the lines that delimit the vicinal terraces in this semiconductor. Based on recent theoretical results suggesting that the Thomas-Fermi is a reliable approximation for the self-consistent potential fo space-charge layers, we have employed this approximation to study the possible influence of various factors such as diffusion of dopants, finite temperature and residual density of acceptors on the electronic structure of these wires. The Kohn-Sham equations, within the local density approximation (T=0K), were also solved as the propose of evaluating the influence of effects due to the non-locality of the kinectic energy densities functional and many body effects (exchange and correlation) that were ignored in the semiclassical approximation.