Orientador: Harry Westfahl Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-03T21:40:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CerroVergara_MayaPaola_M.pdf: 705314 bytes, checksum: 3d79a3792ed3d1f3325ba14c3b2a7391 (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: Na perspectiva da computação quântica, sistemas de dois níveis como o spin eletrônico e o spin do núcleo são vistos como os melhores candidatos para implementar os chamados quantum bits. Com o surgimento de pontos quânticos capazes de armazenar um único elétron a possibilidade do spin eletrônico ser usado com esse objetivo se acrescenta. Porém, uma das principais inquietudes está no tempo que leva o spin eletrônico em perder a coerência. De acordo com a teoria de sistemas dissipativos, decoerência pode ser causada pelo acoplamento com um reservatório. No caso do spin do elétron preso em um ponto quântico o reservatório é conformado pelos fônons da rede cristalina, e o acoplamento ocorre via acoplamento spin-órbita. Especificamente, em pontos quânticos "grandes" (cuja freqüência característica é muito menor que a freqüência dos modos ópticos) o reservatório é de fônons acústico. Já para o caso de pontos quânticos com freqüência próxima à freqüência dos fônons ópticos, o acoplamento elétron-fônon óptico é muito relevante nos processos de relaxação do elétron e portanto, a decoerência do spin estará muito ligada a este tipo de interação. Nós estudamos a decoerência em estes sistemas através de um modelo fenomenológico que parte do modelo Caldeira-Leggett, e como resultado encontramos tempos de decoerência da ordem de ms quando o banho é de fônons acústico e da ordem de µs na presença de fônons ópticos / Abstract:In the perspective of quantum computation, two levels systems are the best candidates to implement the so called quantum bits. In special, the possibility of growing quantum dots capable of storing one electron makes it plausible to use electronic spin for such devices. Nevertheless, one of the big concerns is the time the electron takes to lose coherence. In accordance with dissipative systems theory, decoherence can be caused by the coupling with a reservoir. In the case of electronic spin in a quantum dot the reservoir is conformed by the phonons of the crystalline lattice which interact with the electronic spin through spin-orbit coupling. In the special case of quantum dots whose characteristic frequency is less than the frequency of optical modes the reservoir is made of acoustic phonons. For quantum dots whose confinement frequency is close to the frequency of the optical phonons, the coupling is via electron-optical phonons. We study the decoherence in these systems using a phenomenological model, based on the Caldeira-Leggett model. As a result, we found decoherence times of ms for acoustic phonons bath and of µs in the presence of optical phonons / Mestrado / Física / Mestre em Física

Neste trabalho foi estudado e aplicado o método de correção de gap eletrônico LDA-1/2, para o semicondutor silício, contendo defeitos ou impurezas magnéticas. O grande motivador para o uso desse método é seu baixo custo computacional, o que abre possibilidades para o uso em sistemas grandes, condição fundamental para se obter bons resultados nos cálculos de defeitos. Dado que o método LDA-1/2, em sua forma atual, não é capaz de calcular energias totais, uma metologia desenvolvida por Rinke et al., Phys. Rev. Lett, v. 102, p. 026402, 2009, a qual utilizava o método de correção de gap GW, foi adaptada. Essa metodologia consiste basicamente na separação das energias de formação em duas contribuições, afinidades eletrônicas, calculadas pelo método LDA-1/2, e energias de relaxação, calculadas pelo método usual LDA. Foram realizados cálculos ab initio em supercélulas de silício com 65 e 217 átomos, contendo um defeito de silício intersticial em quatro geometrias diferentes. Os dois principais problemas em cálculos de defeitos foram abordados, ou seja, o problema da interação do defeito com sua imagem, devido ao método de supercélulas (efeito de tamanho) e o problema de subestimação do gap eletrônico, pela DFT. As afinidades eletrônicas, calculadas utilizando-se o método LDA-1/2, via procedimento LUE-VBM (desenvolvido nesse trabalho), aumentaram em torno de 0,8 eV, em relação aos resultados LDA, levando as energias de formação a um excelente acordo com os resultados experimentais. Na segunda parte do trabalho, a metologia desenvolvida para os defeitos em silício foi aplicada no cálculo das propriedades da impureza magnética manganês em silício. Tal material possui características ferromagnéticas à temperatura ambiente, sendo um dos principais candidatos para construção de dispositivos spintrônicos. Os cálculos foram realizados em supercélulas com 64 e 216 átomos de silício, contendo um átomo de manganês intersticial ou substitucional, utilizando-se o método GGA-1/2. Foram obtidos primeiramente os níveis de transição de carga, os quais mostraram bom acordo com resultados experimentais obtidos da literatura. Além disso, até onde sabemos esses são os primeiros resultados teóricos para esses níveis, onde foi aplicado um método de correção de gap. Foram obtidas também as energias de formação da impureza magnética manganês em silício. Observou-se que a impureza intersticial possui menor energia de formação, sendo os estados de carga 2+ e 1+ os mais estáveis, para os casos intersticial e substitucional, respectivamente. O método GGA-1/2 aumenta a energia de formação, de forma não uniforme com os estados de carga. Além disso, prevê que os estados d do Mn são mais localizados. O método GGA prevê que os sistemas com 65 ou 64 átomos têm características meio-metálicas. Já o método GGA-1/2 concorda com o GGA em todos os casos exceto para a impureza substitucional, onde a característica prevista é o estado metálico.

Orientador: Pascoal José Giglio Pagliuso / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-24T07:35:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 HolandaJunior_LinoMartinsde_D.pdf: 3936724 bytes, checksum: 5a1e9e5453184dac769d35041c7414d0 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Nesta Tese de Doutorado desenvolvemos estudos de Ressonância de Spin Eletrônico (ESR) em compostos intermetálicos, incluindo os férmions pesados ?-YbAlB4, ?-YbAlB4 and ? -YbAlxFe1-xB4, os metais ?-LuAlB4, AlB2 e o isolante Kondo, FeSi. Nossas medidas foram feitas em um espectrômetro modelo ELEXSYS-CW Bruker usando uma cavidade ressonante do tipo TE102 para a faixa de frequência em banda X (?~ 9.4GHz). A técnica de Ressonância de Spin Eletrônico aplicada aos compostos Férmions pesados foi sempre um desafio devido a presença de fortes correlações eletrônicas que tendem a alargar as linhas de ESR. Porem, nos últimos anos essa técnica ganhou renovado interesse após a descoberta do sinal de ESR na rede Kondo YbRh2Si2. Após esse trabalho, ESR voltou a ser considerada uma técnica importante para explorar os elétrons 4f e suas interações microscópicas em compostos de terras raras, uma vez que ela sonda diretamente o íon no sitio da rede. A motivação desse trabalho e, portanto, usar a técnica de ESR para entender a dinâmica dos elétrons 4f pesados em uma rede de Kondo, para os novos compostos férmions pesados ?-YbAlB4, -YbAlB4 and ?-YbAlxFe1-xB4. Neste trabalho buscou-se utilizar a técnica de ESR nesses compostos para alcançar o entendimento microscópio dos critérios que permitem a observação de um sinal de ESR em férmios pesados. Alem do mais, quando o sinal e observado, a sonda de ESR e propícia para acompanhar a evolução dos elétrons 4f em altas temperaturas para quase-partículas pesadas em baixas temperaturas. Nossas observações nos permitiram propor um cenário qualitativo baseado na existência de um modo ressonante acoplado entre ons Kondo e os elétrons de condução. Nos discutimos as características físicas gerais para que compostos férmios pesados sejam candidatos a apresentarem tal sinal de ESR. Ainda neste trabalho, estudamos os compostos intermetálicos ?-LuAlB4, AlB2 e FeSi com propriedades estruturais ou eletrônicas similares as dos compostos ?-YbAlB4, ?-YbAlB4 and ?-YbAlxFe1-xB4 em busca de uma generalizac~ao mais abrangente do cenário proposto neste trabalho / Abstract: In this work, we have performed an Electron Spin Resonance (ESR) study in intermetallic compounds including the heavy fermions ?-YbAlB4, ?-YbAlB4 and ? -YbAlxFe1-xB4, the Fermi liquid metals ?-LuAlB4, AlB2 and the Kondo insulator, FeSi. Our measurements were made on a spectrometer Bruker CW-model ELEXSYS using a resonant cavity TE102 in X Band ( ?~ 9.4GHz). The Electron Spin Resonance technique applied to heavy fermions compounds was little explored due to difficulty in finding ESR signal of Kondo ions due to the large coupling between the resonating spins and conduction electrons. However, in recent years this technique has become focus of great attention especially after the discovery of the ESR signal in a Kondo lattice YbRh2Si2. In this context, ESR was brought to the scene as one of the main techniques to bring insights to this problem since it could probe directly the f electrons of Kondo ions and their interaction with the conduction electrons. The motivation of this work is to use the ESR technique to investigate new heavy fermions compounds and to understand when these systems can present an ESR signal. In these cases ESR can help to understand more deeply how localized f electrons at high-T evolve to itinerant heavy quasi-particles in a low-T metallic state. Our observations for ?-YbAlB4, -YbAlB4 and ?-YbAlxFe1-xB4, allowed us to make some qualitative speculations about this phenomenon and within this scenario, we propose some general characteristics for heavy fermions compounds to become candidates to present ESR signal. In this work we have also measured ?-LuAlB4, AlB2 and the Kondo insulator, FeSi, in an attempt to generalize the ESR results found for ?-YbAlB4, ?-YbAlB4 and ?-YbAlxFe1-xB4 to a more broad family of compounds / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

A interação da radiação ionizante com moléculas de alanina promove a quebra das ligações químicas entre o átomo de carbono central e os grupos que se ligam a ele, resultando na formação de radicais livres paramagnéticos. A técnica de dosimetria utilizando alanina e a ressonância de spin eletrônico (ESR) baseia-se na determinação da concentração dos radicais livres produzidos pela interação da radiação ionizante com as moléculas da alanina por meio do registro do espectro de ESR da alanina irradiada. Para propósitos de dosimetria, a amplitude da linha central do espectro pode ser correlacionada diretamente com a dose de radiação. Na atualidade, a alanina/ESR é uma técnica de dosimetria amplamente aceita para a dosimetria de altas doses como aquelas usadas nos processos de irradiação de alimentos, esterilização de produtos médicos e radioterapia. A expansão dos tratamentos de câncer por meio de procedimentos de radiocirurgia e radioterapia de intensidade modulada (IMRT) torna cada vez mais relevante a necessidade de realizar a dosimetria em pequenos campos de radiação. Para a dosimetria desses feixes estreitos de radiação, é necessário o uso detectores que também apresentem dimensões reduzidas de forma a proporcionar alta resolução espacial. Uma vez que a sensibilidade dos dosímetros de alanina depende do número de radicais formados pela radiação, a redução do tamanho do detector de alanina implica em redução de seu volume sensível e consequentemente de sua sensibilidade. Assim, pesquisas têm sido realizadas buscando uma melhora de sua sensibilidade. Neste trabalho foram investigados os mecanismos envolvidos na formação da nanoestrutura e a capacidade da alanina em estabilizar e acomodar nanopartículas metálicas de ouro e prata em sua matriz cristalina, para aplicação dos nanocompósitos como detectores de radiação utilizando a técnica de ressonância de spin eletrônico. Foi analisado o tamanho das partículas, sua interação com as moléculas do aminoácido, sua agregação e posicionamento dentro da matriz cristalina da alanina. Além disso, foi investigada a maneira como a morfologia e o estado de agregação e segregação das nanopartículas podem alterar a resposta dosimétrica dos detectores híbridos de alanina. O aumento de sensibilidade dos dosímetros de alanina mostrou estar diretamente associado ao aumento do número de elétrons ejetados por efeito fotoelétrico. No entanto, foi mostrado que aumento da sensibilidade dos dosímetros de alanina é governado por outros fatores além do número de eventos fotoelétricos. A auto-absorção dos elétrons oriundos de uma nanopartícula metálica, por outra nanopartícula vizinha, também influencia na resposta dosimétrica do detector. Assim, sistemas homogêneos onde não houve segregação, apresentaram menor auto-absorção e, consequentemente, os ganhos em sensibilidade foram maiores. Para sistemas onde houve aumento de tamanho e segregação das partículas metálicas, a auto-absorção se tornou mais relevante. Para fótons com energias próximas a energia da camada K do metal presente no nanocompósito, a absorção da radiação foi muito mais relevante do que a organização das nanopartículas na estrutura da alanina. Para energias maiores a probabilidade de eventos fotoelétricos somente diminui e, dessa forma, a agregação e segregação das partículas desempenharam papéis fundamentais na sensibilidade dos dosímetros. Assim, a sensibilidade dosimétrica dos detectores pode ser aumentada e otimizada por meio do uso da nanoestruturação, reduzindo a auto-absorção dos elétrons ejetados. / The interaction of ionizing radiation with alanine molecules produces free radicals. The room temperature stable alanine radical is molecule depleted of the amine group. The Alanine/ESR dosimetry technique is able to measure the amount of free radicals produced by the radiation. For dosimetric purposes, the amplitude of the central ESR spectral line is direct related to the absorbed dose by the alanine molecules. Nowadays, the alanine/ESR technique is largely used for dosimetry of high doses such as used in food irradiation, sterilization of medical products and radiotherapy. The growing need for cancer treatments using radiosurgery and intensity modulated radiation therapy (IMRT) makes important the dosimetry of small radiation fields. To this end, it is necessary to use small radiation detectors in order to obtain enough special resolution. Once the sensitivity of alanine dosimeters depends on the amount of free radical produced by the radiation, reducing the size of alanine detector also reduces its sensitivity. Thus there is an intense investigation to develop high sensitivity of Alanine/ESR dosimeters. In this work the mechanisms involved in the formation of nanostructures and the ability of alanine to stabilize and accommodate nanoparticles of silver and gold in its crystalline matrix, for applications of the nanocomposite as radiation detectors was investigated using the electron spin resonance technique. The effect of particle size, its interaction with alanine molecules, aggregation and segregation of particles inside the alanine matrix as well as the way the morphology and the state of agglomeration change the dosimetric sensitivity of the alanine detectors were investigated. The increase of sensitivity of the alanine detectors was direct related to the amount of photoelectric events in the nanocomposite. However, the self-absorption of the electrons ejected by one particle, by another nanoparticle in the vicinity, also dictates the sensitivity of the detectors. In this sense, homogeneous systems presented less self-absorption and, consequently, the increase in sensitivity was higher. For systems containing aggregated and segregated particles, self-absorption becomes more relevant. For incident photons with energies near de K-edge of the metal of the nanocomposite, the number of photoelectric events was more relevant than the organization of the particles inside the alanine crystals. For higher energies the probability of a photoelectric interaction decreases, therefore the aggregation and segregation of particles become essential in determining the sensitivity of the dosimeters.

Justificadamente, o século XX poderia ser qualificado como o século da Eletrônica. Em 50 anos, os dispositivos eletrônicos revolucionaram a sociedade, incluindo desde os brinquedos eletrônicos e os eletrodomésticos, até os gigantescos supercomputadores usados em previsões climáticas. Toda esta revolução ocorreu à sombra de uma técnica para tornar os dispositivos menores e mais eficientes: esta técnica é conhecida como miniaturização ou top-down. No entanto, à medida que as dimensões dos dispositivos se aproximam das atômicas, parece que esta abordagem precisa ser substituída por uma nova: bottom-up. E é assim que acontece na Nanoeletrônica, da qual a Spintrônica pode ser considerada como uma sub-área. Nesta tese, estudamos teoricamente dois tipos de transistores spintrônicos: um bipolar e um a efeito de campo. Em linhas gerais, observamos que os dispositivos spintrônicos são melhores que os convencionais, mas sempre há um desafio associado (para assegurar este melhor desempenho). Paralela e conjuntamente à Spintrônica, diversos dispositivos têm sido propostos utilizando-se nanoestruturas semicondutoras. Em particular, com os pontos quânticos pode-se controlar o estado de um elétron individualmente, inclusive o seu spin, o que pode abrir caminho para a Computação Quântica ou para a Spintrônica de um único elétron. Nesta tese, estudamos pontos quânticos de GaN numa matriz de AlN, utilizando uma metodologia que aplica, de forma inédita, cálculos de primeiros princípios ao estudo destas nanoestruturas com célula unitária com uma quantidade de átomos da ordem de 10 milhões.

Esta tese trata do Efeito Rashba ou interação spin- órbita em nanoestruturas semicondutoras de materiais do tipo IV-VI. Os materiais semicondutores do tipo IV-VI apresentam uma estrutura de múltiplos vales e uma forte interação spin-órbita, sendo bons candidatos para aplicações em spintrônica. As energias dos estados quantizados para eletrons confinados em poços quânticos assimétricos crescidos nas direções [11

O spin de um elétron confinado em uma ilha quântica (do inglês, quantum dot ou QD) oferece a oportunidade de armazenamento e manipulação de coerência de fase em escalas fe tempo muito mais longas do que aquelas encontradas em dispositivos convencionais. A natureza zero-dimensional dessas estruturas pode ser explorada em dispositivos optoeletrônicos baseados na manipulação de spin pela luz, tais como QD lasers,emissores de fóton-único e transistores de elétron-único. Desta maneira, o entendimento da física por trás do controle do magnetismo pela luz torna-se essencial no avanço do campo de manipulação de spin e no desenvolvimento de aparelhos tecnológicos. Em particular, o enfoque dessa tese, se refere à geração induzida de magnetização em um conjunto de ilhas quânticas, mediante a iluminação por um pulso de luz circularmente polarizado ressonante com a energia de transição dos QD\'s. Neste trabalho em questão, dois modelos quânticos para a magnetização induzida pela luz são apresentados. Para ambos os modelos, a fase de precessão da magnetização em função do campo magnético apresentou excelente concordância com os dados experimentais referentes a um conjunto de ilhas quânticas carregadas de (In, Ga)As. Demonstramos ainda, que a precessão do buraco participante do tríon desempenha um papel fundamental na determinação da amplitude e fase da precessão da magnetização. Ressaltamos também a aplicabilidade do modelo na descrição de ilhas carregadas positivamente. E por fim, sugerimos que a teoria desenvolvida pode ser utilizada como técnica de medição do tempo de vida ressonante do tríon em função da energia de emissão do QD. / The spin of an electron confined in a quantum dot (QD) offers the opportunity to store and manipulate phase coherence over much longer time scales than it is typically possible in charge based devices. The zero-dimensional nature of these nanostructures can be exploited in optoeletronic devices, such as quantum dot laser, single-photon emitters, single-electron transistor and spin-manipulation. Thus, understanding the physics behind light control of magnetism is essential to advance this field and device applications based on it. In particular, magnetization generation can be induced in an ensemble of quantum dots, each charged with a single electron, when illuminated with a short circularly polarized light pulse resonant with the fundamental gap of the QDs. In this work, two quantum-mechanical models for the light-induced magnetization are presented. For both models, the phase of magnetization precession as a function of the strength of the magnetic field in a Voigt geometry is in excellent agreement with experimental data measured on (In, Ga)As singly charged quantum dot ensemble. It is demonstrated that the precession of the hole in the trion plays a vital role because it determines the amplitude and phase of the magnetization precession. The model could also be easily extended to describe positively charged quantum dots. We also suggest that our theory, can be used as technique to measure the resonante trion lifetime as a function of QD emission energy.

Neoplasias ginecológicas são os tumores de maior incidência no público feminino. Como alternativa para o tratamento destes tumores existe a radioterapia, em que a sua eficácia depende prioritariamente da correta administração da dose prescrita ao tumor, com acurácia de ±5%, conforme estabelecido pela American Association of Physicists in Medicine (AAPM). Para verificar a administração de doses existem diversas técnicas dosimétricas, entre elas a ressonância de spin eletrônico (RSE) com L-alanina, material tecido-equivalente, que relaciona dose com a quantidade de radicais livres formados pela radiação. Portanto, o objetivo deste estudo é a verificação da dose administrada na região tumoral de pacientes diagnosticadas com câncer ginecológico submetidas à teleterapia, utilizando L-alanina e a RSE. Para comparação entre as modalidades de radioterapia, foi realizada braquiterapia ginecológica com objeto simulador, verificando a dose no reto durante o tratamento, que deve ser inferior a 65% da dose prescrita ao tumor, conforme a International Commission on Radiation Units (ICRU). Para a análise de teleterapia foi construído um aparato, para a inserção vaginal do material radio-sensível, que foi utilizado durante 5 das 25 sessões de tratamento. As doses foram determinadas com o sistema de planejamento do tratamento mediante as imagens da tomografia computadorizada, em conjunto com softwares de planejamento, e a existência de marcadores radiopacos no aparato permitiu a confirmação das doses, conforme referência óssea através de imagens de portal feitas no momento anterior ao tratamento. Após a irradiação foi feita a leitura das amostras com o espectrômetro de RSE, em que a amplitude pico a pico da linha principal do sinal, normalizado pela massa, determinou a dose entregue nas regiões de interesse. Previamente ao estudo in vivo foi efetuada a teleterapia com objeto simulador, nas mesmas condições de tratamentos in vivo, apresentando desvio médio em relação ao planejamento de (0,2 ± 3,5)%, viabilizando o estudo com pacientes. Para a primeira paciente o desvio médio obtido foi de (0,5 ± 3,7)% e para a segunda de (-0,7 ± 2,8)%. Na simulação da braquiterapia o desvio médio observado foi de (-1,3 ± 9,2)%. Por causa do pequeno número amostral de pacientes, esta pesquisa é classificada como um estudo de viabilidade, em que a utilização de L-alanina com a RSE se mostrou eficiente para o objetivo proposto, fazendo com que os resultados da teleterapia estivessem de acordo com o estipulado pela AAPM e na braquiterapia a dose administrada no reto obedecesse ao relatório 38 da ICRU. / Gynecological malignancies are the most incident female tumors. As an alternative treatment for these tumors exist the radiotherapy, which their effectiveness mainly depends on the right administration of the prescribed dose to the tumor, with an accuracy of ±5%, as established by the American Association of Physicists in Medicine (AAPM). There are a lot of dosimetric techniques for dose verification, including electron spin resonance (ESR) with L-alanine, a tissue-equivalent material, which relates dose with the amount of free radicals formed by radiation. Therefore, the aim of this study is to verify the dose administered in the tumor of patients diagnosed with gynecological cancer subjected to external beam radiation therapy using L-alanine and ESR. For comparison between the radiotherapy modalities was performed gynecological brachytherapy in phantom, verifying the dose to the rectum during treatment, which must be less than 65% of the prescribed dose to the tumor, according to the International Commission on Radiation Units (ICRU). For teletherapy analysis was constructed an apparatus for vaginal insertion of the radio-sensitive material, which was used in 5 of the 25 treatment fractions. The doses were determined with the treatment planning system with the computed tomography images, together with the planning software, and the existence of radiopaque markers in the apparatus allowed the dose confirmation, according to the bone reference through portal images made before treatment. After the irradiation the samples was read with the ESR spectrometer, wherein the peak to peak amplitude of the signal main line, normalized by weight, determined the dose delivered into the regions of interest. Prior to the in vivo study was performed the teletherapy with phantom, under the same conditions of in vivo treatments, presenting mean deviation to the planning dose of (0.2 ± 3.5)%, enabling the study with patients. For the first patient, the mean deviation obtained was of (0.5 ± 3.7)% and for the second one of (-0.7 ± 2.8)%. In the brachytherapy simulation the mean deviation observed was of (-1.3 ± 9.2)%. Due to the small sample of patients, this research is classified as a feasibility study, which the use of L-alanine with the ESR was efficient for the objective proposed, making the teletherapy results consistent with the stipulated by the AAPM, and in the brachytherapy the dose to the rectum obey the ICRU report 38.

O spin de um elétron confinado em uma ilha quântica (do inglês, quantum dot ou QD) oferece a oportunidade de armazenamento e manipulação de coerência de fase em escalas fe tempo muito mais longas do que aquelas encontradas em dispositivos convencionais. A natureza zero-dimensional dessas estruturas pode ser explorada em dispositivos optoeletrônicos baseados na manipulação de spin pela luz, tais como QD lasers,emissores de fóton-único e transistores de elétron-único. Desta maneira, o entendimento da física por trás do controle do magnetismo pela luz torna-se essencial no avanço do campo de manipulação de spin e no desenvolvimento de aparelhos tecnológicos. Em particular, o enfoque dessa tese, se refere à geração induzida de magnetização em um conjunto de ilhas quânticas, mediante a iluminação por um pulso de luz circularmente polarizado ressonante com a energia de transição dos QD\'s. Neste trabalho em questão, dois modelos quânticos para a magnetização induzida pela luz são apresentados. Para ambos os modelos, a fase de precessão da magnetização em função do campo magnético apresentou excelente concordância com os dados experimentais referentes a um conjunto de ilhas quânticas carregadas de (In, Ga)As. Demonstramos ainda, que a precessão do buraco participante do tríon desempenha um papel fundamental na determinação da amplitude e fase da precessão da magnetização. Ressaltamos também a aplicabilidade do modelo na descrição de ilhas carregadas positivamente. E por fim, sugerimos que a teoria desenvolvida pode ser utilizada como técnica de medição do tempo de vida ressonante do tríon em função da energia de emissão do QD. / The spin of an electron confined in a quantum dot (QD) offers the opportunity to store and manipulate phase coherence over much longer time scales than it is typically possible in charge based devices. The zero-dimensional nature of these nanostructures can be exploited in optoeletronic devices, such as quantum dot laser, single-photon emitters, single-electron transistor and spin-manipulation. Thus, understanding the physics behind light control of magnetism is essential to advance this field and device applications based on it. In particular, magnetization generation can be induced in an ensemble of quantum dots, each charged with a single electron, when illuminated with a short circularly polarized light pulse resonant with the fundamental gap of the QDs. In this work, two quantum-mechanical models for the light-induced magnetization are presented. For both models, the phase of magnetization precession as a function of the strength of the magnetic field in a Voigt geometry is in excellent agreement with experimental data measured on (In, Ga)As singly charged quantum dot ensemble. It is demonstrated that the precession of the hole in the trion plays a vital role because it determines the amplitude and phase of the magnetization precession. The model could also be easily extended to describe positively charged quantum dots. We also suggest that our theory, can be used as technique to measure the resonante trion lifetime as a function of QD emission energy.

Neoplasias ginecológicas são os tumores de maior incidência no público feminino. Como alternativa para o tratamento destes tumores existe a radioterapia, em que a sua eficácia depende prioritariamente da correta administração da dose prescrita ao tumor, com acurácia de ±5%, conforme estabelecido pela American Association of Physicists in Medicine (AAPM). Para verificar a administração de doses existem diversas técnicas dosimétricas, entre elas a ressonância de spin eletrônico (RSE) com L-alanina, material tecido-equivalente, que relaciona dose com a quantidade de radicais livres formados pela radiação. Portanto, o objetivo deste estudo é a verificação da dose administrada na região tumoral de pacientes diagnosticadas com câncer ginecológico submetidas à teleterapia, utilizando L-alanina e a RSE. Para comparação entre as modalidades de radioterapia, foi realizada braquiterapia ginecológica com objeto simulador, verificando a dose no reto durante o tratamento, que deve ser inferior a 65% da dose prescrita ao tumor, conforme a International Commission on Radiation Units (ICRU). Para a análise de teleterapia foi construído um aparato, para a inserção vaginal do material radio-sensível, que foi utilizado durante 5 das 25 sessões de tratamento. As doses foram determinadas com o sistema de planejamento do tratamento mediante as imagens da tomografia computadorizada, em conjunto com softwares de planejamento, e a existência de marcadores radiopacos no aparato permitiu a confirmação das doses, conforme referência óssea através de imagens de portal feitas no momento anterior ao tratamento. Após a irradiação foi feita a leitura das amostras com o espectrômetro de RSE, em que a amplitude pico a pico da linha principal do sinal, normalizado pela massa, determinou a dose entregue nas regiões de interesse. Previamente ao estudo in vivo foi efetuada a teleterapia com objeto simulador, nas mesmas condições de tratamentos in vivo, apresentando desvio médio em relação ao planejamento de (0,2 ± 3,5)%, viabilizando o estudo com pacientes. Para a primeira paciente o desvio médio obtido foi de (0,5 ± 3,7)% e para a segunda de (-0,7 ± 2,8)%. Na simulação da braquiterapia o desvio médio observado foi de (-1,3 ± 9,2)%. Por causa do pequeno número amostral de pacientes, esta pesquisa é classificada como um estudo de viabilidade, em que a utilização de L-alanina com a RSE se mostrou eficiente para o objetivo proposto, fazendo com que os resultados da teleterapia estivessem de acordo com o estipulado pela AAPM e na braquiterapia a dose administrada no reto obedecesse ao relatório 38 da ICRU. / Gynecological malignancies are the most incident female tumors. As an alternative treatment for these tumors exist the radiotherapy, which their effectiveness mainly depends on the right administration of the prescribed dose to the tumor, with an accuracy of ±5%, as established by the American Association of Physicists in Medicine (AAPM). There are a lot of dosimetric techniques for dose verification, including electron spin resonance (ESR) with L-alanine, a tissue-equivalent material, which relates dose with the amount of free radicals formed by radiation. Therefore, the aim of this study is to verify the dose administered in the tumor of patients diagnosed with gynecological cancer subjected to external beam radiation therapy using L-alanine and ESR. For comparison between the radiotherapy modalities was performed gynecological brachytherapy in phantom, verifying the dose to the rectum during treatment, which must be less than 65% of the prescribed dose to the tumor, according to the International Commission on Radiation Units (ICRU). For teletherapy analysis was constructed an apparatus for vaginal insertion of the radio-sensitive material, which was used in 5 of the 25 treatment fractions. The doses were determined with the treatment planning system with the computed tomography images, together with the planning software, and the existence of radiopaque markers in the apparatus allowed the dose confirmation, according to the bone reference through portal images made before treatment. After the irradiation the samples was read with the ESR spectrometer, wherein the peak to peak amplitude of the signal main line, normalized by weight, determined the dose delivered into the regions of interest. Prior to the in vivo study was performed the teletherapy with phantom, under the same conditions of in vivo treatments, presenting mean deviation to the planning dose of (0.2 ± 3.5)%, enabling the study with patients. For the first patient, the mean deviation obtained was of (0.5 ± 3.7)% and for the second one of (-0.7 ± 2.8)%. In the brachytherapy simulation the mean deviation observed was of (-1.3 ± 9.2)%. Due to the small sample of patients, this research is classified as a feasibility study, which the use of L-alanine with the ESR was efficient for the objective proposed, making the teletherapy results consistent with the stipulated by the AAPM, and in the brachytherapy the dose to the rectum obey the ICRU report 38.