Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Programa de Pós-Graduação em Física. / Made available in DSpace on 2012-10-21T00:18:44Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Estudamos nesta tese de doutorado um modelo de reação entre dois tipos de monômeros sobre uma superfície catalítica. A superfície é representada por redes hipercúbicas com d=1, 2 e 3 dimensões e as reações estudadas são A+A®A2 e A+B®AB. Aplicamos a aproximação de campo médio e simulação de Monte Carlo. Os resultados mostraram que este modelo de não-equilíbrio apresenta uma transição de fase entre seus diferentes estados estacionários, sendo a transição contínua e de um estado ativo para um único estado absorvente. Mostramos que o comportamento crítico do modelo, descrito por um conjunto de expoentes críticos estáticos e dinâmicos, é o mesmo da percolação dirigida.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:15:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3933.pdf: 1253578 bytes, checksum: 2e845487ed5ee8bb092282a8badc7bc3 (MD5) Previous issue date: 2011-05-20 / Universidade Federal de Sao Carlos / In the present work we present a geometric method to identify and measure the degree of entanglement of a two-qubit state. It is based on writing a map of the system state, from a non-unitary transformation. By introducing new parameters for such 4X4 matrix, the product of eigenvalues, two by two, acquire the form of squared 4D distances, having a Minkowski metric. If the squared distance is of the kind timelike, i.e.non-negative, the two-qubit system is separable. Otherwise, if it is spacelike, namely, the squared distance is negative, the two qubits are entangled. Besides being invariant by unitary transformations on the system state, the distances can be represented in a hyperbolic parameterized phase space, allowing a suitable graphic representation, i. e., in a phase space where the system trajectories can be drawn. The method is extended to a large class of 4x4 positive matrices having at most seven independent parameters, the D-7 manifold class. Using group theory methods we classify these states according to the symmetries of seven generators, where one of them commutes with the others. We illustrate the method and the theory by presenting several two-qubit systems found in the literature. We also study the symmetry breaking and the criticality in two-qubit Heisenberg Models, looking for signatures of quantum phase transitions in terms of the squared distances as well as in its derivatives. / O presente trabalho apresenta um método geométrico de caracterização e quanti.- cação de emaranhamento para sistemas de dois qubits baseado em mapas não unitários. Introduzimos novos parâmetros para o operador densidade de estados, de tal forma que o produto dos autovalores, dois a dois, adquirisse a forma de distâncias quadráticas no espaço quadridimensional, estas distâncias obedecem a métrica de Minkowski. Quando tais distâncias quadráticas forem não negativas o sistema é dito separável, por outro lado quando forem negativas o sistema está emaranhado. As distâncias quadráticas propostas são invariantes por transformações unitárias e podem ser representadas gra.camente em um espaço de fase hiperbólico parametrizado, onde uma análise quantitativa pode ser realizada e até mesmo trajetórias podem ser traçadas. O método é extendido para uma classe maior de estados de variedade D-7; isto é, com até sete parâmetros independentes, através do uso de teoria de grupos, onde classi.camos os estados de acordo com as sime- trias de seus sete geradores, sendo que um deles comuta com todos os outros. O método é ilustrado ao longo do trabalho com uma série de exemplos presentes na literatura. Por .m, estudamos as quebras de simetria em sistemas de Heisenberg de dois qubits procurando assinaturas de transições de fase quânticas de primeira ordem nas distâncias propostas e em suas derivadas.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4087.pdf: 3446389 bytes, checksum: 443dd53e392853ef04930e7917124823 (MD5) Previous issue date: 2005-08-05 / Universidade Federal de Sao Carlos / In this work it is proposed a potential barrier model between solid and vapor phases. As a consequence of this model it is developed a method to measure vapor pressure as low as 10-5 Pa. A thermodynamic system consisting of a cubic cavity with a small hole is considered (Knudsen cell). The cavity contains a sample, which the partial vapor pressure is desired to evaluate. The pressure in the cavity is proportional to the rate of mass effusion throughout the hole. The equations describing the vapor pressure as a function or the evaporation rate and the rate of mass effusion is developed. These quantities can be easily evaluated experimentally with small errors. This technique is applied to measure the vapor pressure of DICHAN , a commercial volatile corrosion inhibitor (VCI). The model for the vapor pressure requires a model for the phase transition interface between the solid and vapor states. It is assumed a potential barrier separating the vapor from the solid state. Comparing the results obtained in this work, with the vapor pressure obtained by other authors it can be evaluated the potential barrier as a function of the temperature Although VCIs have vapor pressure extremely small, this faint vapor gas is expected to be sensibly related to the efficiency against corrosion. It was studied the inhibitor behavior of an VCI commercialized in Brazil, which vapor pressure and molecular weight are unknown. This inhibitor differs from DICHAN for being free from nitrite ion and its lower cost. So, this study has two main objectives: first, its scientific contribution, with the development of a new method to obtain the vapor pressure of volatile solids; second, the development of a new commercial VCI. / Neste trabalho é desenvolvido um modelo de interação molecular entre as fases. Este trabalho trata mais especificamente as fases sólido e vapor, mas pode ser estendido para outras fases. Também é desenvolvido um método para determinar pressões de vapor muito baixas, da ordem de 10-5 Pa. A idéia considera um sistema termodinâmico que consiste de uma cavidade com um pequeno furo. Dentro da cavidade é colocada a substância que se deseja medir a pressão parcial do vapor saturado. A pressão na cavidade é proporcional à taxa de efusão de massa através do furo. São desenvolvidas as equações que descrevem a pressão de vapor em função da taxa de evaporação em ambiente aberto e a taxa de efusão através do furo em ambiente fechado. Estas quantidades podem ser facilmente determinadas experimentalmente com pequeno erro experimental. O modelo para a pressão na cavidade é um modelo para a interação entre as moléculas das fases sólido e vapor. É considerado que há uma barreira de potencial entre a fase vapor e a fase sólida. Comparando os resultados deste trabalho com a pressão de vapor obtida de outros autores obtém-se o valor da barreira de potencial em função da temperatura. Aplicamos a técnica para medição da pressão de vapor do DICHAN®, um IVC conhecido. Nos IVC s a pressão de vapor é extremamente baixa e está relacionada com a eficiência na proteção contra corrosão. Foi estudado o comportamento de um inibidor comercializado no Brasil, cuja pressão de vapor não foi possível determinar devido aos direitos reservados e desconhecimento do peso molecular do mesmo. Este inibidor difere do DICHAN pela ausência do íon nitrito e pelo baixo custo. Desta forma, este estudo teve dois objetivos principais: Primeiro, o desenvolvimento de uma nova metodologia para determinação de pressão de vapor de sólidos voláteis. Segundo, o desenvolvimento e acompanhamento de embalagens poliméricas, comercialmente viáveis, e com grupo ativo principal o triazol.

Submitted by Daniele Amaral (daniee_ni@hotmail.com) on 2016-09-15T16:42:01Z No. of bitstreams: 1 DissJVM.pdf: 6535133 bytes, checksum: c7743a3b7ded0cbdf56eb2435e40ba69 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-16T19:52:21Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissJVM.pdf: 6535133 bytes, checksum: c7743a3b7ded0cbdf56eb2435e40ba69 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-16T19:52:26Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissJVM.pdf: 6535133 bytes, checksum: c7743a3b7ded0cbdf56eb2435e40ba69 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-16T19:52:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissJVM.pdf: 6535133 bytes, checksum: c7743a3b7ded0cbdf56eb2435e40ba69 (MD5) Previous issue date: 2015-08-31 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / In this work, we studied the main methods used in molecular dynamics simulations to obtain the melting temperature of crystalline materials. The methods evaluated were the solid-liquid coexistence, mechanical melt of bulk, melt with surfaces, Lindemann criterion and the method of hysteresis. The potential that we used were the Lennard- Jones for argon, the Embedded Atom Method for copper, the potential of Born-Mayer-Huggins for sodium chloride and the potential of Stillinger-Weber, Modified Embedded Atom Method and EDIP for silicon. We perform all simulations in NPT ensemble and obtained results with good agreement with literature. Some method showed better performance for specific types materials, as in the case of surface melt for copper. The method hysteresis showed fantastic results, proving to be a good alternative to traditional methods to obtain the melting temperature, as the phase coexistence. The results showed that the choice of appropriate interaction potential is a highly determining factor for obtaining good results for studying the properties of interest. / Neste trabalho, fizemos um estudo dos principais métodos utilizados em simulações de Dinâmica Molecular para a obtenção da temperatura de fusão de materiais cristalinos. Os métodos avaliados foram a coexistência sólido - líquido, a fusão mecânica do bulk, fusão com superfícies, critério de Lindemann e o método da histerese. Os potenciais que foram usados foram o de Lennard- Jones para o argônio, o Embedded Atom Method para o cobre, o potencial de Born-Mayer-Huggins para o cloreto de sódio e testamos os potenciais de Stillinger-Weber, Modified Embedded Atom Method e o potencial EDIP para o silício. Realizamos todas as simulações no ensemble NPT e obtivemos resultados com boa concordância com a literatura. Alguns métodos apresentaram desempenhos melhores para tipos específicos de materiais, como foi o caso da fusão de superfície para o cobre. O método da histerese apresentou resultados fantásticos, mostrando ser uma boa alternativa aos métodos tradicionais para a obtenção da temperatura de fusão, como a coexistência de fases. Os resultados mostraram que a escolha do potencial de interação adequado e um fator extremamente determinante para a obtenção de bons resultados para o estudo das propriedades de interesse.

A função partição do modelo SOS é analisada, mostrando heuristicamente que acima da transição de rugosidade, TR, este modelo se torna essencialmente um problema unidimensional. Os resultados para a rugosidade superficial e calor específico são comparados com uma simulação Monte Carlo de uma rede mxm (m=20, 40, 80, 100). Um novo modelo SOS unidimensional é introduzido o qual mostra um bom acordo para regiões de altas e baixas temperaturas com o modelo SOS bidimensional. Foi dedicada atenção especial na estimativa da temperatura de transição pelo método Monte Carlo, a qual foi estabelecida como sendo TR= 0.80. Através de um aprimoramento no método Monte Carlo, aplicado a um sistema contendo 224 discos duros, obteve-se o loop de van der Waals, indicando assim, uma coexistência de fases para densidades entre 1.29 &#60 &#964 &#60 1.36. Este resultado até então, só tinha sido obtido através da técnica dinâmica molecular para 870 discos / The partition function of the SOS model is analysed and it is shown heuristically that above the roughening transition temperature, TR, this model becomes essentially na one-dimensional problem. The results for the surface roughness and surface specific heat are compared with a Monte Carlo simulation of a mxm lattice (m= 20, 40, 80, 100). A new one-dimensional SOS model is introduced wich shows a good agreement with the ordinary two dimensional SOS model for low and high temperatures. Especial attention was paid for the Monte Carlo estimation of the roughening transition temperature which was stablished as being TR= 0.80. Through na improvement in the choice of the most representative configurations in the Monte Carlo procedure, applied to a system containing 224 hard disks, it was possible to obtain the van der Waals-type loop curve, showing then, a fase coexistence in a density range 1.29 &#60 &#964 &#60 1.36. This result has so far only been obtained by molecular dynamic procedure for 870 disks

Made available in DSpace on 2014-06-12T18:06:43Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo7753_1.pdf: 2076961 bytes, checksum: 18b075a78eb9d0b597e757c3ef581a30 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2006 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Uma análise das propriedades topológicas locais e globais das redes de ligações de hidrogênio entre as moléculas de água, geradas a partir de simulações em condições próximas da supercrítica com o método de Monte Carlo (MC-NPT), utilizando o modelo de cinco sítios (TIP5P) para descrever as interações intermoleculares, indica o aparecimento de padrões típicos de pequenos-mundos (smallword), isto é, alto grau de agrupamento e pequenos tamanhos de ilhas. Em condições normais de temperatura e pressão, estas redes não apresentam tais padrões, pois se observa um alto grau de agregação e a percolação do sistema (Ref. 1). Neste trabalho, realizamos simulações computacionais MC-NPT nas condições normais (298 K e 1 atm) para a água, onde introduzimos no potencial de interação eletrostática um fator de amortecimento que modifica as cargas dos sítios de hidrogênios e de pares isolados, permitindo assim, de forma controlada, reduzir a formação das ligações de hidrogênio. Nossos resultados para o coeficiente de agrupamento (C), a conectividade média ( k ) e a distância química (L), em função do fator de amortecimento &#955; (0,7 &#8804; &#955; &#8804; 1), indicam que o sistema exibe uma transição de fase topológica em &#955;c= 0,75, separando as regiões de pequenos e grandes valores de C e k , para &#955; < &#955;c e &#955; > &#955;c, respectivamente. Nossa análise de estatística de ilhas mostra que na região &#955; > &#955;c tem-se a formação de um agregado com cerca de 99% dos componentes, enquanto que para &#955; < &#955;c ocorre um grande número de monômeros, dímeros e trímeros e não há mais a percolação do sistema. O comportamento do coeficiente de agrupamento e da distância química em função do parâmetro &#955;, exibe semelhança com o resultado obtido por Watts e Strogatz (Ref. 2), no qual caracterizam uma região de pequenos mundos. A razão C/Crand, onde Crand é o coeficiente de agrupamento de redes aleatórias com o mesmo número de nós (N), é independente do valor de &#955;, e varia linearmente com N com coeficiente angular dado pela razão C / k = 1/6. O grau de distribuição de ligações para estas redes mostra que, para a região &#955; > &#955;c, a distribuição é muito similar a uma distribuição de Poisson, mostrando que a rede se comporta como uma rede aleatória, mas para valores de &#955; < &#955;c, a distribuição passa a ser assimétrica e bastante diferente da distribuição de Poisson. Cálculos das propriedades termodinâmicas, como densidade, entalpia, e entalpia de vaporização, também são indicativos da ocorrência de uma transição de fase topológica em &#955;c= 0,75

Dizemos que um grafo e conectado se existe um caminho de arestas entre quaisquer par de vértices. O grafo aleatório de Erdös-Rényi com n vértices e obtido conectando cada par de vértice com probabilidade pn &isin; (0, 1), independentemente dos outros. Neste trabalho, estudamos em detalhe o limiar da conectividade na probabilidade de conexão pn para grafos aleatórios Erdös-Rényi quando o número de vértices n diverge. Para este estudo, revisamos algumas ferramentas probabilísticas básicas (convergência de variáveis aleatórias e Métodos do primeiro e segundo momento), que também irão auxiliar ao melhor entendimento de resultados mais complexos. Além disto, aplicamos os conceitos anteriores para um modelo com uma topologia simples, mais especificamente estudamos o comportamento assintótico da probabilidade de não existência de vértices isolados, e discutimos a conectividade ou não do grafo. Por m mostramos a convergência em distrubuição do número de vértices isolados para uma Distribuição Poisson do modelo estudado. / We say that a graph is connected if there is a path edges between any pair of vertices. Random graph Erdös-Rényi with n vertices is obtained by connecting each pair of vertex with probability pn &isin; (0, 1) independently of the others. In this work, we studied in detail the connectivity threshold in the connection probability pn for random graphs Erdös-Rényi when the number of vertices n diverges. For this study, we review some basic probabilistic tools (convergence of random variables and methods of the first and second moment), which will lead to a better understanding of more complex results. In addition, we apply the above concepts for a model with a simple topology, specifically studied the asymptotic behavior of the probability of non-existence of isolated vertices, and we discussed the connectivity or not of the graph. Finally we show the convergence in distribution of the number of isolated vertices for a Poisson distribution of the studied model.

Este trabalho segue os passos históricos, descritos na literatura, das interações normalmente consideradas nos sistemas intermetálicos de terras raras. O capítulo 2 considera o efeito do campo elétrico gerado pela distribuição de cargas no cristal, por isso denominado de campo elétrico cristalino. Já o capítulo 3 descreve o passo seguinte que é considerar uma interação entre dois íons vizinhos do cristal. Essa interação ocorre por mediação de elétrons itinerantes e é conhecida como interação de Ruderman-Kittel- Kasuya-Yosida, ou interação RKKY. Considerando-se apenas estas duas interações já é possível explicar boa parte do comportamento magnético dos compostos intermetálicos de terras raras. O PrMg2 é uma exceção para o qual a interação quadrupolar tem sido sugerida na literatura. A adição desta interação é o principal objetivo deste trabalho e tema do capítulo 4. A dependência dos parâmetros de ordem magnético e quadrupolar com a temperatura são estudados com a aproximação de campo médio. A estabilidade destes parâmetros é analisada através da energia livre na aproximação de campo médio (ao contrário da expansão de Landau, uma aproximação comum na literatura). Um diagrama de fases é obtido mostrando natureza do estado fundamental do Hamiltoniano de campo médio e o tipo de transição de fase (primeira ou segunda ordem) em função dos acoplamentos magnéticos e quadrupolares. É mostrado que o PrMg2 tem uma transição de fase de segunda ordem, como observado experimentalmente, após a inclusão de um acoplamento antiferroquadrupolar do tipo Heisenberg. Os cálculos numéricos foram feitos usando o programa Maple 5, e os códigos usados são mostrados nos apêndices A e C. / This work considers the presence of interactions in rare earth intermetallic compounds with cubic symmetry. In chapter 2 the crystalline electric field is taken into account and in chapter 3 an RKKY interaction between nearest neighbours is introduced in order to obtain magnetic order in the crystal. These interactions alone are sufficient to explain magnetic behavior of several based Pr compounds, with PrMg2 an exception for what a quadrupolar interaction has been proposed in the literature; the addition of this interaction constitutes the principal goal of this work and is developed in chapter 4. The temperature dependence of the magnetic- and quadrupolar-order parameters is studied under the mean-field approximation. The stability of those parameters are analyzed by means of an exact mean-field free energy (as opposed of a Landau expansion, an approximation common in the literature). A phase diagram is obtained relating the magnetic and quadrupolar couplings with the nature of the ground state mean-field Hamiltonian and the kind of the phase transitions (first or second). It is showed that the PrMg2 undergoes a second order phase transition, as observed experimentally, after an inclusion of a Heisenberg like antiferroquadrupolar coupling. The numerical calculations were performed using the Maple software and the codes are listed in the appendix.

Associamos independentemente a cada vértice v de un grafo infinito G um raio de infecção aleatório R_v e definimos um modelo de percolação sujeito às seguintes regras: (1) no tempo zero só a raiz é declarada infectada, (2) um vértice é declarado infectado em um instante t, t>0, se está a uma distância no maximo R_v de algum vértice v previamente infectado, e (3) vértices infectados permanecem infectados para sempre. Dizemos que há sobrevivência em uma realização particular do modelo se o número final de vértices infectados é infinito. Neste trabalho damos condições suficientes sobre o grafo G para a transição de fase deste modelo, estabelecendo limitantes não triviais para o parâmetro crítico quando os raios R_v têm distribuição geometrica de parâmetro 1-p. Além disto, restringindo nosso estudo para o caso das árvores esfericamente simétricas, obtemos um melhor limitante superior para este parâmetro. Finalmente, concluímos que o parâmetro crítico para o modelo nas árvores homogêneas de grau d+1 se comporta assintoticamente como 1/(2d). / We assign independently to each vertex v of an infinite graph G, a random radius of infection R_v and define a percolation model subject to the following rules: (1) at time zero, only the root is declared infected, (2) a vertex is declared infected at time t, t>0, if it is at distance at most R_v of some vertex v previously infected, and (3) infected vertices stay infected forever. We say that there is survival in a particular realization of the model if the final number of infected vertices is infinite. In this work, we give sufficient conditions on the graph G for the phase transition of this model, by stating non-trivial bounds for the critical parameter when the radii have geometrical distribution with parameter 1-p. In addition, restricting our study to the case of the spherically symmetric trees, we obtain an improved upper bound for this critical parameter. Finally, we conclude that the critical parameter for the model on homogeneous trees of degree (d+1) behaves asymptotically as 1/(2d).

Este trabalho apresenta o estudo das propriedades físicas de amostras de KxMoO2-? e MoOy. São reportados resultados de difratometria de raios X e de nêutrons, cálculo de densidade de estados pela teoria do funcional da densidade, medidas de espectroscopia de fotoemissão, resistividade elétrica, magnetização, calor específico e expansão térmica. Resultados de difratometria de raios X e de nêutrons, com ajustes baseados em simulações realizadas com o programa GSAS, permitiram selecionar as amostras monofásicas e de boa qualidade. As medidas de espectroscopia de fotoemissão mostram que a existência de alta fração Mo3+/Mo4+ em diversas amostras de KxMoO2-? e MoOy é a responsável pela anomalia da resistividade elétrica descrita pela lei de potência prevista no modelo do líquido de Luttinger (LL). A observação da anomalia nas curvas de resistividade elétrica em amostras de MoO2 deficientes em oxigênio suporta que tal comportamento está relacionado à presença de íons Mo3+ e não com a presença de K. Resultados de magnetização e resistividade elétrica confirmaram a existência de supercondutividade no sistema K-Mo-O. Foi observada que a temperatura crítica (TC) é função da composição inicial de K, sendo que foi encontrada a mais alta TC reportada para este sistema (TC ~9,5 K). Medidas de magnetização mostraram ainda a coexistência de supercondutividade e magnetismo no composto KxMoO2-?. Foi ainda observada uma transição do tipo metal de Bose para isolante em uma amostra de KxMoO2-? que reforça a evidência da formação de pares de Cooper nesse sistema. Por fim, medidas de calor específico, expansão térmica e resistividade elétrica evidenciaram a existência de uma transição de fase de primeira ordem em altas temperaturas (entre 250 e 270 K) tanto em amostras policristalinas de KxMoO2-? e MoOy quanto em monocristais de MoO2. A transição observada no MoO2 nunca foi reportada para este material. Esta transição é discutida com base na movimentação dos átomos de Mo existentes nas ligações unidimensionais de Mo-Mo e nas distorções dos octaedros de MoO6 presentes na sua estrutura cristalina. / This work presents the study of physical properties in polycrystalline samples of KxMoO2-?, and MoOy. We present results of X-ray and Neutrons diffraction patterns, density of states calculations by density functional theory, photoemission spectroscopy, electrical resistivity, magnetization, specific heat, and thermal expansion measurements. X-ray and neutrons diffraction results as well as calculations of the structure and diffractograms carried out by simulations using GSAS shown which the samples are high quality. Photoemission spectroscopy measurements shown the existence of Mo3+/Mo4+ in high fraction for KxMoO2-? and MoOy which are responsible to electrical anomalous behavior described by powder law predicted in the Luttinger Liquid theory. The observation of anomalous is related to Mo3+ ions in the samples. Magnetization and electrical resistivity confirm the existence of superconductivity in K-Mo-O system. It was observed that the critical temperature (TC) is a function of the starting composition of K and the higher TC found out and reported for this system (TC ~9.5 K). Magnetization measurements also have shown the coexistence of superconductivity and magnetism in KxMoO2-?. It was observed a Bose metal-insulator transition in K0.05MoO2-? which further evidence of the formation of Cooper pairs in the system. Finally, specific heat measurements, thermal expansion and electrical resistivity evidenced the existence of first order phase transition in high temperatures (between 250 and 270 K) in KxMoO2-? and MoOy polycrystalline as well as MoO2 single crystal. This transition is discussed looking for Mo atoms moving in the one-dimensional links Mo-Mo and of the distortions of MoO6 octahedra in the crystalline structure.