CARVALHO, João Cláudio Nunes. Estruturas, modos normais e difusão em um sistema periódico quasi-unidimensional. 2011. 111 f. Tese (Doutorado em Física) - Programa de Pós-Graduação em Física, Departamento de Física, Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2011. / Submitted by francisco lima (admir@ufc.br) on 2014-03-17T13:26:12Z
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Previous issue date: 2012 / In this thesis we analyze the structural properties and diffusive dynamics for a classical system of two-dimensional (2D) charged particles, interacting through a repulsive Yukawa potential of the type exp(−r/ lambda)/r, and confined in a parabolic channel that limits the movement of particles in the y direction. Along the x direction, the particles are subject to a periodic potential. The ground-state configurations and the normal mode spectra are obtained in terms of the periodicity (L), the intensity of the periodic potential
(V0) and density. An interesting set of tunable ground-state configurations are found, with first- or second-order structural transitions between them. A configuration with particles aligned, perpendicular to the x direction, in each minimum of the periodic potential is obtained for V0 larger than some critical value that has a power-law dependence on
the density. The phonon spectrum of different configurations was also calculated. A localization of the modes into a small frequency interval is observed for sufficiently large strength of the periodic potential, and a tunable gap in the phonon spectrum is found as a function of V0. Langevin dynamic simulations are used to investigate the effect of the particle density, the amplitude of the periodic substrate, and the range of the interparticle
interaction potential on the diffusive behavior of the particles. We found that in general the diffusion is suppressed with increasing amplitude of the periodic potential, but for specific values of the strength of the substrate potential a remarkably increase of the diffusion is found with increasing periodic potential amplitude. In addition, we found a
strong dependence of the diffusion on the specific arrangement of the particles, e.g. singlechain versus multi-chain configuration. For certain particle configurations, a reentrant behavior of the diffusion is found as function of the substrate strength due to structural
transitions in the ordering of the particles. / Nesta tese analisamos as propriedades estruturais, dinâmicas e difusivas para um um
sistema clássico bidimensional (2D) onde partículas carregadas interagem através de um
potencial do tipo Yukawa repulsivo exp(−r/λ)/r, e estão confinadas em um canal do tipo parabólico, o qual limita o movimento das partículas na direção y. Ao longo da direção x, as partículas estão sujeitas a um potencial periódico. As configurações do estado fundamental e o espectro dos modos normais são obtidos em função: da periodicidade (L), da intensidade do potencial periódico (V0) e da densidade. Um interessante conjunto de estados fundamentais são encontrados, com transições estruturais de primeira ou de
segunda entre eles. Uma configuração com partículas alinhadas, perpendicular à direção x, em cada mínimo do potencial periódico é obtida para valores de V0 maiores do que um determinado valor crítico, observa-se uma dependência de V0 em relação à densidade na forma de uma lei de potência. O espectro de fônons para diferentes configurações também foi calculado. A localização dos modos em um pequeno intervalo de frequência é observada para uma intensidade do potencial periódico suficientemente grande do, e um
intervalo(gap) ajustável no espectro fônon é encontrado em função de V0. A difusão de
partículas carregadas interagindo por meio de simulações de Langevin foram utilizadas
para investigar o efeito da da densidade de partículas, da amplitude do substrato periódico, e o intervalo do potencial de interação entre as partículas sobre o comportamento difusivo das partículas. Descobrimos que, em geral, a difusão é suprimida com o crescimento da
amplitude do potencial periódico, mas para valores específicos da intensidade do potencial do substrato um aumento notável na difusão é encontrado com o aumento da amplitude do potencial periódico. Além disso, encontramos uma forte dependência da difusão em relação ao arranjo das partículas (uma cadeia versus duas cadeias). Para determinados arranjos das partículas, um comportamento reentrante na difusão é encontrado em função da intensidade do substrato devido as transições estruturais na ordenação das partículas.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.repositorio.ufc.br:riufc/7705 |
| Date | January 2012 |
| Creators | Carvalho, João Cláudio Nunes |
| Contributors | Ferreira, Wandemberg Paiva |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFC, instname:Universidade Federal do Ceará, instacron:UFC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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