A estimativa da wavelet da fonte a partir de dados sísmicos é uma tarefa importante no esforço de imageamento da subsuperfície. Neste estudo pretendemos testar uma abordagem de Aprendizado de Máquina (AM) para obter os parâmetros da wavelet da fonte a partir dos dados sísmicos observados. Por uma questão de simplicidade, geralmente assume-se que a wavelet de Ricker é uma boa aproximação para a forma de onda da fonte sísmica. Porém, a atenuação causada pela propagação em meios heterogêneos e fenômenos específicos da água distorcem o conteúdo de frequência da wavelet, efeito não representado adequadamente pelo Ricker. Para corrigir esse fenômeno, trabalhamos com a Wavelet Sísmica Generalizada(WSG), que é uma generalização recentemente proposta da wavelet de Ricker. A Ricker possui apenas um parâmetro, a frequência fundamental. Por outro lado, a WSG possui dois parâmetros: a mesma frequência fundamental e a ordem da derivada temporal fracionária da função gaussiana; o último controla a forma e a assimetria da wavelet no domínio do tempo. Para um valor específico deste parâmetro adicional, a WSG torna-se a wavelet de Ricker. Usando o sismograma como entrada, os modelos de aprendizado de máquina são treinados para gerar como saída os parâmetros da wavelet generalizada que melhor explicam os dados. A wavelet fonte é então estimada como a WSG cujos parâmetros são os fornecidos pelo modelo. A metodologia proposta foi testada e validada com dados sísmicos sintéticos, em que foi modelado uma aquisição marinha em águas profundas, usando um modelo de velocidade simplificado obtido do Gato do Mato, um campo de petróleo localizado na bacia de Santos, Brasil. Propagamos uma onda acústica utilizando a seguinte geometria de aquisição: uma fonte colocada na superfície e 50 receptores colocados a 2.100 m de profundidade, espaçados de 100 m entre si na direção horizontal. Realizamos mil propagações numéricas utilizando o WSG com diferentes parametrizações como forma de onda fonte. Além disso, selecionamos aleatoriamente 70% dos dados para treinamento e os outros 30% para teste. Três algoritmos de ML foram considerados para regressão: Extreme Gradient Boosting (XGBoost),  Bayesian Ridge e Random Forest. Os resultados foram satisfatórios, alcançando boa precisão na estimativa dos parâmetros WSG.

A conjectura AdS/CFT estabelece uma equivalência entre uma teoria gravitacional e outra sem gravidade.
Ela associa interações de acoplamento forte a interações de acoplamento fraco e tem sido exaustivamente estudada desde seu
surgimento.
A ferramenta chave é simetria. Como veremos, existe uma compatibilidade entre as simetrias dos dois lados. Podemos dizer
que essa tese é a união de dois projetos com os mesmos objetivos, mas trabalhando com diferentes geometrias. Ambos os
projetos focam em perturbações de campo de spin 2 de famílias de soluções de supergravidade em 10 dimensões do tipo IIA
ou IIB. A perturbação da métrica é particularmente interessante devido à sua universalidade.No primeiro projeto a métrica tem
um fator de AdS3. No segundo nós temos cinco famílias de soluções, cada uma delas com um dos seguintes fatores: AdS2,
AdS_4, AdS5, AdS6, and AdS7.
O “primeiro projeto”, o de AdS3 x M7, é interessante do ponto de vista da correspondência porque é dual a uma CFT em d=2,
que por sua vez possui um número infinito de geradores de simetria. Nos últimos anos, importantes exemplos dessa
correspondência foram construídos nos artigos \cite{Eberhardt:2017pty}, \cite{Eberhardt:2018ouy} and \
cite{Eberhardt:2019qcl}.
Nesta tese nós investigaremos uma família de soluções menos super simétrica. Estudaremos o espectro de Kaluza-Klein das
flutuações de spin 2 que, de acordo com a conjectura, é dual ao tensor de energia momento.
No “segundo projeto” nós investigamos de uma vez cinco famílias e mostramos que todas elas admitem uma certa
combinação dos fatores de warp como solução. Tal combinação de funções junto com o respectivo espectro, nós chamamos de
soluções universais mínimas.

A busca pelo aprimoramento das propriedades magnéticas por meio de nanopartículas com estrutura núcleo@casca e
o estudo do efeito do aquecimento de nanopartículas magnéticas através da aplicação de um campo magnético alternado têm
despertado intenso interesse científico e tecnológico. Avanços significativos nesse campo foram impulsionados pelo progresso
nas técnicas de produção de materiais magnéticos em escala nanométrica, permitindo diversas aplicações, tais como ímãs
permanentes, aplicações biomédicas e hipertermia magnética. Esta tese aborda dois sistemas nanoestruturados distintos, o
primeiro deles com foco na síntese de nanocompósitos de 𝐶𝑜𝐹𝑒2𝑂4@𝐶𝑜𝐹𝑒2 com estrutura núcleo@casca, por meio de um
método que não usa reagentes ou gases especiais. O processo envolveu a preparação de esferas de quitosana reticuladas com
glutaraldeído contendo nanopartículas de 𝐶𝑜𝐹𝑒2𝑂4 seguida por um tratamento térmico em altas temperaturas e vácuo. O gás
CO liberado durante esse processo facilitou a redução dos íons 𝐹𝑒3+ e 𝐶𝑜2+ para seus estados de valência zero. Após
produzidas as amostras, suas propriedades estruturais, morfológicas e magnéticas foram investigadas. A análise de difração de
raios-X, microscopia eletrônica de transmissão (TEM) e espectroscopia Mössbauer revelou a presença das fases magnéticas
desejadas. As imagens de TEM confirmaram a configuração de uma estrutura núcleo@casca. A caracterização magnética
indicou um acoplamento magnético de troca entre as fases para determinadas condições de síntese, resultando em um produto
energético máximo (𝐵𝐻)𝑚𝑎𝑥= 0,67 MGOe. A espessura da fase 𝐶𝑜𝐹𝑒2 ( ≈9,0 nm) está de acordo com o limite teórico
esperado pela teoria de Kneller-Hawig, que é de 10,2 nm, para que ocorra o acoplamento de troca na interface. O segundo
sistema aborda a síntese e estudo das propriedades magnéticas de nanopartículas de ferrita de Manganês 𝑀𝑛𝐹𝑒2𝑂4. Nesta parte
do trabalho, nanopartículas de 𝑀𝑛𝐹𝑒2𝑂4 foram sintetizadas usando o mesmo método do sistema anterior, porém, com o
tratamento térmico convencional, na presença do ar. Amostras com diversos tamanhos foram obtidas por tratamentos térmicos
em diferentes temperaturas. Assim, os tamanhos de partículas variaram de 7,8 a 13,3 nm. A 300 K, a magnetização de saturação
das nanopartículas variou de 16,2 a 35,8 emu/g. A espectroscopia Mössbauer em baixas temperaturas mostrou a presença de
𝑀𝑛𝐹𝑒2𝑂4 monofásico. Para todas as amostras, os resultados Mössbauer a 300 K sugerem que as amostras estão no regime
superparamagnético. Medidas de susceptibilidade AC e DC indicaram que abaixo da temperatura de bloqueio o sistema se
comporta como um superspin glass. Medidas de SLP foram realizadas a uma frequência de 74 kHz e amplitude de campo AC
de 247 Oe. A amostra tratada termicamente a 600 °C e com dispersão preparada com uma concentração de 1,0 mg/mL
apresentou o maior SLP de 129,1 W/g.

Há mais de meia década, a teoria da ligação de valência ressonante proposta por Anderson iniciou um fascinante tema de
pesquisa na física da matéria condensada: o estudo da natureza dos líquidos quânticos de spin. Atualmente, a compreensão
dessas fases da matéria está profundamente ligada ao conceito de emaranhamento quântico. Em um contexto amplo, os
líquidos quânticos de spin referem-se a sistemas nos quais os graus de liberdade efetivos são descritos por momentos
magnéticos locais situados na rede, exibindo a ausência de ordem de longo alcance mesmo em temperaturas muito
baixas. Além disso, a função de onda do estado fundamental exibe um emaranhamento significativo, e as excitações
manifestam fracionalização. Em particular, esta tese se concentra no estudo dos líquidos quânticos de spin quirais que podem
ser encontrados em isolantes de Mott que quebram a simetria de inversão temporal e paridade. Partindo de junções compostas
por cadeias críticas de spin-1, construímos uma rede de favo de mel que contém um líquido de spin quiral com um espectro
sem gap. Os modos de baixa energia são caracterizados por férmions de Majorana de spin-1, que
dão origem a um estado bidimensional que abriga uma superfície de Fermi quando as interações nas junções são ajustadas
próximo a pontos fixos quirais com quiraliade alternada. Exploramos as propriedades físicas e a estabilidade da fase líquida de
spin quiral contra perturbações de fronteira, utilizando métodos analíticos bem controlados
dentro da teoria efetiva de campo da rede. Além disso, estabelecemos conexões evidentes com o espectro de excitação
derivado das construções de pártons na rede de kagomé.

O soundscape, ou paisagem acústica, é um conceito que tem recebido muita atenção de ecólogos, estudiosos do comportamento animal e urbanistas. O entendimento e a modelagem de medidas do soundscape na área de física é ainda incipiente. A duração dos tempos de silêncio em um soundscape se define usando um microfone e um limiar de intensidade sonora; acima do limiar define-se som, abaixo do limiar define-se o silêncio. Em muitos soundscapes foi observado que a estatística das durações de silêncio não dependem do limiar empregado e seguem uma lei de potência. Nesta dissertação, construímos um modelo nulo para a estatística de silêncios: um microfone é colocado no centro de uma matriz quadrada e emissores sonoros são aleatoriamente sorteados na matriz. Dado um limiar, o som é escutado ou não, dependendo da intensidade sonora que chega ao microfone. Assumindo um decaimento quadrático da intensidade e possuindo todos os emissores a mesma potência, apenas os emissores dentro de um raio crítico são detectados no microfone. Nestas condições, o modelo proposto se assemelha a um experimento de Bernoulli, onde o sucesso consiste na detecção do som, e a falha consiste no som não audível no microfone. A razão entre a área do círculo e da matriz definem a probabilidade de sucesso do experimento de Bernoulli. Além disto, a estatística entre dois sucessos segue uma distribuição geométrica. Simulações computacionais confirmam a distribuição geométrica estabelecida teoricamente. Testes alternativos com potência não constante foram realizados, mas a distribuição observada em simulações continua sendo do tipo exponencial, e não do tipo lei de potência.

Erupções estelares são eventos resultantes da liberação de uma grande quantidade de energia decorrente de variações
das linhas de campo magnético de uma estrela. Esses fenômenos podem ser utilizados como importantes marcadores
observacionais da atividade magnética de estrelas de baixa massa e influenciar também nas condições atmosféricas e biológicas
de planetas em seus arredores. Em estrelas subanãs quentes (sdBs), tais fenômenos são possivelmente causados por eventos
externos à estrela devido a uma interação com as linhas de campo magnético de um par binário. A presente Dissertação de
Mestrado tem por objetivo principal a detecção e caracterização básica de assinaturas de erupções em curvas de luz coletadas
pela missão Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS). Partindo de uma amostra inicial de 924 estrelas pertencentes ao
catálogo de objetos de interesse do TESS (TOIs), observadas nos setores 31 a 40, identificamos potenciais eventos de erupção
em 53 estrelas. Consideramos adicionalmente duas estrelas sdBs previamente estudadas na literatura, para as quais
identificamos nas curvas de luz do TESS eventos de erupção na forma de pulsos magnéticos gigantes. Uma análise estatística
com base no diagrama cor-magnitude da amostra revela a tendência de uma maior ocorrência de erupções e de maior energia
das mesmas em estrelas da sequência principal em comparação com estrelas fora da sequência principal, bem como para
estrelas frias em comparação com estrelas quentes. Estes resultados concordam com o fato de que estrelas da sequência
principal e estrelas frias têm zonas convectivas mais desenvolvidas, e portanto maior atividade magnética do que estrelas
evoluídas ou estrelas quentes. De modo geral, a presente dissertação fornece novos vínculos observacionais para estudos mais
aprofundados sobre a atividade magnética estelar e sobre erupções.

A velocidade da luz desempenha um papel fundamental na física teórica. Qualquer variação (temporal ou espacial) nessa quantidade pode acarretar implicações significativas em toda a física moderna. Diante desse contexto, nesta dissertação, realizamos um teste da constância  temporal da velocidade da luz utilizando medidas oriundas do satélite Planck (mais precisamente, os valores de $\Omega_M$ e $\Omega_b$), da fração de massa do gás de aglomerados de galáxias e dados de SNe Ia. Entretanto, análises cosmológicas via aglomerados de galáxias dependem fortemente da estimativa da massa dessas estruturas.  Nas nossas análises, consideramos três valores diferentes para o fator de calibração de massa ($K$) encontrados na literatura, sendo um deles provenientes das observações do Planck. Encontramos que quando o valor de $K$ utilizado não foi o do satélite Planck, uma possível variação temporal da velocidade da luz foi obtida. Este resultado mostra uma possível tensão entre a constância da velocidade da luz, os valores mais recentes de $\Omega_M$ e $\Omega_b$ e os valores de  $K$ obtidos de forma independente daquele do satélite Planck. 

A proposição da teoria de matéria escura foi um marco na compreensão da estrutura e evolução do Universo. Ao longo da história, observações astronômicas revelaram que a quantidade de matéria visível não é suficiente para explicar a dinâmica das galáxias e as curvas de rotação de galáxias espirais. Isso levou ao surgimento de diferentes teorias de gravitação que procuram fornecer uma explicação para esse fenômeno. Uma das teorias mais proeminentes é a Dinâmica Newtoniana Modificada (MOND), que propõe uma modificação da lei da gravitação de Newton no regime de baixas acelerações). A MOND tem sido amplamente estudada e testada como uma alternativa à hipótese da matéria escura, levantando questões sobre sua validade e limitações. Uma maneira de testar teorias de gravitação, incluindo a MOND, é por meio do estudo de sistemas binários resolvidos espectroscopicamente e astrometricamente, wide binaries. Esses sistemas consistem em duas estrelas que estão suficientemente distantes uma da outra, permitindo que suas órbitas e interações gravitacionais sejam observadas e analisadas. Nesta dissertação, realizou-se um estudo detalhado de wide binaries como um teste para teorias de gravitação, com foco na MOND. Para obter-se um estudo com os melhores dados até o presente momento, utilizou-se dados obtidos pela missão Gaia e pelo espectrógrafo HARPS, que forneceram informações precisas sobre a separação angular, velocidade espacial, velocidade radial, dentre outras propriedades desses sistemas binários. Através da análise desses dados, foram investigadas as implicações das teorias de gravitação, especialmente a MOND, para a dinâmica desses sistemas. As análises cuidadosas das propriedades dos sistemas binários, combinadas com os dados de Gaia e HARPS, permitiram uma avaliação rigorosa das teorias de gravitação e seu desempenho em explicar as observações. Os resultados obtidos, apesar de preliminares, devido a amostra ainda reduzida, proporcionaram informações valiosas sobre a validade da MOND, da teoria de matéria escura e sua capacidade de explicar a dinâmica das wide binaries, assim como o problema análogo das curvas de rotação de galáxias espirais.

O Modelo Padrão da Física de Partículas (MP) constitui um bem-sucedido esquema teórico que reúne todo o conhecimento atual sobre as interações fundamentais da natureza (excepto a gravidade) e a matéria que nos cerca. Seu êxito deve-se a inúmeras previsões teóricas que posteriormente foram corroboradas experimentalmente. Esta dissertação examina cuidadosamente cada um dos elementos essenciais para a sua compreensão, bem como a necessidade de expandir suas fronteiras com o objetivo de solucionar fenômenos ainda sem explicação, em particular o enigma da matéria escura, cuja natureza é desconhecida.

Marés são consequências diretas da interação gravitacional entre corpos celestes. No contexto terrestre, a interação de maré existente no sistema Terra-Lua, é dire-
tamente observada no aumento ou diminuição do nı ́vel oceânico, uma vez que a maior parte da superfı ́cie de nosso planeta é recoberta por água. No entanto, a
descoberta de exoplanetas gigantes gasosos em órbitas muito próximas à suas estrelas hospedeiras (chamados de júpiteres quentes), nos fez questionar quais se-
riam as consequências de marés tão extremas. Nesta dissertação, utilizaremos as equações de evolução das órbitas devido ao efeito de maré (tanto solitáriamente
quanto em conjunto com as equações de freio magnético da estrela) para simular como a presença júpiteres quentes ao redor de estrelas da sequência principal
com massas no intervalo 0.5 M ⊙ < M ⋆ < 1.1 M ⊙ , afetam tanto as órbitas destes planetas quanto a rotação de sua estrela hospedeira.

O estudo da evolução rotacional do Sol e das estrelas do tipo solar é sem dúvidas um dos campos da astrofísica
estelar atualmente em maior evidência. Existem inúmeras questões ainda longe de serem completamente compreendidas, o
que torna a pesquisa nesse campo intensa e dinâmica. Dentre essas questões estão a compreensão dos fenômenos que
influenciam o momento angular das estrelas durante sua formação, ainda na fase da Pré-Sequência Principal; o entendimento
dos mecanismos que atuam nos interiores estelares ao longo da evolução, que acabam por determinar, por exemplo, o perfil
de rotação de corpo sólido observado no Sol; ou quais mecanismos de transporte atuam em estrelas evoluídas, que passam por
profundas mudanças em sua estrutura, e apresentam fenômenos peculiares como o de enriquecimento de lítio e alterações em
diversas abundâncias químicas. Em todos os casos, sabemos que o magnetismo estelar tem um papel de destaque, entretanto,
ainda longe de ser completamente entendido. Nesta tese usamos modelos calculados com o Código de Evolução Estelar de
Toulouse-Genebra (TGEC) para estudar a evolução rotacional de quatro amostras de estrelas do tipo solar, além de revisitar
estudos com estrelas análogas de aglomerados abertos. Utilizamos em nossas análises duas prescrições distintas de freio
magnético, que simulam a perda de momento angular devidos aos ventos estelares. Adicionalmente, também estudamos uma
amostra de estrelas gigantes do tipo solar que são ricas em lítio, investigando a possível relação com o caráter magnético de
algumas dessas estrelas. No que se refere às estrelas da sequência principal, encontramos algumas convergências e algumas
discrepâncias entre os nossos modelos e as amostras estelares estudadas. Descobrimos que a amostra com dados
sismológicos, composta por estrelas de idade intermediária e mais velhas, não está bem restrita para um estudo sobre a
rotação e evolução magnética do Sol. A amostra de estrelas de baixa atividade parece ser afetada por uma diminuição no freio
magnético apesar das diferenças de metalicidade, embora alvos com maior metalicidade pareçam seguir melhor nossos
traçados evolutivos. Por fim, encontramos uma incompatibilidade entre nossos traçados de evolução da rotação e a posição
das estrelas mais jovens. Já com relação às estrelas gigantes ricas em lítio, descobrimos que estrelas anteriormente
classificadas como no ramo das gigantes vermelhas (RGB) podem estar em um estado evolutivo diferente. Além disso,
identificamos que a maioria das estrelas em nossa amostra com detecção de campo magnético superficial mostram
velocidades de rotação pelo menos moderadas, mas mesmo assim, não conseguimos detectar um campo magnético em duas
estrelas com rotação rápida. Por causa de nossa pequena amostra de gigantes magnéticas, é difícil determinar se a presença de
campo magnético de superfície e os fenômenos de enriquecimento de Li em gigantes podem estar de alguma forma ligados.

Nesta tese empregamos uma rede de junções quirais para construir fases topológicas não-abelianas em duas dimensões. Nossa
construção é baseada em pontos fixos de borda de teorias de campo de baixa energia que descrevem junções Y feitas a partir de
modelos críticos de cadeia de spin. Para preparar o terreno, primeiro estudamos uma única junção de cadeias críticas de spin-1
pertencentes à classe de universalidade SU(2)_2, cujo espectro contém excitações fracionárias, incluindo férmions de
Majorana. Nós encontramos que pontos fixos quirais representam pontos especiais de uma linha de transição que separa dois
regimes descritos por condições de contorno aberto. Notavelmente, ao longo desta transição, a junção se comporta como um
circulador de spin ajustável, com sua condutância de spin variando continuamente como função de uma constante de
acoplamento marginal. Em seguida, construímos uma família de líquidos de spin quirais topológicos partindo de uma rede
hexagonal feita de cadeias críticas de spin-S. A fase líquida de spin quiral abriga SU(2)_{k=2S} anyons, originados dos
modelos Wess-Zumino-Witten que descrevem as cadeias de spin da rede. A rede exibe condutâncias Hall de spin e térmica
quantizadas. Ilustramos nossa construção investigando as propriedades topológicas do modelo SU(2)_2. Encontramos que este
modelo tem anyons de Ising emergentes, com spinons que ligam os modos zero de Majorana. Também mostramos que o
estado fundamental desta rede é triplamente degenerado no toro, afirmando seu caráter não-abeliano. Nosso trabalho fornece
uma estrutura analítica controlável para estudar fases topológicas não-abelianas, lançando nova luz sobre a estabilidade dessas
fases em materiais quânticos artificiais.

Neste trabalho, investigamos o impacto de extensões da gravidade em cenários de inflação cósmica, no qual se
considera um campo escalar denominado inflaton, responsável pela expansão acelerada do universo primordial. Em particular,
veremos como tais mudanças afetam o espectro de temperatura da Radiação Cósmica de Fundo, determinado com grande
precisão pelos experimentos mais recentes dedicados a investigá-la. Inicialmente, consideraremos que o inflaton está não-
minimamente acoplado à gravidade, e veremos as previsões do regime inflacionário para dois modelos específicos. O primeiro
é caracterizado pelo potencial β-exponencial, que generaliza o conhecido modelo power-law, cuja forma é motivada pela
inflação em branas; o modelo seguinte surge através de uma realização supersimétrica, usualmente chamado inflação de
Witten-O’Raifeartaigh, pela sua motivação original. Pela realização de uma análise estatística, iremos estabelecer restrições
nos parâmetros cosmológicos, e dos modelos em específico, para determinar alguma preferência dos dados para a presença de
um acoplamento não-mínimo em ambos modelos. A ligação da inflação com o período de reaquecimento também é
investigada em seguida, de forma que buscamos estabelecer a relação entre a duração e temperatura do reaquecimento com as
propriedades do modelo. Escolhendo o modelo de Witten-O’Raifeartaigh, usamos os resultados da análise anterior para
simular a era pós-inflacionária numericamente, que considera os efeitos não-lineares na evolução das flutuações do campo,
amplificadas por um processo de pré-aquecimento. Estas flutuações podem ser responsáveis pela formação de estruturas de
vida longa denominadas oscillons, argumentadas como sendo fontes de ondas gravitacionais primordiais. Finalmente, veremos
a possibilidade de aplicação do cenário β -exponencial a ideia da inflação morna, na qual a dissipação de energia do campo
escalar em radiação é realizada enquanto a inflação acontece, onde este grau de dissipação resulta em um impacto significativo
nas previsões de um dado modelo. Veremos que para o modelo β -exponencial, é possível realizar a concordância entre o
regime forte de dissipação e as condições de swampland, recentemente investigadas na literatura no contexto da inflação
morna.

Resumo: As recentes detecções de ondas gravitacionais de coalescências de binárias pelos interferômetros LIGO e Virgo não
apenas deram origem a uma nova janela de observação para o Universo, mas também reviveram o interesse pelo problema de
dois corpos relativı́stico. Nesta tese, após apresentar a teoria geral das ondas gravitacionais, revisaremos a abordagem de teoria
de campos efetiva dentro da chamada Relatividade Geral Não-Relativı́stica. Nessa construção, as diferentes escalas envolvidas
no problema definem diferentes regiões da dinâmica, com escalas curtas descrevendo a interação conservativa entre os dois
corpos e escalas de longa distância descrevendo os processos de ondas gravitacionais. Em ordens superiores, no entanto,
modos radiativos começam a afetar a dinâmica conservativa do sistema por meio do chamado efeito de cauda.
Em seguida, estudaremos as amplitudes de emissão para a classe de processos não lineares das caudas, que são processos de
ordem G_N^2 , e representam o efeito de espalhamento da radiação gravitacional na curvatura de fundo estática, incluindo não
apenas caudas de massa, mas também as caudas “falhas” devido ao momento angular da fonte. Como mostrado originalmente
em nosso trabalho, algumas dessas amplitudes apresentam anomalias, que são então corretamente compreendidas e corrigidas
com ferramentas de teoria de campos que tem contra-parte direta em métodos tradicionais. Também investigaremos a relação
entre diagramas de emissão e de autoenergia e, em particular, mostraremos que correções aos diagramas anômalos de
autoenergia são necessárias para contabilizar corretamente os termos conservativos que surgem de processos radiativos. A
partir disso, obteremos a contribuição correta para o termo conservativo a 5PN provindo da cauda falha de momento angular
do quadrupolo elétrico, corrigindo resultados anteriores da literatura. Além disso, também calcularemos pela primeira vez as
contribuições conservativas da cauda falha de momento angular para momentos de multipolo arbitrários.
Posteriormente, exploraremos a extensão natural de ordem superior (ordem G_N^3) das caudas de massa, chamadas caudas de
caudas, para multipolos elétricos e magnéticos genéricos. Conforme veremos, encontraremos divergências de longa e curta
distância, que são então corretamente compreendidas e tratadas por meio de técnicas padrões de renormalização. Nesse caso,
somos capazes de ressomar as contribuições logarı́tmicas por meio da integração da equação do grupo de renormalização.
Desta forma, nesta tese, temos extendido a expansão perturbative pós-newtoniana na região de processos particularmente
difı́ceis envolvendo a mistura de modos radiativos e potenciais.

O efeito do aquecimento de nanopartículas magnéticas a partir da aplicação de um campo magnético alternado tem despertado grande interesse na comunidade científica nos últimos anos. Na área biomédica, por exemplo, esse efeito é utilizado na terapia contra o câncer através da hipertermia magnética. No entanto, os fatores que podem influenciar o aquecimento destes materiais ainda não são completamente compreendidos e têm gerado várias discussões sobre o tema, com discrepâncias entre os resultados apresentados na literatura. Embora sistemas superparamagnéticos tenham sido amplamente explorados para aplicações em hipertermia magnética, na maioria dos casos, os efeitos das interações magnéticas entre nanopartículas sobre a eficiência de aquecimento destes materiais são completamente negligenciados. Neste trabalho, propõe-se uma investigação experimental sobre a existência de interações magnéticas entre nanopartículas superparamagnéticas e sua influência sobre a hipertermia magnética. A partir da produção e caracterização estrutural, morfológica, magnética e calorimétrica de nanopartículas de MgFe₂O₄,  γ-Fe₂O₃, ZnFe₂O₄ e CuFe₂O₄ realizou-se uma investigação sistemática das propriedades magnéticas destas amostras e identificaram-se características associadas à existência de interações de troca no sistema. Para este estudo, primeiro foi confirmado que as amostras consistem de nanopartículas de ferritas puras, sem fases secundárias, e com comportamento superparamagnético a temperatura ambiente. No entanto, verificou-se que a resposta magnética destas amostras não é bem descrita pela conhecida função de Langevin, mesmo levando em consideração a distribuição de tamanho das nanopartículas. A fim de compreender as razões para tal desvio do comportamento não interagente de um sistema superparamagnético, a partir das medidas de magnetização de equílibrio e dinâmica, considerou-se uma abordagem téorica baseada numa aproximação de campo médio de Weiss modificada, a qual foi utilizada para descrever a natureza das interações presentes nas amostras. A partir dos resultados, encontraram-se valores positivos para o parâmetro θ associado ao campo médio, que é diretamente relacionado com as interações dentro do sistema. Este resultado sugere a existência de efeitos magnetizantes devido a interações no sistema, que, segundo a teoria do campo médio de Weiss, são impressões digitais da presença de forças de troca entre as nanopartículas. Além disso, mostrou-se que a susceptibilidade inicial de equilíbrio e o tempo de relaxação são fortemente afetados por tais interações, influenciando diretamente na taxa de perda específica (SLP), parâmetro chave no contexto da hipertermia magnética

Atualmente, é cada vez mais necessário o desenvolvimento de fontes de energia limpa, assim como dispositivos eletrônicos
energeticamente mais econômicos. Neste contexto, o Efeito Nernst Anômalo (ANE) reúne atrativos para possíveis aplicações
em sistemas integrados energeticamente e_cientes e sustentáveis. Este trabalho apresenta uma proposta de aplicabilidade de
propriedades sensoriais térmicas da liga Titânio-Cobre (TiCu) integradas em sistemas ferromagnéticos nanoestruturado para o
estudo do Efeito Nernst Anômalo. Para esta finalidade, produzimos e investigamos a aptidão de filmes finos de
Ti1−xCux para atuarem como sensores de temperatura baseados na variação da resistência elétrica (sensores RTD). Utilizamos a
técnica magnetron sputerring para depositar filmes Ti1−xCux em três composições: Ti0.74Cu0.26, Ti0.70Cu0.30 e Ti0.54Cu0.46.
Testamos o desempenho dos filmes Ti1−xCux produzidos como potencial sensor de temperatura por meio de protocolos de
variação de temperatura no intervalo entre 35 a 110°C. Entre as composições produzidas, o filme Ti0.70Cu0.30 apresentou os
resultados mais promissores. O filme Ti0.70Cu0.30 apresentou linearidade e estabilidade na resposta termorresistiva,
assim como ótima sensibilidade térmica, quantificada pelo coeficiente TCR (α). O α obtido para o filme Ti0.70Cu0.30 foi de
−1.99 × 10−3°C−1. Integramos o filme Ti0.70Cu0.30 em uma estrutura multicamadas ferromagnética TiCu/Isolante/NiFe, e
comparamos com uma estrutura TiCu/NiFe para estudar a influência da camada isolante, em especial no comportamento
magnético. Como material isolante utilizamos o Kapton. Ambas amostras apresentaram comportamento magnético macio,
caracterizado por baixos valores de campo coercivo (Hc) e campo de saturação (Hs). A presença da camada isolante
influenciou para uma ligeira diferença na coercividade das estruturas multicamadas, para TiCu/Isolante/NiFe Hc ≈ 5 Oe e para
TiCu/NiFe Hc ≈ 9 Oe, devido à flexibilidade da superfície do Kapton acomodar melhor as partículas durante o processo de
deposição. Porém, na prática, o comportamento magnético das duas estruturas é semelhante. Investigamos o Efeito Nernst
Anômalo por meio da tensão VANE, utilizando três valores de para gradiente de temperatura aplicado ∇T. A tensão VANE das
amostras apresentou comportamento macio em função do campo magnético, com baixa coercividade e campo de saturação,
assim como no comportamento magnético. O sensor TiCu foi capaz de captar as variações de temperatura durante todas as
etapas do processo de medição da tensão VANE em ambas as amostras para os três valores de ∇T. Calculamos o Coeficiente
Nernst Anômalo (SN) para amostra TiCu/Isolante/NiFe, onde obtivemos SN = 0.60 μV/K , e para amostra TiCu/NiFe, SN =
0.46 μV/K . Esses valores estão em acordo com valores de SN reportados na literatura para estruturas de monocamadas de NiFe
em temperatura ambiente. Logo, o filme Ti0.70Cu0.30 é um excelente candidato para atuar como sensor de temperatura do tipo
RTD, com potencial para de aplicabilidade em diferentes tipos de sistemas.

O modelo ΛCDM, também conhecido como modelo de concordância da Cosmologia,
é o melhor para descrever as diferentes fases da evolução do universo e está de acordo
com a maioria dos dados observacionais. No entanto, em anos recentes, diversos problemas
emergiram e tem desafiado tal modelo. Para explicar algumas dessas deficiências no
modelo padrão, muitos modelos alternativos foram propostos, como: adição de novos
fluidos dinâmicos modelados por diferentes campos, modificações da relatividade geral de
Einstein, etc. Ao mesmo tempo, modificações mais profundas na física padrão, como a
possibilidade de variação de constantes fundamentais, também tem sido exploradas. Nesta
tese, utilizando os dados observacionais mais recentes, testamos possíveis desvios da teoria
da relatividade geral, bem como em possíveis variações temporais da velocidade da luz.
Como resultados, não obtivemos desvios da física padrão. Nossos resultados, de forma geral,
corroboram a física padrão, porém, vínculos mais restritivos devem ser colocados no futuro
com melhores dados observacionais.

Inversão da forma de onda completa (FWI) é uma técnica de alta resolução que usa toda informação advinda de
ondas sísmicas para descrever a estrutura física do interior da terra através da estimação de uma coleção de modelos de
subsuperfície. Monte Carlo Hamiltoniano (HMC) tem adquirido muita atenção por resolver problemas de inversão sísmica
evitando o comportamento de caminhada aleatória. Neste trabalho, investigamos a viabilidade em usar este método no
problema da FWI usando a aproximação de onda acústica. Consideramos como laboratório dois modelos sintéticos de
velocidade em diferentes cenários de variância dos dados. Os resultados sugerem que o processo de inversão é fortemente
dependente da variância dos dados e da escolha da matriz de massa, que nos leva a concluir que mais esforços são necessários
para aplicações utilizando dados sísmicos reais.

O sucesso da Relatividade Geral em descrever fenômenos gravitacionais é inquestionável. Apesar disso, existem problemas conceituais na Relatividade Geral, como a presença de singularidades em soluções da equação de Einstein, energia e matéria escura além do fato da teoria ser não renormalizável o que impossibilita a sua quantização de maneira convencional. Uma forma de tentar contornar esses problemas é recorrer as chamadas teorias de gravitação modificada.  No âmbito deste trabalho iremos focar o nosso estudo no modelo de gravitação quadrática que vem recebendo atenção devido a sua aplicação no contexto da gravitação quântica por se tratar de uma teoria renormalizável. Após uma breve revisão da teoria de ondas gravitacionais na Relatividade Geral, explora-se a gravitação proposta. As equações de campo da gravidade quadrática são deduzidas, linearizadas, e em seguida, estuda-se soluções destas equações. Além disso, é feito um estudo detalhado dos graus de liberdade nesta teoria de gravitação. Também é feita uma análise da emissão de ondas gravitacionais por sistemas binários de buracos negros pontuais e em particular, estudamos a dinâmica orbital e a forma de onda que seria observada por um detector. Por fim, comparamos os resultados com a Relatividade Geral e obtemos vínculos nos parâmetros da teoria.

Right-handed neutrinos appear in several extensions beyond the Standard Model, specially in connection to neutrino masses.
Motivated by this, we present a model of right-handed neutrino dark matter that interacts with Standard Model particles
through a new gauge symmetry as well as via mass mixing between the new vector field and the Z boson, and investigate
different production mechanisms. We derive the dark matter relic density in the Standard Cosmological Model, when the
Hubble rate is faster than usual, when dark matter decouples in a matter domination epoch, and when it decouples in a
radiation domination regime, which is then followed by a matter domination era. The direct detection rate features a
spin-independent but velocity suppressed operators, as well as a spin-dependent operator when the mass mixing is correctly
accounted for. We put all these results into perspective with existing flavor physics, atomic parity violation, and collider
bounds. Lastly, we outline the region of parameter space in which a weak scale right-handed neutrino dark matter stands as a
viable dark matter candidate.

A demanda energética mundial cresce ano após ano e devido aos impactos ambientais causados pelo consumo dos
combustíveis fósseis é urgente a procura por fontes de energia sustentáveis. O hidrogênio é um ótimo candidato a esse posto,
mas a sua produção em larga escala ainda enfrenta algumas adversidades. A forma mais limpa de se produzir esse combustível
é a partir da eletrólise da água, que ocorre através de duas semirreações, a reação de evolução do hidrogênio (HER) e a reação
de evolução do oxigênio (OER). Essa segunda apresenta uma cinética mais lenta, o que torna o processo total pouco efíciente.
Dessa maneira a escolha de catalisadores é importante, entretanto, os catalisadores mais comuns hoje em dia se baseiam em
materiais raros e consequentemente, mais caros, como a Pt e o Ru. Nesse contexto é necessário a busca por catalizadores de
materiais mais baratos. Sendo assim, esse trabalho se dedica a síntese e a análise de propriedades físicas e eletroquímicas de
nanocompósitos de Fe-W e Fe-Mo visando a aplicação na catálise de OER. Os nanocompósitos foram produzidos pelo método
sol-gel, suas caracterizações estruturais foram realizadas através da difração de raios-X (DRX), suas propriedades magnéticas
estudadas pela magnetometria de amostra vibrante (VSM) e pela espectroscopia Mössbauer (MS), e suas especifícidades
eletroquímicas analisadas por meio da voltametria de varredura linear (LSV), área eletroquimicamente ativa (ECSA) e
espectroscopia de impedência eletroquímica (EIS). Como resultado foram obtidos um nanocompósito contendo duas fases
distintas, Fe e Fe6W6C, e um outro compósito que apresentou Fe, Mo e possivelmente uma liga não homogênea desses dois
metais. As caracterizações magnéticas apontaram para materiais ferromagnéticos macios, com baixo campo remanente e
coercivo. Já as medidas eletroquímicas mostraram-se promissoras pois ambos os compósitos apresentaram valores de
sobrepotencial classifícados como ideais e muito próximos do RuO2 na eletrólise em meio alcalino.

Anyons abelianos são estados de muitos-corpos de elétrons caracterizados por uma fase de permutação entre 0 e π. A generalização não abeliana deste conceito foi proposta por Kitaev a fazer computadores quânticos tolerantes a erros. Para anyons não abelianos, os operadores de permutação faseada dão origem a representações matriciais do grupo de permutação, entre elas os grupos de tranças. Teoria de Nós e o Grupo de Tranças têm todas as ferramentas necessárias para construir circuitos quânticos de tranças. Aproveitando as tecnologias existentes de estudo de propriedades de transporte de sistemas interagentes, utilizamos o formalismo da matriz T para analisar modelos de matrizes T aleatórias e de matrizes R aleatórias como circuitos de tranças aleatórias. Uma atenção especial é dada ao modelo de percolação de Chalker-Coddington e abordagens de renormalização que se baseiam em resolver sistemas de equações lineares ou realizar contrações tensoriais. Como exemplo simples, introduzimos um modelo de trança aleatória quase-1D em representação polinomial e analisamos sua distribuição de probabilidade de transmissão.

Existem diversos estudos relacionados à presença de disco de detritos com a metalicidade, rotação e idade das
estrelas. Entretanto, ainda é pouco conhecido na literatura a relação entre a presença de disco de detritos com a zona de
habitabilidade circunstelar e como a faixa da zona de habitabilidade afeta o disco. Para a realização deste trabalho,
selecionamos o catálogo principal de (Cotten e Song 2016), este catálogo contém 507 estrelas apresentando potencial excesso
infravermelho, sem ambiguidades, a partir de observações realizadas com o satélite WISE.
Para um melhor entendimento do perfil das estrelas presente no catálogo foi construído o Cor-Magnitude GAIA, baseado nas
metodologias de (Messias et al. 2022) e (Gordon et al. 2021), para a mostra do trabalho. Verificamos neste diagrama que
apenas 171 estrelas pertencem à Sequência Principal, essa seleção foi feita devido ao estágio evolutivo das estrelas, é
suscetível de importantes vieses, que podem influenciar nos resultados obtidos. Já com a amostra de estrelas da Sequência
Principal foi aplicado o modelo de (Kopparapu et al. 2014) para o cálculo das Zonas de habitabilidade Circunstelar. Como este
modelo tem o limite de temperatura de 2700K a 7200K, apenas 83 estrelas estão dentro do limite abordado. Com o cálculo da
distância da zona de habitabilidade foi possível separar a amostra em 3 pequenos grupos: as estrelas que possuem o raio do
disco de detritos maior do que o raio externo da ZH conservativa; as estrelas que possuem o raio do disco de detritos no
interior da ZH conservativa; as estrelas que possuem o raio do disco de detritos menor do que o raio interno da ZH
conservativa. Por fim, comparamos nossos resultados com o raio médio do cinturão de asteroides com o intuito de observar
sistemas com a arquitetura parecidas com a solar.

Propomos uma metodologia eficiente para a inversão da forma completa de onda orientado a uma área alvo através do
método Patched Green’s Function-(PGF). O método consiste em separar o modelo de velocidade em duas regiões de
interesses, regiões “externa” e “alvo”. Ao expressar o sistema dessa maneira, os cálculos de propagação de ondas que
antes envolveriam uma matriz muito grande pode ser feito considerando matrizes menores. Além disso, abordamos uma
situação na qual os dados observados são contaminados com ruídos. Nesse cenário, formulamos a FWI baseada na
maximização da estatística de Reney em conjunto com o método PGF, construímos uma função objetivo robusta nesse
cenário ruidoso. Os resultados numéricos mostraram que a FWI orientado a área alvo baseada na metodologia PGF
apresenta resultados satisfatórios relacionados ao tempo computacional e, os resultados relacionados com a FWI
baseada na estatística de Reney com o método PGF, apresentam resultados relevantes na inversão de dados com ruídos,
especialmente não-Gaussianos. A principal vantagem do método PGF é poder modificar os parâmetros do alvo
continuamente em cada interação até produzir o resultado ideal, vale frisar que o método PGF é matematicamente exato
e não envolve aproximações, melhorando assim a custo computacional sem comprometer a precisão, já a robustez da
FWI baseada na estatística de Reney a dados com ruídos não-Gaussianos, pode estar relacionado ao índice entropico,
especialmente para o valor de α→2/3.

Sistemas magnéticos nanométricos, como ferritas, perovskitas e estruturas núcleo@casca, são um grupo de materiais promissores, devido ao seu vasto potencial tecnológico e a possibilidade de avanço na compreensão da física fundamental relacionada aos materiais em nanoescala. Levando isso em consideração, sintetizamos nanopartículas núcleo@casca CoFe₂O₄@BiFeO₃ por um método de coprecipitação adaptado e investigamos sistematicamente as propriedades estruturais, morfológicas e magnéticas desse sistema nanoestruturado. Através da caracterização estrutural e morfológica, demonstramos a obtenção de nanoestruturas núcleo@casca com fases puras. Realizando uma ampla análise magnética experimental, avaliamos a resposta magnética para as fases precursoras, bem como para a nanoestrutura núcleo@casca. Para este último, identificamos as impressões digitais do comportamento da cintura de vespa e o efeito “exchange bias'', revelando o acoplamento de troca entre as fases que ocorrem na interface. Além disso, revelamos que o acoplamento de troca entre núcleo e casca é fortemente afetado por um comportamento de vidro de spin surgido do distúrbio de spin nas nanopartículas núcleo@casca CoFe₂O₄@BiFeO₃. Afinal, nossas descobertas nos permitem colocar os procedimentos utilizados levando em consideração os processos de coprecipitação adaptado e calcinação como uma rota viável para a produção de nanoestruturas núcleo@casca de alta qualidade. Contudo, para não ficar preso a um único método, amostras núcleo@casca CoFe₂O₄@BiFeO₃ com três tamanhos de núcleo e seus precursores foram sintetizadas através da síntese hidrotermal. Esse segundo conjunto de amostras também demonstrou resultados promissores, pois o material obtido apresentou fases puras para todas as amostras e fortes indícios de acoplamento magnético entre as fases que compõem o núcleo e a casca, apontando grande eficiência do método hidrotérmico.

Aglomerados estelares fornecem informações cruciais, desde sobre as origens estelares até sobre a estrutura da Via Láctea, ou
mesmo para testes de Fı́sica fundamental. Em particular, Messier 67 (M67) é um importante aglomerado aberto por ter
metalicidade e idade semelhantes às do Sol. Apresentamos um estudo observacional dos fenômenos que podem afetar as
medidas de velocidade radial (VR) de estrelas pertencentes a M67, assim resolvendo informações sobre a cinemática do
aglomerado e realizando um teste único da Teoria da Relatividade Geral. Com base em técnica recente, a diferença entre duas
medidas independentes de VR, espectroscópicas e astrométricas, de estrelas pertencentes a um dado aglomerado, permite
detectar empiricamente, por exemplo, o movimento global do aglomerado e o desvio gravitacional para o vermelho previsto
pela Relatividade Geral. As medidas espectroscópicas e astrométricas de VR foram obtidas dos arquivos públicos do
espectrômetro HARPS e do satélite Gaia, respectivamente. Duas amostras iniciais, de 1278 e 144 estrelas, foram
criteriosamente selecionadas, resultando em uma amostra final de 74 estrelas. Detectamos quantitativamente o desvio
gravitacional para o vermelho (GR) em M67, dando um novo suporte à Teoria da Relatividade Geral. Também detectamos
pela primeira vez um movimento rotacional (ou de cisalhamento) aparente em M67, com gradiente de rotação de ~ 66 m/s/pc.
Com estes resultados, um novo banco de dados com valores de RV representando medições livres de efeitos são fornecidos
como subproduto desta tese. Finalmente, calculamos, a partir de novos dados, uma massa de virial de 1980 +/- 100 M e um
raio de maré de 14,2 +/- 0,3 pc para M67, em acordo com a literatura. De modo geral, a determinação empı́rica da rotação do
aglomerado é de grande utilidade para o estudo cinemático tanto do aglomerado em si, quanto de sua relação com a estrutura
da Via Láctea. Além disso, o presente estudo contribui com o preenchimento de uma lacuna entre os testes da Teoria da
Relatividade Geral, visto que a teoria foi pouco testada em ambientes estelares.

O estudo de materiais nanoestruturados, mais especificamente, sistemas de nanopartículas magnéticas, se trata de um dos temas que desafiam a comunidade científica mundial. Tais sistemas, além de poderem apresentar propriedades muito interessantes do ponto da vista da Física básica, como por exemplo, superparamagnetismo, superferromagnetismo e super vidro de spin, despertam grande interesse multidisciplinar devido ao seu imenso potencial em aplicações nanotecnológicas e biotecnológicas. Em particular, aplicações biomédicas como terapias por hipertermia magnética, exigem a utilização de nanopartículas de dimensões drasticamente reduzidas sob ação de campos magnéticos alternados de baixas amplitudes. Neste contexto, a chamada Teoria de Resposta Linear ganha enorme relevância, uma vez que esta teoria se apresenta como uma excelente alternativa para a descrição de processos no regime de baixos campos. Além disso, parâmetros fundamentais de sistemas magnéticos que são de extrema importância para a maximização da eficiência de nanopartículas em aplicações médicas e tecnológicas, como é o caso da susceptibilidade magnética, são obtidos dentro dos limites de validade desta teoria. Desta forma, nesta tese investigamos a existência de limites e desigualdade fundamentais em processos magnéticos nos quais sistemas de nanopartículas estejam sob ação de campos magnéticos de baixas amplitudes, isto é, em processos nos quais a Teoria de Resposta Linear se mostre válida. Primeiramente, considerando processos magnéticos no equilíbrio termodinâmico, encontramos desigualdades associadas à susceptibilidade magnética de equilíbrio, magnetização de saturação e constante efetiva de anisotropia em sistemas de nanopartículas magnéticas bloqueadas. Por meio de uma avaliação experimental, utilizando-se de uma amostra de nanopartículas de hexaferrita de bário (BaFe12O19), verificamos que tais desigualdades, de fato, não são violadas. Ainda no contexto de processos no equilíbrio, mostramos que a desigualdade encontrada para a susceptibilidade em nanopartículas bloqueadas deve ser válida, também, para sistemas superparamagnéticos não interagentes. Por meio da avaliação dos resultados experimentais obtidos em sistemas superparamagnéticos de magnetita (Fe3O4), ferrita da magnésio (MgFe2O4) e ferrita de zinco (ZnFe2O4), verificamos que tal desigualdade é violada em todos os casos, fato que acreditamos se tratar de uma assinatura da existência de correlações mediadas por forças de troca entre as nanopartículas

dentro dos sistemas. A seguir, considerando processos dinâmicos, obtemos também desigualdades associadas às componentes real e imaginária da susceptibilidade dinâmica além do limite de potência que pode ser gerada por meio da interação de campos magnéticos alternados com sistemas de nanopartículas superparamagnéticas não interagentes. De forma a avaliarmos a validade de nossa abordagem teórica, também, para processos magnetodinâmicos, realizamos procedimentos calorimétricos por efeito de campo magnético alternado utilizando as mesmas amostras superparamagnéticas consideradas nos processos no equilíbrio e verificamos a concordância dos resultados experimentais com nossas expectativas teóricas. Em suma, nesta tese demonstramos, de forma inequívoca, a existência de desigualdades fundamentais que limitam o comportamento de sistemas de nanopartículas não interagentes magneticamente bloqueadas e superparamagnéticas além das implicações de suas violações. Tais resultados se apresentam como promissoras ferramentas para a maximização da eficiência de nanopartículas magnéticas em aplicações biotecnológicas e biomédicas uma vez que elucidam os reais impactos de efeitos que ainda são pouco entendidos na literatura, como é o caso do efeito das interações inter-partículas em processos magnéticos.

A hexaferrita de bário tipo M (BaFe₁₂O₁₉), óxido de ferro de geometria hexagonal, é um material que desempenha um importante papel tecnológico em aplicações como ímãs permanente, dispositivos de micro-ondas e gravação magnética. Neste trabalho, estudamos a influência de duas abordagens experimentais usadas para o melhoramento do produto energético máximo, (BH)_max, da hexaferrita de bário: a dopagem com lantânio (La) e cobalto (Co), e o acoplamento de fases magnéticas. Na primeira, produzimos amostras de hexaferrita de bário, por meio do método de Reação por Coordenação Iônica (RCI), dopadas com uma quantidade fixa de La e uma quantidade variável de cobalto, Ba_0,7La_0,3Fe_12−xCo_xO₁₉, x = (0,0, 0,25, 0,50, 0,75 e 1,0). Na segunda, através do processo poliol, revestimos amostras de hexaferrita de bário pura e livre de impurezas (obtidas também pelo método RCI) com nanopartículas superparamagnéticas de ferrita de cobalto (CoFe₂O₄), obtendo nanocompósitos acoplados de BaFe₁₂O₁₉/CoFe₂O₄ com diferentes proporções.Em seguida, essas amostras foram submetidas a um processo redutivo em atmosfera de hidrogênio, onde houve uma redução parcial da ferrita de cobalto, dando origem a um novo nanocompósito do tipo BaFe₁₂O₁₉/CoFe₂O₄@CoFe₂. Essas amostras foram caracterizadas pelo emprego da difratometria de raios-X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia eletrônica de transmissão (MET), magnetometria de amostra vibrante (MAV), em função do campo magnético e da temperatura e espectroscopia Mössbauer. Na primeira abordagem, as medidas de DRX mostraram a presença de uma pequena quantidade de α-Fe₂O₃ nas amostras dopadas. As imagens MEV revelaram uma morfologia do tipo nanobastonete, de tamanho menor que o limite crítico para partículas monodomínio. As propriedades magnéticas otimizadas foram alcançadas para a amostra com concentração de Co x = 0,25. Além disso, esta amostra apresentou o valor mais alto de (BH)_maxde 6,98 kJ/m³ (0,877 MGOe), que corresponde a uma melhora significativa de 8% em relação a amostra pura. Para a segunda abordagem, as análises de DRX revelaram a presença de duas fases, BaFe₁₂O₁₉ e CoFe₂O₄, para os nanocompósitos como preparados, e de três fases, BaFe₁₂O₁₉, CoFe₂O₄ e CoFe₂, para os nanocompósitos após a redução. As micrografias MET mostraram que as diferentes fases estão acopladas estruturalmente. Medidas de magnetização (M_r) e desmagnetização remanente (M_d) foram realizadas em temperatura ambiente. Através de M_re M_dfoi possível fazer os plots de Henkel e δm dos nanocompósitos que forneceu informações sobre a natureza das interações entre as fases e sobre o comportamento magnético. Detectamos um acoplamento do tipo exchange-spring entre as fases dos nanocompósitos.

A descoberta do grafeno e de suas propriedades excepcionais vem motivando pesquisas a respeito de materiais bidimensionais (2D) há mais de uma década. Diversos outros materiais 2D foram descobertos desde então com propriedades diversas, como o nitreto de boro hexagonal (h-BN). Mais recentemente, materiais bidimensionais têm sido combinados em estruturas híbridas, levando a criação de sólidos com propriedades ajustáveis. Neste documento, as propriedades mecânicas de nanoestruturas híbridas de grafeno e de h-BN foram investigadas utilizando dinâmica molecular clássica. Dois tipos de arranjos foram considerados: (i) folhas quadradas de grafeno contendo domínios de h-BN circulares e hexagonais e (ii) folhas quadradas de h-BN contendo domínios de grafeno circulares, hexagonais, triangulares e duplo triangulares. Os resultados obtidos aqui mostram que para os dois tipos de estruturas, o módulo de Young da estrutura híbrida depende essencialmente da fração de h-BN e de grafeno na estrutura, com o módulo de Young decrescendo linearmente a medida que a concentração de h-BN aumenta em (i) e crescente com aumento de grafeno em (ii). Foi analisado também a evolução temporal da fratura e da concentração de tensão durante as simulações. Desta análise concluimos que a fratura sempre se inicia na região de interface entre o grafeno e o h-BN, porque foi constatado que as ligações B-C e C-N são mais fracas do que as ligações C-C e B-N. Finalmente, observamos para os dois tipos de arranjos que as propriedades mecânicas das estruturas híbridas não são alteradas quando o comprimento da folha e o diâmetro dos domínios são aumentados proporcionalmente. Isto indica que nossos resultados podem ser válidos para estruturas bem maiores do que as testadas aqui, como as que são sintetizadas experimentalmente.

Diferentes missões espaciais estão revolucionando nosso entendimento sobre a variabilidade estelar, revelando uma nova visão de fenômenos dinâmicos associados às estrelas em diferentes regiões do diagrama HR. Além disso, ambientes com estrelas hospedeiras de planetas têm se mostrado laboratórios complexos e primordiais para a compreensão das relações estrela-planeta, onde muitas das informações sobre essa interação são reveladas pelo comportamento fotométrico da estrela incluindo rotação, pulsação e eventos transientes. A rotação é um parâmetro que pode ser caracterizado pela detecção de manchas na superfície da estrela e desempenha, de fato, um papel importante no controle da evolução estelar e num potencial cenário de habitabilidade planetária. Neste sentido, o estudo de periodicidades em estrelas com planetas, a partir de observações fotométricas, como aquelas associadas às missões KEPLER e TESS, abre novas perspectivas para o estudo de diferentes propriedades estelares incluindo a rotação e a atividade magnética. Neste trabalho, realizamos uma busca sobre assinaturas de variabilidade fotométrica nas curvas de luz de 2215 estrelas TOI's (Tess Objects of Interest) com planetas descobertos pelo telescópio TESS, via trânsito planetário. Para os objetos com clara modulação fotométrica, determinamos suas periodicidades aplicando as técnicas BLS, FFT, Lomb-Scargle e Wavelet. Os resultados dessa análise estão descritos em Canto et al. (2020), onde, do total de 2215 estrelas, encontramos 289 TOI's com assinatura de rotação, 13 TOI's com assinatura de pulsação subdividas em 5 classes diferentes, 316 TOI's com variabilidade ambígua, 1586 TOI's com baixa razão sinal-ruído e 11 TOI's binárias eclipsantes. Estudamos a distribuição P_orb / P_rot × P_orb das estrelas com assinatura de rotação e identificamos uma possível sincronicidade entre o período rotacional e a órbita do planeta mais interno para algumas delas. Além disso, nesta subamostra encontramos 30 estrelas que apresentam eventos de erupções, fenômeno de grande importância no estudo da habitabilidade planetária, pois são eventos que podem impactar no desenvolvimento e continuidade da atividade biológica. Do mesmo modo, recentes estudos sobre as estrelas pulsantes mostraram que o carbono, um dos elementos fundamentais para existência da vida, pode estar sendo lançado para o meio interestelar através destas variáveis, o que torna a nossa subamostra de 13 TOI's mais interessante já que são alvos com potenciais planetas. Por fim, fizemos uma sólida caracterização do estado evolutivo da amostra estelar analisada, a partir de um Diagrama Cor-Magnitude com dados do GAIA, e identificamos 1511 estrelas como sendo prováveis membros da Sequência Principal (SP) e 546 estrelas evoluídas, o que nos revela que a distribuição da nossa amostra é predominantemente da SP, incluindo as estrelas com assinatura de rotação.

Apesar de serem as estrelas mais abundantes na Galáxia, as anãs M configuram entre os objetos menos conhecidos em termos de suas propriedades físicas, sobretudo no que concerne à atividade magnética e ao mecanismo de dínamo. Assim, faz- se necessário um amplo estudo sobre diferentes diagnósticos de atividade e suas relações com a rotação estelar. Neste trabalho realizamos um survey espectroscópico de 122 anãs M presentes na Southern Continuous Viewing Zone (CVZ) da missão espacial TESS, a partir de observações com os telescópios Gemini e SOAR. Obtivemos pelo menos um espectro óptico para

cada estrela, com R ≈ 2000, a partir dos quais medimos a emissão cromosférica na linha de Hα. Nossa amostra possui 21 estrelas com medidas de períodos de rotação (������������ ), dos quais 12 foram determinados neste trabalho a partir das curvas de luz TESS. A fração ativa das estrelas de nossa amostra é consistente com o esperado para anãs M de campo, confirmando que estrelas de tipo espectral tardio em geral permanecem ativas por mais tempo que as estrelas de tipo precoce. Duas estrelas apresentaram rotação suficiente para serem consideradas magneticamente saturadas, embora se encontrem em níveis de atividade abaixo da região de saturação no diagrama rotação-atividade, indicando a possibilidade de anãs M com períodos

curtos também apresentarem inatividade em Hα. Também analisamos uma amostra de 1788 anãs M de campo das missões Kepler e K2, para as quais investigamos as distribuições de ������������ e do índice de atividade fotométrica ������ℎ, associado ao desvio padrão da curva de luz, utilizando diagramas cor-magnitude com dados precisos de distância e magnitude provenientes da missão Gaia. Notamos que as estrelas com os maiores valores de ������ℎ na amostra (≳ 10000 ppm) são em geral muito jovens,

com idades isocronais ≤ 50 Mega-anos. Comparamos o índice fotométrico com indicadores canônicos de atividade cromosférica e coronal no sentido de validá-lo como proxy para a atividade magnética em estrelas de baixa massa. Com base neste índice também estudamos o diagrama rotação-atividade, levando em consideração a transição para estrelas totalmente

convectivas (≈ 0.35 ���⊙), onde notamos a mesma distribuição entre essas estrelas e aquelas parcialmente convectivas em ambos os regimes saturado e não-saturado, sugerindo um comportamento de dínamo semelhante ao de tipo solar, mesmo para estrelas

sem a presença de uma tacoclina.

Um líquido quântico de spin é uma fase magnética da matéria que é notável pelo seu emaranhamento de longo
alcance nos estados fundamentais e excitações fracionalizadas. Um líquido quântico de spin é realizado no modelo de spin meio de Kitaev na rede hexagonal. Sob aplicação de um campo magnético, tem-se uma transição de fase topológica para uma fase com um gap de energia no interior do material e férmions de Majorana quirais na borda. Entretanto, experimentos recentes de ressonância magnética nuclear indicam a existência de excitações sem gap de energia nessa fase, indicada pela dependência cúbica na temperatura na taxa de relaxação spin-rede em baixas temperaturas. Nesse trabalho, eu proponho um mecanismo para explicar esse resultado experimental. Eu utilizei a localização de modos de Majorana quiral em defeitos para explicar a presença de modos sem gap no interior do material. Tratando a interação entre os modos quirais nos defeitos por meio de aproximação de campo médio, eu encontrei que esses modos continuam sem gap quando a interação mais fraca que um valor crítico dependente do campo magnético. Usei a teoria efetiva de baixas energias para calcular a taxa de relaxação spin-rede e
encontrei um valor que concorda com o resultado experimental.

Existe um crescente interesse no impacto dos campos elétricos gerados no cérebro. As correntes iônicas transmembranas originam campos elétricos no espaço extracelular e são capazes de afetar neurônios próximos, fenômeno chamado de comunicação efática. No presente trabalho, o modelo Integra-e-Dispara Quadrático foi adaptado para incluir o comportamento de acoplamento efático e seus resultados foram comparados aos resultados empíricos. Para tanto, as ferramentas de análise foram divididas de acordo com o regime de atividade neuronal. Para o regime sublimiar, a estatística circular foi utilizada para descrever as diferenças de fase entre o sinal de estímulo e a resposta da membrana modelada; No regime supralimiar, o Vetor de População e o Spike Field Coherence foram utilizados para estimar preferências de fase e a intensidade do acoplamento entre o estímulo e os Potenciais de Ação do modelo. A diferença de fase sublimiar se mostrou sensível ao tempo característico de resposta da membrana, assim como a frequência do estímulo dado ao modelo. Por outro lado, a intensidade do acoplamento entre Potenciais de Ação e estímulo, se mostrou sensível a intensidade do ruído adicionado no sinal de estímulo e também a frequência de estímulo. Já a fase preferencial dos Potenciais de Ação são sensíveis, segundo o modelo, apenas a frequência de estímulo. Tais resultados são condizentes com os resultados observados em experimentos empíricos de acoplamento efático neuronal. Observou-se que o modelo Integra-e-Dispara Quadrático com acoplamento efático é capaz de modelar com sucesso esta comunicação neuronal. Assim, o modelo possibilita a busca de novos estudos sobre a importância fisiológica do acoplamento efático no cérebro, incluindo implicações significativas em nossa compreensão do processamento cerebral para a neurociência.

A hipótese do cérebro entrópico afirma que importantes parâmetros funcionais devem exibir aumento de entropia durante
estados cerebrais induzidos por psicodélicos. Essa hipótese ganhou considerável suporte ao longo dos últimos anos,
particularmente via limiarização de matrizes de correlação de Pearson de redes de conectividade funcional. Entretanto, o
procedimento de limiarização tem suas desvantagens, principalmente sua arbitrariedade na seleção do valor limiar. Neste
trabalho, propomos um método de estimativa de entropia completamente objetivo e independente de limiar. Seja R uma matriz
de correlação de Pearson genérica N×N. Definimos ρ = R/N e provamos que ρ satisfaz as condições necessárias para um
operador densidade. Portanto, a entropia de von Neumann S = –tr(ρlnρ) pode ser diretamente calculada a partir da matriz de
Pearson. Em seguida, calculamos a entropia de correlações funcionais do cérebro humano. Consistente com a hipótese do
cérebro entrópico, encontramos que a entropia aumenta durante os efeitos agudos da bebida psicodélica indígena ayahuasca.

O imageamento da subsuperfície é um tema central na exploração sísmica e, consequentemente, um tópico de grande interesse econômico. Em geral, o processo de inversão de dados sísmicos é empregado para estimar os parâmetros físicos da subsuperfície. Em aplicações geofísicas, a inversão sísmica é geralmente formulada como um problema de otimização que visa minimizar a diferença entre os dados modelados e observados através da lei Gaussiana dos erros, que está intimamente ligada à mecânica estatística de Boltzmann-Gibbs. Nesta abordagem, os erros são assumidos a serem distribuídos de acordo com uma distribuição Gaussiana. No entanto, na prática, especialmente em problemas não-lineares, os erros raramente são Gaussianos e,
portanto, esta abordagem pode falhar na reconstrução de modelos físicos, especialmente quando há valores discrepantes (outliers) no conjunto de dados. Portanto, as leis de erros determinadas por estatísticas não-Gaussianas são essenciais para uma inversão sísmica robusta. Desta forma, apresentamos neste trabalho novas metodologias para execução de inversões sísmicas baseadas em estatísticas não-Gaussianas. Em particular, as estatísticas generalizadas de Tsallis e Kaniadakis são consideradas para solucionar um problema desafiador de inversão sísmica, denominado, Inversão da Forma de Onda Completa (conhecido pela sigla em inglês, FWI). Neste trabalho, apresentamos os fundamentos e formalismo da FWI baseada nas mecânicas estatísticas generalizadas, assim como os resultados de diversos testes numéricos realizados em dois modelos diferentes de subsuperfície: (i) consideramos uma geometria de aquisição sísmica bastante densa em um estudo de caso com modelo Marmousi; (ii) empregamos uma aquisição do tipo OBN em um estudo de caso com um modelo representativo do campo do pré-sal brasileiro. Ao final, comparamos a FWI convencional com a FWI baseada nas estatísticas de Tsallis e Kaniadakis. Os resultados sugerem que a FWI baseada em mecânicas estatísticas generalizadas é uma metodologia poderosa, principalmente  m ambientes ruidosos. Além da metodologia proposta fornecer melhor reconstrução dos modelos de subsuperfície, nenhum custo computacional é adicionado em comparação com a abordagem convencional.

Nesta tese apresentamos os resultados de dois trabalhos em física computacional sobre os efeitos termoelétricos em filmes finos e o modelo de Potts de médio alcance (q = 3). No primeiro, buscamos obter o comportamento magnético e a resposta termoelétrica dos filmes Co2FeAl/W a partir de cálculos numéricos, comparamos experimento e teoria, exploramos a possibilidade de obter evolução da resposta magnética e da tensão termoelétrica com a magnitude e a direção do campo magnético. Mostramos que as curvas de tensão termoelétrica podem ser obtidas  a partir de uma de uma alteração no modelo de Stoner-Wohlfarth pela associação e parâmetros experimentais empregados no experimento efeito Seebeck de spin longitudinal. No segundo, buscamos encontrar os chamados expoentes X e Y , para o modelo de Potts de médio alcance, que descreve a passagem de uma classe de universalidade para outra a medida que o alcance das interações aumenta. Tal efeito é chamado de fenômeno de crossover. Apresentamos os resultados obtidos até o momento para o modelo de Potts de médio alcance. Usamos o algoritmo de Metropolis para realizar simulações numéricas de Monte Carlo do modelo de Potts do estado q = 3. Com esse algoritmo simulamos sistemas com tamanhos de redes, L, iguais a 32, 46, 64, 92, 128, 182 e 256. Verificamos que a medida em que o alcance das interação, Rm aumenta, os expoentes críticos α/ν, β/ν e γ/ν variam. Portanto, neste trabalho procurar-se usar dois algoritmos em duas aplicações envolvendo filmes finos e modelo de Potts (q = 3).

Nesse trabalho de tese, buscou-se apresentar um novo método de construção de um líquido quântico de spin quiral (CSL) formado a partir de cadeias de spin de Heisenberg. As cadeias de spin, reunidas inicialmente em trios, eram acopladas na forma de junções Y. Em cada junção Y foi adicionada uma interação quiral entre os três spins das bordas de cada cadeia, além da interação de troca entre os spins vizinhos no bulk das cadeias. Através do estudo anterior de uma junção Y isolada investigou-se aqui sua extensão, estabelecendo o conjunto dessas junções na forma de uma rede hexagonal de cadeias de spin. A análise teórica foi baseada em baixas energias, através da técnica de bosonização e aplicando-se condições de contorno conforme invariantes aos modos bosônicos ou correntes de spin das cadeias. Concluiu-se que o CSL é do tipo de Kalmeyer-Laughlin, com suas excitações elementares correspondendo a spinons, excitações magnéticas fracionárias de estatística semiônica. O líquido de spin quiral encontrado também é acompanhado de uma condutância de spin de Hall quantizada e modos de borda nas fronteiras da rede. Estudou-se o espectro (com gap ) dos spinons e a estabilidade do líquido quiral através da perturbação de backscattering entre os campos bosônicos quirais de hexágonos vizinhos, e de um modelo de tight-binding efetivo para spinons. A teoria foi capaz de prever uma transição de fase quando o gap de spinons se fecha, resultando na condensação dos spinons ou formação de um CSL estável. Como perspectiva, o método desenvolvido neste trabalho pode ser estendido para outras fases topológicas da matéria e eventualmente ser útil na aplicação de computação quântica topológica.

A conjectura de Collatz, possivelmente o problema mais elementar na matemática ainda não resolvido, afirma
que para todos os inteiros positivos $n$, o mapa $n\mapsto n/2$ ($n$ par) e $n \mapsto 3n+1$ ($n$ ímpar) atinge 1 após um número finito de iterações. As órbitas do mapa de Collatz que aqui consideramos, também conhecidas como sequências de granizo, foram observadas do ponto de vista se apresentam comportamento invariante de escala, em analogia com certos processos observados em sistemas físicos reais. Desenvolvemos uma maneira eficiente de gerar órbitas para $n$'s extremamente grandes (por exemplo, maior do que $n \approx 10^{3,000}$), permitindo analisar estatisticamente sequências muito longas. Com essa maneira eficiente, encontramos evidência muito forte de uma lei de potência sem escala para o mapa de Collatz. Derivamos analiticamente os expoentes de escala, apresentando excelente concordância com as estimativas numéricas. As sequências sem escala vistas na dinâmica de Collatz são consistentes com o Movimento Browniano Geométrico com \textit{Drift}, que é compatível com a validade da conjectura de Collatz. Nossos resultados levam a outra conjectura (concebivelmente testável por meio de simulações numéricas diretas, embora demoradas): dado uma inicial $n$, o número médio de iterações necessárias para chegar a $1$ é proporcional, para a ordem mais baixa, a $log[n]$.

Propomos o Modelo do Grupo Votante Diluído e sugerimos uma interpretação biofísica de uma transição de fase contínua em um sistema de rede magnética, também sugerimos alguns insights sobre o contexto socio físico das eleições. No Modelo do Grupo Votante Diluído, simulamos uma rede regular quadrada de N spins variáveis com dois estados σ_i = ±1 e rede de lado L =  . O estado de cada sítio pode ser modificado devido a influência vizinha do persuasive cluster spins N_PCS, um bloco quadrado escolhido aleatoriamente. Esse spin, adjacente ao PCS, possui resistência q a aceitar esse fluxo de influência externa, logo, ele rejeita a influência dos PCS com probabilidade q e concorda com a maioria dos PCS com probabilidade (1-q). A diluição do sistema se dá pela fração f de sítios que não possuem resistência alguma (q = 0). Complementariamente, 1-f possuem efetivamente a resistência q, sendo q_c seu valor crítico onde ocorre transição de fase. Nossos parâmetros de interesse são q_c, f e N_PCS. Calculamos a magnetização, susceptibilidade e o cumulante de Binder do sistema para mapear a transição de fase mostrando que determinada configuração dos parâmetros leva a uma região de magnetização nula. Comparamos os resultados de grandes grupos de influência com a teoria de campo médio e utilizamos teoria de escala de tamanho finito. Em termos biofísicos, em algumas configurações de eficiência da vacina q, grupo de contágio NPCS e ausências de campanha f, temos uma fase ordenada (magnetização > 0) onde há uma propagação epidêmica. Em termos sociais, para determinadas configurações de q(temperatura social), N_PCS (pressão social) e f (descaso social), temos a fase desordenada(Magnetização nula) onde não ocorre consenso.

A rotação estelar é um parâmetro importante a ser considerado no estudo de evolução e estrutura estelar, uma vez que ela se relaciona com diversos parâmetros igualmente relevantes como massa e temperatura e influencia na composição química da estrela. Em sistemas binários o estudo da rotação nos permite compreender os efeitos de maré que um sistema pode sofrer e o processo que faz com que o sistema alcance a sincronização e a circularização. Para entender como a rotação se comporta e se relaciona com outros parâmetros estelares em sistemas binários, utilizamos um método de análise de curvas de luz e medição do período de rotação. Aplicamos esse método em curvas de luz das missões espaciais CoRoT e TESS em estrelas pertencentes a sistemas binários eclipsantes e espectroscópicos. Além disso, analisamos as relações entre outros parâmetros como, período orbital e excentricidade, velocidade rotacional projetada e temperatura efetiva, entre outros. Fizemos medidas espectroscópicas para três sistemas binários eclipsantes no intuito de obter a quantidade de lítio e reconfirmar parâmetros como temperatura efetiva e gravidade superficial. Finalizamos este estudo com diagramas de correlação para ter uma visão geral entre os diferentes grupos de binárias . Obtivemos ótimos resultados na determinação do período de rotação para 70 sistemas binários eclipsantes, 26 sistemas binários espectroscópicos e 15 sistemas pertencentes à região de Taurus-Auriga. Reafirmamosos valores das excentricidades para 18 sistemas binários eclipsantes e encontramos 38 sistemas sincronizados dos quais 12 se encontram sincronizados e circularizados. Já para os sistemas espectroscópicos, constatamos que para as estrelas da sequênciaprincipal, quanto menor o período orbital maior a probabilidade do sistema estar sincronizado, no entanto, é possível encontrar gigantes vermelhas de longo período sincronizadas. Os espectros dos três sistemas binários eclipsantes mostraram divergências nos valores de temperatura efetiva encontrados na literatura, além disso, conseguimos fornecer os valores da metalicidade e da abundância superficial de lítio para as componentes primárias destes sistemas. Verificamos ainda que as correlações entre rotação, parâmetros orbitais, massa e temperatura mudam de acordo com os diferentes tipos de sistemas binários.

A presença de material circunstelar é vista como um poderoso indicativo para a formação de

sistemas planetários semelhantes ao nosso Sistema Solar. Sabe-se que estrelas binárias próximas

têm zona de habitabilidade mais extensa quando comparadas às estrelas individuais, tornando-as

alvo de diversas pesquisas, no entanto, estudos sobre discos de detritos em sistemas dessa natureza

ainda são incipientes. Diante dessa conjuntura, busca-se através desta tese, discos de detritos em

sistemas binários espectroscópicos. A amostra foi obtida do banco de dados WEBDA, contendo

inicialmente 25 aglomerados abertos com as maiores populações de estrelas binárias espectros-

cópicas disponíveis, totalizando 1033 candidatas. A busca por excesso no infravermelho ocorreu

nas bandas 3,4 μm, 4,6 μm, 12 μm e 22 μm do WISE e foi realizada através de um comparativo

a partir das SEDs (Spectral Energy Distribution) obtidas pelos dados fotométricos oriundos das

missões GAIA, 2MASS e WISE e da curva sintetizada gerada pelo modelo BT-Settl, disponível na

plataforma virtual VOSA (Observatory Sed Analyzer). As estrelas com excesso no infravermelho

passaram por inspeção visual e tiveram suas latitudes galácticas verificadas, resultando em uma

amostra final com 6 sistemas binários espectroscópicos com presença de disco confirmadas. Após

esses procedimentos, foram calculados os principais parâmetros que caracterizam os discos de de-

tritos e, dentre outros resultados, foi possível verificar que sistemas binários espectroscópicos não

evoluídos, pertencentes a aglomerados abertos, podem abrigar discos circumbinários estáveis.

As recentes detecções de ondas gravitacionais, juntamente com o aumento da precisão das observações eletromagnéticas de estrelas de nêutrons e buracos negros, ampliaram a possibilidade de testar a teoria da relatividade geral. Neste trabalho, parametrizamos extensões da Relatividade Geral (RG), adicionando termos de alta curvatura, construídos a partir das quartas potências do tensor de Riemann, portanto, partindo de GR em ultravioleta (UV). A presença desses operadores modifica o potencial gravitacional entre objetos compactos, bem como seus momentos de multipolo. Através de uma abordagem da Teoria do Campo Efetivo, calculamos as correções para potencial gravitacional e multipolo com a aproximação pós-Newtoniana da RG, e obtemos também as equações de movimento para o spin, essas grandezas são diretamente comparáveis com as  observações

A síntese de nanopartículas de magnetita superparamagnéticas têm sido tema pujante na pesquisa devido a sua aplicabilidade em biomedicina dentre outras tecnologias. Neste trabalho relatamos a síntese de nanopartículas de magnetita pura, magnetita revestida com PVP, e magnetita revestida com PVP e dopadas com neodímio e gadolínio. As propriedades magnéticas e estruturais foram estudadas por difração de raios-X (DRX), medidas de magnetização (VSM), microscopia eletrônica de transmissão (MET) e espectroscopia Mössbauer. As nanopartículas apresentaram comportamento superparamagnético à temperatura ambiente. Os valores obtidos de magnetização de saturação, coercividade e remanência indicaram a natureza superparamagnética das amostras obtidas. A abordagem apresentada fornece uma rota fácil para preparar nanopartículas de magnetita revestidas com PVP e dopadas com neodímio e gadolínio.

A inversão de forma de onda completa (FWI) é uma das técnicas mais estudadas na atualidade para recuperar
parâmetros do subsolo que afetam a propagação da onda. Uma das principais dificuldades da aplicação da FWI em levantamentos
sísmicos 3D é o alto custo computacional desta. Este problema tem sido contornado com o avanço da tecnologia computacional
mas ainda existem dificuldades para aplicar a FWI em dados reais 3D. Neste trabalho são estudadas estratégias para otimizar a
FWI, as quais são baseadas nas propriedades físicas das ondas. Com este fim, este trabalho foi feito em duas partes. Na primeira
parte foi usada a técnica de fontes simultâneas codificadas, na qual o cálculo do gradiente da FWI é feito propagando
simultaneamente a informação de várias fontes agrupadas em um ou vários subgrupos aproveitando o princípio de superposição
da equação da onda. Para reduzir o ruído de conversa cruzada ou ”crosstalk" que aparece no cálculo do gradiente usando fontes
simultâneas, foram propostos dois esquemas de codificação, por rotação de fase e por estática limitada a um período da frequência
dominante. Na codificação por rotação de fase é aplicada uma rotação de fase em cada tiro onde o ângulo de rotação é escolhido
aleatoriamente para cada tiro. No caso da codificação por estática os traços de cada tiro são deslocados temporalmente e o valor
deste deslocamento é escolhido aleatoriamente para cada tiro tendo um valor máximo de um período da frequência dominante
do dado. Com ajuda de testes numéricos em dados sintéticos 2D foi demonstrado que os esquemas propostos apresentam uma
convergência mais rápida que as codificações por polarização (multiplicar por +1 ou -1 aleatoriamente cada tiro) e por estática
sem ser limitada. Na segunda parte foi desenvolvido um fluxograma para aplicar a FWI em um dado real adquirido na região do
pré-sal brasileiro. Este dado foi obtido com aquisição tipo OBN 3D, onde os receptores são espalhados no assoalho oceânico.
No fluxograma desenvolvido, são combinadas várias técnicas existentes para otimizar o uso de memória e de processamento, as
quais aproveitam propriedades da propagação das ondas. Sobre o dado OBN foram feitas inversões usando estratégias de
dizimação de fontes e receptores para reduzir o custo computacional. Também foram testados os esquemas de fontes codificadas
estudadas na primeira parte. Esses testes foram feitos também usando várias funções objetivo com a intenção de melhor a
resolução das inversões. Foi verificado que as inversões recuperaram informação relacionada ao reservatório pré-sal e que tanto
as estratégias de dizimação como de codificação de fontes reduziram o custo computacional da FWI sem comprometer a
qualidade da inversão.

Os discos circunstelares são componentes da formação de sistemas planetários e, ao mesmo tempo, um produto destes
processos. Por outro lado, os discos de detritos são vestígios do processo de formação planetária, indicando a formação de
sistemas planetários. Nota-se que os estágios mais importantes dos discos circunstelares são: o disco protoplanetário e o disco
secundário (ou disco de detritos), os quais podem ser associados às idades estelares. O índice de atividade cromosférica,
logR’ HK , é utilizado como um traçador de idade estelar. Dessa forma, é razoável buscar uma relação entre a atividade
cromosférica e a presença de um disco circunstelar, contudo, estudos dessa natureza ainda são raros. Nesse cenário, buscamos
por discos circunstelares em uma amostra de 2845 estrelas de campo com atividades cromosféricas conhecidas. Buscamos
excesso no infravermelho, foram utilizados dados do WISE nas bandas 3, 4 μm, 4, 6 μm, 12 μm e 22 μm. Esses dados, por sua
vez, foram combinados com dados das missões 2MASS e GAIA para gerar uma Distribuição Espectral de Energia (SED) na
plataforma virtual VOSA e as curvas das SEDs foram sintetizadas pelo modelo BT-Settl. O excesso no infravermelho foi
caracterizado pela significância do excesso e as estrelas candidatas a hospedar discos circunstelares passaram por inspeção
visual das imagens, bem como foram verificadas suas latitudes galácticas. Ao final deste processo, foram confirmadas quatro
estrelas com discos circunstelares, classificados como discos de detritos. Os parâmetros que caracterizam os discos detritos
(temperatura, fração de luminosidade, raio e massa) foram calculados e comparados com os resultados da literatura.
Observamos que a fração de luminosidade e a massa dos discos de detritos decrescem com a idade dos sistemas estelares. Por
fim, constatamos que os discos de detritos da nossa amostra foram encontrados em torno de estrelas cromosfericamente mais
ativas. Em comparação com os resultados da literatura, parece haver anticorrelação entre a fração de luminosidade dos discos
de detritos e o índice de atividade cromosférica.

A teoria de campos conformes tem se mostrado um recurso valioso para física teórica ao longo das últimas décadas. Neste trabalho essa teoria foi utilizada como uma forma de calcular conectividades num modelo bidimensional, com quatro pontos no bordo, cuja as ligações da rede são regidas pelo modelo Q-Potts. Esse modelo tem valores de Q inteiros e 1 ≤ Q ≤ 4, que definem modelos estatísticos unitários. Neste trabalho foi feito o uso de uma extensão formal para Q ter valores reais e 0 ≤ Q ≤ 4 intervalo no qual ainda conseguimos calcular as conectividades como soluções de uma equação diferencial da teoria de campos conformes. Esses cálculos foram feitos com o intuito de obtermos a razão global e verificarmos a existência de uma coerência dos resultados para valores de Q real entre dois inteiros. Com isso, conseguimos encontrar a razão global para variados modelos estatísticos e obtemos resultados pertinentes, no sentido de mostrar a existência de uma coerência ou uniformidade entre a razão global e os valores de Q.

Quantum spin liquids are among the most studied phases of matter which depart from the paradigm of symmetry
breaking order and Fermi-liquid theory. In this work, we investigated a spin-1/2 Heisenberg model on the kagome lattice with
exchange interaction Jd between spins connected by the diagonals of the hexagons and a staggered chiral interaction Jχ that
couples the three spins in the triangles. Applying parton construction, we show that the model can exhibit a gapless chiral
quantum spin liquid phase in the regime of dominant Jχ . The gapless phase is equivalent to the one found in other mean-field
solutions based on Majorana fermions with symmetry protected line Fermi surfaces. Our goal is to study the changes in the
spectrum of the spinons as a function of the ratio Jd/Jχ for two different cases of a specific ansatz in the mean-field theory. We
expect that in the regime of relevant Jd , a non-coplanar ordered magnetic state appears, the cuboc-2 state. The apparent phase
transition is analyzed in terms of the mean-field orders parameters and the search for instabilities in generalized susceptibility.
This work provides a unique example of a phase transition between a chiral spin liquid and a non-trivial ordered magnetic
state.

O objetivo desta tese é construir uma teoria efetiva de curvas da dinâmica de curva em três dimensões aplicáveis no contexto de física de proteínas. O modelo pretende reproduzir uma variedade de características geométricas observadas em proteínas reais, assumindo que proteínas podem ser aproximadas por curvas contínuas longas. Os graus de liberdade efetivos na descrição efetiva são parametrizados por funções curvatura e torção. O modelo mínimo necessário é construído em termos de um funcional da energia dependendo de quatro parâmetros fenomenológicos. Discutimos configurações estáticas do modelo efetivo, na qual aparecem duas diferentes classes: mínimos do potencial efetivo e configurações tipo-soliton, interpolando entre pares de mínimos. Em proteínas, tais classes correspondem as mais comuns estruturas secundárias (alfa-hélices e beta-strands) e motifs, conectando estas estruturas (loops, turns, hairpins, etc). Para obtenção dos valores dos parâmetros, as soluções do modelo são comparadas com estruturas de proteínas reais extraídas do Banco de Dados de Proteínas. Uma relação muito específica entre curvatura e torção previsto pelo modelo nos permite, universalmente, fixar três dos parâmetros do modelo. Mostramos que os quatro parâmetros não são universais. Eles controlam o tamanho característico das motifs conectando alfa-hélices e beta-strands, e podem serem usados para explicar a ausência de beta-strands em algumas proteínas e abundância em outra. No cenário mais atraente, o modelo apresenta alfa-héllices “estáveis” e beta-strands “instáveis”. Estudamos a estabilidade clássica e quântica das configurações metaestáveis. Derivamos estimativas para temperaturas de transição de fase e mostramos que transições quânticas são suprimidas. Também discutimos como proteínas discretas realísticas “estabilizam” beta-strands e motifs hairpin.

Estruturas ferromagnéticas em geometrias confinadas têm atraído grande interesse, uma vez que o confinamento geométrico abre novas rotas para manipulação de propriedades magnéticas fundamentais exigidas pelas principais aplicações, tais como dispositivos lógicos, sensores magnéticos, nano-osciladores e memórias magnéticas. Neste trabalho, realizou-se primeiramente um estudo teórico do impacto da interação dipolar nas fases magnéticas de nanocilindros retangulares do tipo núcleo@casca (Fe@Py). Nossos resultados indicam que a interação dipolar entre o núcleo e a casca é capaz de provocar mudanças significativas nas fases magnéticas do cilindro isolado de Fe e do anel de Py. Mostramos que os parâmetros geométricos do sistema podem ser escolhidos de tal forma a controlar a nucleação de paredes de domínio na casca de Py. É possível, também, ajustar a posição e a largura da parede de domínio utilizando apenas energias magnéticas. Por outro lado, nanopartículas bimagnéticas, que combinam diferentes funcionalidades de dois materiais magnéticos, abrem novas perspectivas para aplicações importantes, como ímãs permanentes, mídia de gravação e hipertermia magnética. Foi realizada uma análise teórica do impacto da composição de nanocilindros bimagnéticos FePt@CoFe2 e FePt@Fe no produto energético máximo (BH)max. O (BH)max é o parâmetro determinante da qualidade de um ímã permanente. A composição ideal é determinada pelas tendências concorrentes entre a energia dipolar e a energia de troca na interface do sistema núcleo@casca. Observou-se que a interação dipolar apresenta um impacto negativo na intensidade do (BH)max para espessuras da casca acima de um valor limite, que depende do material. Os resultados mostram que o melhor material para revestimento do núcleo é aquele que apresenta uma maior rigidez de troca.

Grandes descobertas em pesquisa fundamental muitas vezes levam a uma nova era da tecnologia. Isso está prestes a acontecer no nanomagnetismo. Atualmente, existem perspectivas promissoras do design de nanoantenas de micro-ondas, com base no uso de sistemas que consistem em nanoelementos ferromagnéticos, adequadamente projetados para conter vórtices magnéticos em interação. Além disso, há demandas para controlar as quiralidades dos vórtices. Relatos experimentais indicam que o espectro de excitação do par de vórtices e a resistência magnética dependem das quiralidades dos vórtices. Além disso, a sincronização da dinâmica dos vórtices, devido à interação dos vórtices, leva a espectros de micro-ondas de alta qualidade, com linhas de emissão estreitas, conforme desejado para nano-antenas. O perfil magnético do vórtice resulta de uma competição entre as tendências impostas pela energia de troca e a energia dipolar. A nano-estruturação traz novos elementos e perspectivas promissoras para personalizar o perfil magnético do vórtice de nanoelementos ferromagnéticos para atender às demandas de novos dispositivos. Colocando dois nanoelementos juntos, se a distância dos nanoelementos for comparável às suas próprias dimensões geométricas, pode-se modificar o perfil intrínseco do vórtice do material ferromagnético, porque o campo dipolar em cada nanoelemento pode ter uma contribuição considerável emanada do outro nanoelemento. Investigamos a estrutura magnética na remanência de pares de vórtices de um par de nanocilindros circulares Fe, idênticos e coaxiais, de 21 nm de altura com diâmetro variando de 81 nm a 129 nm, e o eixo fácil de anisotropia uniaxial no plano das faces circulares. Mostramos que, escolhendo valores apropriados da distância entre os nanocilindros, é possível controlar a intensidade da interação dipolar, permitindo definir a quiralidade relativa dos vórtices em pares de nanoelementos circulares de Fe, conforme necessário para aplicações de dispositivos. Além disso, mostramos que as quiralidades e localizações dos vórtices nos nanocilindros podem ser controladas usando campos externos de intensidade moderada. Para pares de nanocilindros circulares de Fe, usamos rotas de preparações com o campo externo alinhado na direção do eixo x, paralelo ao eixo fácil da anisotropia uniaxial de Fe ou na direção do eixo y, perpendicular ao eixo fácil do Fe anisotropia uniaxial. Mostramos que, devido ao impacto da anisotropia uniaxial na sequência de fases magnéticas ao longo da rota de preparação do eixo x ou do eixo y, o estado remanescente pode ser um par de vórtices de mesma quiralidade ou um par de vórtices de quiralidades opostas. Além disso, investigamos pares de nano-cilindros de Py para fins de comparação. No caso dos nanocilindros Py, não há anisotropia uniaxial. Nossos resultados mostram que, para pares de nanocilindros Py, o padrão magnético na remanência não depende da direção do campo externo no plano usado na rota de preparação. Notamos que podemos ter características surpreendentes da interação dipolar entre os nanoelementos de Fe. Por exemplo, descobrimos que os nanocilindros isolados de 21 nm de altura e 129 nm de diâmetro mantêm um vórtice na remanência. No entanto, ao contrário da intuição, pares coaxiais desses nanocilindros, colocados um em cima do outro em distâncias pequenas, podem exibir, em vez disso, um estado quase uniforme na remanência. Isso pode ser uma informação valiosa para projetar nano-osciladores com base em par de vórtices. Também investigamos o estado remanente de pares de nanocilindros elípticos idênticos de Fe de 25nm de altura e distâncias de face a face variando de 20nm a 60nm. A anisotropia uniaxial dos nanocilindros de Fe está no plano das faces elípticas apontando ao longo da menor direção do eixo. Para induzir a nucleação do vórtice, usamos a rota de preparação com o campo externo ao longo da direção do eixo menor. Mostramos que, ao controlar a intensidades da interação dipolar, alterando a distância dos nanoelementos elípticos, pode-se projetar a estrutura magnética de quatro vórtices interagentes na remanência. Por exemplo, investigamos pares de nanocilindros de Fe (195 nm x 305 nm x 25 nm), cada um com eixos menor e maior de 195 nm e 305 nm de comprimento, respectivamente. Os nanocilindros de Fe isolados mantêm um único vórtice no centro na remanência. Um par desses nanocilindros, com uma distância face a face de 35 nm, mostra um par de vórtices de quiralidades opostas em cada nanocilindro. Mostramos que há alterações relevantes nas intensidades do campo dipolar e do campo efetivo local, devido à alteração da estrutura magnética resultante do movimento dos vórtices. Sugerimos que isso possa afetar os torques restauradores das oscilações dos vórtices ao redor das posições de equilíbrio.

Compostos intermetálicos de terras raras (TR) e metais de transição (MT) são bastante utilizados na produção de ímãs permanentes e apresentam, em geral, comportamento ferromagnético. A maioria destes compostos é produzida em forno a arco ou em moinhos de bolas, métodos físicos que não permitem controlar muitas variáveis no processo. Atualmente, grande parte da pesquisa nessa área, está relacionada à produção destes compostos através de métodos químicos. Neste trabalho, propõe-se um processo para a síntese de nanopartículas magnéticas do tipo NdCo via o método poliol, com a utilização do PVP, para cinco amostras com variação das proporções molares dos compostos. O PVP foi utilizado para a proteção das partículas contra a agregação e a oxidação. Foram realizadas medidas de difração de raios X (DRX) e microscopia eletrônica de transmissão (MET) para análises estrutural e morfológica, respectivamente. Medidas de magnetização DC, magnetometria de amostra vibrante a 5 K e a 300 K e termogravimetria magnética (TGM), foram realizadas para caracterização magnética. As medidas de DRX mostraram a formação das fases NdCo₂, Nd₂Co₇, Nd₅Co₁₉ e Nd₂Co₁₇, com predominância da fase Nd₂Co₁₇, para quatro das cinco amostras. Os parâmetros de rede do difratograma foram obtidos através do refinamento rietveld e mostrou que os tamanhos médios dos cristalitos variaram de 6,5 nm a 20,7 nm. Pela MET foi possível observar nanopartículas do tipo elipsoidais e esféricas, distribuídas em matriz de PVP, com distribuições de tamanhos variando de 6,1 nm a 12,4 nm, e quais planos cristalográficos e suas respectivas fases contribuíram para a formação das imagens. As medidas de magnetização DC em função da temperatura indicaram as temperaturas de Curie (T_c) das fases e estão de acordo com a literatura e as medidas de DRX, os valores de magnetização apresentaram elevações nas proximidades de T_c que estão relacionados a mudança de fase do PVP para elevadas temperaturas, e a consequente formação de fases metaestáveis, ricas em Cobalto, reportadas na literatura. O comportamento ferromagnético foi observado em todas as amostras tanto a 5 K como a 300 K nas medidas de magnetometria de amostra vibrante. Com as medidas de termogravimetria magnética (TGM) foram obtidas as temperaturas de transição para as fases reportadas nas medidas anteriores, inclusive para as fases metaestáveis através do método de interpolação simples.

Neste trabalho apresentamos resultados empı́ricos obtidos por meio da análise de séries temporais de três diferentes sistemas complexos: sinais de ruı́do barkhausen em sistemas magnéticos, sinais de acelerômetro que registraram a atividade motora em roedores e sinais acústicos que registraram o ruı́do de fundo em alguns ecossistemas (soundscapes). Em particular, verificamos que as séries temporais desses três sistemas possuem uma caracterı́stica em comum: a intermitência, todas com algum intervalo temporal distribuı́do segundo uma lei de potências. Mais precisamente, no caso do ruı́do Barkhausen em filmes ferromagnéticos, obtivemos uma distribuição exponencial para os waiting times, contrastando com a já bem conhecida lei de potências para as durações das avalanches. Para os sinais de acelerômetro obtido em camundongos, mostramos que há uma alternância entre uma distribuição da forma de lei de potências para as durações das avalanches de atividade motora e uma distribuição exponencial para os intervalos de quietude. Já para o caso das séries temporais acústicas, mostramos que ocorre uma alternância entre uma distribuição lognormal para os intervalos de atividade acústica (os sound times) e uma lei de potências para os intervalos de quietude para todos os ecossistemas analisados.

Nos últimos anos, com o advento de observações astronômicas cada vez mais robustas e  precisas, a investigação mais profunda do papel das constantes fundamentais da natureza tornou-se um  campo fascinante de pesquisa, pois qualquer variação espaço-temporal destas constantes indicaria a presença de uma nova física e colocaria em cheque a própria cosmologia relativística, alicerçada no Princípio Cosmológico.Nesta tese, utilizando observações de aglomerados de galáxias, medidas de Supernovas tipo Ia e Sistemas de Lentes Gravitacionais Fortes propomos três métodos para sondar uma possível variação temporal da constante de estrutura fina (). Tal possível variação é investigada no contexto específico do modelo Runaway Dilaton, originado de teorias de cordas. Concluímos que, embora os vínculos observacionais obtidos sobre uma possível variação de () não sejam competitivos com os da espectroscopia de quasares (), nossas propostas fornecem vínculos completamente independentes e com intervalos de redshifts distintos. Por fim, também é proposto um teste para sondar possíveis desvios da relação de dualidade das distâncias cósmicas,, utilizando medidas da relação de escala advindas das propriedades de aglomerados de galáxias mais supernovas do tipo Ia. Os vínculos cosmológicos obtidos sobre possíveis desvios da relação são compatíveis com os limites presentes na literatura e apontam para a validade da relação de dualidade. 

Usando o método de coprecipitação foram sintetizadas amostras (precursoras) do nanocompósito CoFe₂O₄-Ag variando-se a concentração de CoFe₂O₄. Estas amostras foram submetidas à redução térmica, sob atmosfera de H₂ à 350 °C, por diferentes tempos a fim de obtermos uma nanoestrutura núcleo-casca da CoFe₂O₄@CoFe₂ dispersa na matriz de Ag. Através de difratometria de Raios X observou-se a formação das fases CoFe₂O₄, CoFe₂ e Ag, onde o pico da CoFe₂ (casca) se torna mais evidentes para amostras reduzidos por um tempo mais prolongado. Os refinamentos Rietveld forneceram valores para o tamanho das nanopartículas de CoFe₂O₄ (núcleo) que diminuem com o acréscimo, de 30 para 90 minutos, no tempo de redução. Esta diminuição também foi observada em imagens de Microscopia Eletrônica de Transmissão, e é em torno de 0,5 nm. Enquanto isso, a espessura da casca (δ_CF) passa de 2,5 nm para 3 nm entre as amostras com menor concentração de CoFe₂O₄ reduzidas por 30 e 90 minutos, respectivamente. As nanopartículas de Ag, nas amostras precursoras, apresentam diâmetros de 11 nm, mas este valor aumenta para ≈ 15 - 20 nm após o tratamento térmico. As medidas de Magnetização, em 300 K, revelam uma diminuição no campo coercivo (H_c) a medida que δ_CF  aumenta, e o comportamento das curvas sugere um acoplamento do tipo exchange spring. Foi elaborado um modelo fenomenológico para descrever o comportamento das interações magnéticas em relação à distância entre as nanopartículas núcleo casca, D_nc, a partir das análises dos Plots de Henkel e gráficos de δ_m, que são obtidos através da relação entre as magnetizações remanentes inversa e direta. Para distâncias pequenas D_nc há uma maior contribuição das interações dipolares. Quando D_nc aumenta as interações de troca são mais pronunciadas, pois a contribuição devido o acoplamento na interface núcleo-casca é evidenciada. Medidas de Magnetização em Função do Campo em 4 K via zero field cooling e  field cooling sob um campo de resfriamento de 1 T exibem um deslocamento horizontal nas curvas, que podem ser atribuídos à congelamento de spins na interface núcleo-casca. Verificou-se que o campo de exchange bias (H_EB) em amostras com menor δ_CF  é aproximadamente o dobro do apresentado em amostras com δ_CF  mais espessas. Sendo este incremento em H_EB relacionado à razão da área superficial de uma camada desordenada com o volume da camada ferromagnética.

Neste trabalho examinamos uma formulação efetiva para o modelo $t$-$J$, o qual acredita-se
capturar a física por trás do regime de baixa dopagem dos cupratos de alta-$T_c$. Depois de reformular o
problema original nesta nova representação, verificamos a consistência de nosso procedimento e
discutimos algumas consequências físicas dessa representação, incluindo a transição entre os regimes de
pequena e grande superfícies de Fermi observada experimentalmente. Em seguida, exploramos a
possibilidade de construir uma representação por integrais de caminho para a função de partição do modelo
$t$-$J$ partindo da formulação proposta. Finalmente, fazendo uso dessa última representação derivamos
uma teoria de campos contínua em $(2+1)$ dimensões de espaço-tempo que apresenta pequenos
\textit{pockets} do tipo buraco próximos às regiões nodais da zona de Brillouin em conjunto com um
mecanismo não convencional para supercondutividade.

Nesta dissertação teremos como foco ferramentas da física estatística aplicadas a problemas relacionados a condensação de Bose-Einstein em temperatura finita. Começaremos por uma breve introdução aos métodos clássicos, já conhecidas de cursos fundamentais. Em seguida, a partir de uma teoria cinética, obteremos as equações do movimento para átomos no estado condensado, bem como para as quasipartículas de Bogoliubov da nuvem térmica de átomos excitados. Através dessa descrição cinética, também vamos obter, a partir de princípios da mecânica quântica, a hierarquia de Born-Bogoliubov-Green-Kirkwood-Ygon (BBGKY), que pode ser truncada de forma que obtemos a Equação de Boltzmann-Vlasov. Por fim, iremos utilizar os mesmos princípios microscópicos para estudar o amortecimento das excitações coletivas no condensado de Bose-Einstein no regime térmico.

A demanda crescente por sistemas eletrônicos de alto desempenho e baixo consumo de energia vêm impulsionando a descoberta de novos materiais e o estudo de suas propriedades físicas e químicas. Neste sentido, a integração de diferentes técnicas nos permite o desenvolvimento de materiais multifuncionais com propriedades e características específicas para determinadas aplicações tecnológicas. Neste cenário, esse trabalho apresenta uma proposta para produção de materiais híbridos por meio da integração entre as técnicas tape casting e magnetron sputtering. Para esta finalidade, o magnetron sputtering foi utilizado para depositar nanoestruturas na forma de filmes finos tricamadas Ni₈₁Fe₁₉/Cr/Ni₈₁Fe₁₉, utilizando como substrato fitas cerâmicas flexíveis de Al₂O₃ e ZrO₂, produzidas via tape casting. Como padrão de comparação foram utilizados filmes semelhantes depositados sobre substrato rígido amorfo (vidro), que possuem propriedades bem exploradas na literatura. As lamas, suspensões dos materiais cerâmicos, apresentaram o comportamento pseudoplástico, que é o recomendado para o tape casting, constatado pelo ensaio de viscosidade. Os filmes foram produzidos com espessura total fixa em 300 nm, porém variando a espessura das camadas de Ni₈₁Fe₁₉ entre 75 e 142.5 nm e a espessura da camada de Cr entre 15 e 150 nm. A caracterização estrutural revelou que a mudança de substrato utilizado nos filmes não alterou as características estruturais do Ni₈₁Fe₁₉. A caracterização magnética revelou que os filmes sobre as fitas flexíveis apresentam a evolução da contribuição da anisotropia fora do plano com o crescimento da espessura das camadas Ni₈₁Fe₁₉, assim como a dependência das propriedades magnéticas com a espessura da camada de Ni₈₁Fe₁₉, resultados que refletem as propriedades magnéticas encontradas em filmes finos de Ni₈₁Fe₁₉ sobre vidro na literatura. Como base nestes resultados, identificamos que na deposição de filmes finos Ni₈₁Fe₁₉/Cr/Ni₈₁Fe₁₉, as fitas flexíveis conservam as características do Ni₈₁Fe₁₉, agregando propriedades magnéticas as fitas cerâmicas de Al₂O₃ e ZrO₂, tornando assim estas fitas flexíveis excelentes candidatas para aplicações em dispositivos moldáveis como revestimento cerâmico-magnético

Neste trabalho foram realizados estudos em filmes finos magnéticos com o objetivo de abordar duas linhas de investigação: (a) entendimento do mecanismo de interação em bicamadas acopladas do tipo ferromagnética/antiferromagnética (FM/AF). Neste caso as anisotropias rotatória e unidirecional (Exchange bias) foram investigadas com uma nova técnica experimental de caracterização magnética, que permite testar os modelos teóricos usados para explicar os fenômenos decorrentes dessas anisotropias. Esta técnica recebeu o nome de magnetorresistência perturbativa (PMR) e foi desenvolvida e aprimorada durante o doutorado. Investigou-se também, com uso da PMR, filmes simples com anisotropias uniaxial e cúbica [100]. Dois tipos de medidas de PMR foram empregadas na caracterização magnética: a medida de PMR em função do módulo do campo magnético aplicado na amostra e a medida de PMR em função da variação do ângulo de aplicação desse campo magnético (PMR angular). A partir das investigações envolvendo a técnica de PMR, outras ideias surgiram, acarretando desdobramento do trabalho, como será detalhado no capítulo de resultados; a outra linha de investigação, (b) envolve o controle e o entendimento da geração/detecção de corrente de spin a partir de gradiente de temperatura. Neste caso, uma montagem experimental foi desenvolvida para aplicar gradiente de temperatura perpendicular ao plano do filme magnético. Como consequência, efeitos clássicos e quânticos são responsáveis por gerar

diferença de potencial na superfície do filme e que pode ser medida através de um nanovoltímetro. A detecção de corrente de spin a partir de diferença de potencial elétrico necessita de uma engenharia de filme fino, pois a corrente pura de spin não gera diferença de potencial elétrico. Neste trabalho será detalhado como é possível detectar diferença de potencial elétrico devido à corrente de spin. O parâmetro que caracteriza a eficiência da conversão de corrente de spin em corrente de carga (voltagem) é de grande importância para a engenharia de futuros dispositivos baseados em corrente de spin. Particularmente neste trabalho foram realizados esforços para caracterizar a eficiência de materiais ferromagnéticos, uma vez que na literatura são utilizados materiais não-magnéticos como a platina (Pt) e o tântalo (Ta). Além disso, realizou-se um estudo a respeito da geração e detecção de corrente de spin em sistemas FM/AF/NM, onde caracterizou-se a influência da camada AF (NiO, nesse caso) sobre a voltagem medida na camada NM. Nessa investigação, verificou-se que para algumas espessuras de NiO, há uma amplificação da corrente de spin no sistema.

A partir das atuais observações cosmológicas, a matéria escura e a energia escura são as componentes energéticas que dominam a evolução e a dinâmica do universo presente, à medida que a matéria bariônica e radiação tem uma parcela menor que 5% da energia total cósmica. Ainda que necessários para descrever alguns dados observacionais, a natureza do setor escuro permanece um mistério para a Cosmologia. Nesta tese, estudamos modelos cosmológicos com viscosidade volumar. Dotado de uma interpretação alternativa da viscosidade volumar e da dinâmica do universo a partir de efeitos microscópicos baseados na
Mecânica Estatística não-aditiva, propomos uma extensão do modelo ΛCDM. Este cenário leva em conta efeitos não-aditivos sobre a lei de equipartição de energia, bem como uma interpretação de matéria escura viscosa através da correspondência não-extensiva/dissipativa (NexDC). A fim de impor vínculos observacionais nos parâmetros do modelo e comparar modelos, realizamos uma Análise Bayesiana considerando os dados de supernova do tipo Ia, oscilações acústicas bariônicas e radiação cósmica de fundo. Os resultados obtidos foram que o efeito de viscosidade não-extensiva é descartado em 1σ de confiança, mas em 2σ de confiança temos um cenário com viscosidade. Do ponto de vista de comparação de modelos, os modelos propostos têm evidências inconclusivas desfavoráveis em respeito ao ΛCDM. Na segunda parte da tese, consideramos uma descrição de energia escura viscosa nos escopos da dinâmica do universo modificado pela teoria não-aditiva bem como a padrão. Com a finalidade de impor limites observacionais, realizamos uma Análise Bayesiana usando dados de cronômetros cósmicos, supernova do tipo Ia, oscilações acústicas bariônicas e radiação cósmica de fundo. Como decorrência da análise, obtemos que uma viscosidade volumar é descartada em 1σ no contexto de energia escura. No quesito comparação modelos, podemos concluir que os modelos de energia escura viscosa também são descartados se comparados ao modelo ΛCDM.

A emissão de microondas por materiais magnéticos em frequências bem localizadas é de grande interesse para futuras aplicações em nanotecnologia. Nesse trabalho foi desenvolvido um modelo generalizado para estudar os espectros de excitações de sistemas magnéticos nanoestruturados fazendo uso de simulações micromagnéticas, da matriz resolvente da equação de Landau-Lifshitz e do tensor de susceptibilidade dinâmica. A primeira parte do trabalho foi dedicada ao desenvolvimento analítico das equações de movimento para um sistema nanoestruturado, segundo a teoria micromagnética, e das expressões dos elementos da matriz resolvente e dos elementos do tensor de susceptibilidade dinâmica generalizado. Foram, então, feitas aplicações dos modelos teóricos a sistemas como nanofitas ferromagnéticas magnetizadas uniformemente, paredes de domínio nucleadas em nanofitas ferromagnéticas acopladas a um substrato vicinal antiferromagnético e vórtices magnéticos em nanodiscos circulares. A matriz resolvente permite obter a densidade espectral de estados, e foi aplicada ao estudo de paredes de domínio. Foram identificados alguns modos de oscilação de paredes de domínio localizados em uma faixa de frequência que antecede a banda associada aos domínios magnéticos, e, através do tensor de susceptibilidade dinâmica, puderam ser identificados a distribuição espacial das excitações ao longo de toda a nanoestrutura. Com isso, podem ser analisadas as semelhanças e diferenças entre as excitações magnéticas localizadas nos domínios, nas paredes de domínio e no centro de vórtices magnéticos. Os modelos desenvolvidos nesse estudo, poderão ser usados para prever as frequências de campos de micro-ondas e para a excitar especificamente cada um dos modos de oscilação observados.

A variabilidade fotométrica pode fornecer informações importantes acerca das anãs brancas, sejam elas relacionadas à rotação ou à presença de companheiros - planetários, subestelares ou remanescentes estelares. A rotação pode direcionar o estudo da formação das anãs brancas, uma vez que ela é um remanescente do momento angular dessas estrelas, o qual passou por várias etapas da evolução estelar. Já a presença de companheiros subestelares ou remanescentes estelares, além de fornecer informações sobre a evolução estelar nos estágios finais dessas estrelas, pode ter um papel importante nessa evolução. A alta precisão fotométrica e o grande número de dados fornecidos pelas grandes missões espaciais, como Kepler e K2, aliados às ferramentas adequadas, possibilitam a análise da variabilidade fotométrica das estrelas anãs brancas. A fim detectar as periodicidades presentes nas curvas de luz obtidas por essas missões, várias transformações matemáticas têm sido aplicadas, tais como a transformada de Fourier, uma das mais utilizadas na Astrofísica, e a transformada Wavelet, que tem sido aplicada nas mais diversas áreas, incluindo Estatística, Geofísica, codificação e compressão de imagens, turbulência e a Astrofísica. A transformada Wavelet é uma ferramenta poderosa, pois apresenta funções localizadas no tempo, possibilitando a identificação da evolução temporal de diversos fenômenos, tornando-a ideal para analisar sinais não-estacionários. Nesse contexto, utilizamos essas ferramentas com o intuito de estudar a variabilidade fotométrica de 25 anãs brancas observadas pela missão Kepler. A partir das curvas de luz dessas anãs brancas, analisamos os periodograma Lomb-Scargle, determinamos os possíveis mecanismos físicos responsáveis pelas modulações encontradas e apresentamos os espectros wavelet locais e globais. O primeiro, é interpretado como sendo a distribuição de energia do sinal, enquanto o segundo é a integração temporal do mapa local. Finalmente, discutimos significado físico desses resultados, estabelecendo um comparativo entre as periodicidades determinadas através deste trabalho e aquelas encontradas na literatura.

Estudos sobre material circunstelar em diferentes fases da evolução tem conhecido um crescente desenvolvimento devido ao surgimento de missões espaciais fotométricas  com alta resolução cobrindo cada vez mais um espectro maior de comprimentos de ondas no Infravermelho. Dentre elas, podem ser citadas Spitzer, Herschel e WISE que apresentam um aspecto particular ao oferecerem observações em comprimentos de ondas compatíveis com as temperaturas dos Cinturões de Asteroides e da Nuvem Zodiacal do Sistema Solar. Neste trabalho de Tese é realizada uma busca por disco de detritos em torno de 34030 objetos, definidos na literatura como sendo da Sequência Principal, observados pela missão Kepler com base em informações fotométricas da missão WISE. Primeiro foi feito um diagnóstico acerca da presença de excesso no Infravermelho dessas estrelas, esta detecção está potencialmente associada à presença de material circunstelar. Em seguida, foi feito um estudo sobre o estágio evolutivo da amostra, inclusive sua localização no Diagrama HR. Essa análise foi feita com base em dados da missão GAIA e mostrou que apenas cerca de 16500 estrelas são efetivamente da Sequência Principal com cerca de 17000 estrelas apresentando características de Subgigantes ou sistemas binários segundo as suas localizações. Utilizando ferramentas de tratamentos de dados, incluindo o VOSA, este trabalho mostrou a presença de discos de detritos em torno de 35 estrelas da Sequência Principal, 13 Subgigantes e uma estrela anômala com localizações definidas no Diagrama HR, levantando questionamentos em relação às características físicas destes discos relacionadas à idade estelar. As estrelas da Sequência Principal possuem discos de detritos mais massivos e mais luminosos que os Cinturões de Asteroides e a Nuvem Zodiacal do Sistema Solar levantando a possibilidades que o disco foi reabastecido com material adicional produzido por eventos estocásticos violentos, incluindo a desintegração de corpos grandes como planetas ou asteroides de grandes massas. Nas estrelas Subgigantes, em média, as massas e luminosidades dos discos tem a mesma ordem de grandeza dos valores observados nas estrelas da Sequência Principal, isso é incompatível com a perspectiva que estes discos sejam remanescentes da primeira geração e tenham sobrevivido às primeiras fases da evolução. Sendo assim, tais resultados parecem apontar para a presença de processos físicos dinâmicos acontecendo no ambiente circunstelar durante a fase de Subgigantes, realimentando os discos com material produzido neste estágio da evolução estelar. Os discos das Subgigantes deste trabalho não podem ser explicados unicamente por um contexto evolutivo ou sob a consideração de que foram preservados durante a passagem da Sequência Principal para a fase das Sugigantes e ao longo da evolução fora da Sequência Principal.

O fenômeno de aquecimento de nanopartículas magnéticas a partir da aplicação de um campo magnético oscilante é um tema que tem despertado grande interesse da comunidade científica nas últimas décadas. Este fato é uma consequência da existência de desafios tanto no contexto de física fundamental, quanto do ponto de vista de aplicações biomédicas, tais como no tratamento de tumores e liberação termicamente controlada de fármacos. Desta forma, a completa compreensão do comportamento destes sistemas com dimensões reduzidas se torna uma questão importante, bem como a otimização do processo de produção e das propriedades destes materiais, uma tarefa desafiadora. Neste trabalho, realizou-se uma investigação teórica e experimental relacionada à resposta térmica de nanopartículas superparamagnéticas de MgO.Fe2O3 e FeO.Fe2O3. Específicamente, buscou-se o entendimento da dependência da taxa de absorção específica com parâmetros tais como composição e diâmetro médio das nanopartículas, assim como amplitude e frequência do campo magnético aplicado. Aqui, propõe-se um modelo teórico para descrever o comportamento térmico de suspensões de nanopartículas magnéticas, fornecendo informações adicionais em termos de parâmetros bem conhecidos na literatura. Para se avaliar a consistência da teoria proposta, aplica-se o modelo teórico a fim de se descrever as curvas de hipertermia magnética obtidas experimentalmente. Para se obter as curvas de hipertermia magnética, desenvolveu-se um sistema experimental com capacidade de geração de campos magnéticos com frequências até 100 kHz e amplitudes de até 200 Oe. O excelente acordo entre os resultados teóricos e experimentais fornece suporte para confirmar a validade de nossa abordagem para a descrição do comportamento térmico de nanopartículas magnéticas sob ação de um campo magnético oscilante.

As teorias efetivas de curvas representadas por teoria de gauge são estudadas para serem aplicadas em sistemas físicos longos, como moléculas de proteínas, cordas elásticas, ou mesmo vórtices em supercondutividade para que, assim, se possa investigar e descrever esses fenômenos. Percebe-se também como o assunto das curvas, aparentemente simples, pode estar relacionado com temas de suma importância para a Física ou mesmo a Biologia. E neste trabalho foi apresentado as equações de Frenet que modelam as curvas, explanou-se sobre as simetrias de gauge, a quebra espontânea de simetria, bem como as ondas solitárias. Com o auxílio das teorias efetivas de gauge correlacionou-se todo esse arcabouço matemático para encontrar o funcional de energia e através deste funcional pode-se chegar nas equações de movimento que regem a dinâmica das curvas, como protótipos das moléculas longas. Mostrou-se graficamente que o modelo teórico, mais simples, pode adaptar as estruturas secundárias de proteínas que se chamam $\alpha$–hélice e $\beta$-strand. Se analisou as propriedades do potencial da teoria e algumas características das estruturas das curvas como os dobramentos que refletem estruturas proteicas super-secundárias (structural motifs). Propriedades de estabilidade clássica e quântica foram abordados pelos métodos de teoria de campos. Mostrou-se que os motifs realizados como sólitons estáticos, são configurações instáveis no limite da curva suave infinita, que preserva a simetria de translação.

O estudo de novas soluções na Relatividade Geral motivou investigações de problemas de Cauchy para regimes gravitacionais alternativos, o que levou à necessidade de elaborar técnicas para dividir o espaço-tempo em três mais uma dimensões. O formalismo 3+1 surge como ferramenta matemática para decompor as componentes da métrica e da curvatura. O mecanismo central encontrado na literatura é conhecido como o formalismo ADM, desenvolvido inicialmente como tentativa de construir uma teoria da gravidade quântica canônica, que mais tarde sua formulação foi aplicada para evoluir numericamente a equação de Einstein. Como um subcampo da Gravitação, a Relatividade Numérica investiga fenômenos em sistemas de campo fortes e outros cenários que não são possíveis de serem resolvidos analiticamente. Nesta dissertação, apresentaremos uma introdução ao formalismo 3+1, bem como condições iniciais e de calibre para preparar alguns sistemas gravitacionais. Para consolidar essa abordagem teórica, mostraremos técnicas de Relatividade Numérica para evoluir o espaço-tempo a partir de determinadas configurações iniciais.

Nesta dissertação, investigamos o DNA não codificante dos 24 cromossomos humanos, através das estatísticas generalizadas. Esse estudo, realizado com essas recentes generalizações da Teoria Padrão da Mecânica Estatística, tem como importante ferramenta analisar as propriedades estatísticas das sequências genômicas e com isso, obter a informação sobre as distribuições de tamanhos. Em trabalhos já realizados sobre o DNA humano não codificante é relatado a utilização de distribuições q-exponenciais do formalismo generalizado de Tsallis através da maximização da entropia não-extensiva, para estudar a distribuição de tamanho dessas sequências. Nesta dissertação, ampliamos esses estudos, através da utilização da k-estatística oriunda do formalismo generalizado de Kaniadakis. A saber, é interessante uma sucinta comparação entre as duas análises. Apresentamos o valor do parâmetro de deformação k, no formalismo de Kaniadakis, e do índice entrópico q no formalismo de Tsallis, que descrevem as distribuições de tamanho para todos os cromossomos do DNA humano não codificante.

No presente trabalho fazemos o estudo teórico da propagação de ondas eletromagnética em um sistema de multicamadas, cujo o índice de refração de cada camada é modulado pela função que descreve o potencial do modelo de Harper unidimensional. Aplicamos o método da matriz de transferência para obtemos os espectros de transmitância em função da frequência reduzida w/w₀. Com objetivo de identificamos possíveis estados de borda ou estados topológicos, calculamos o espectro de transmitância em função de w/w₀ e do parâmetro f para três casos: o primeiro, quando espessuras das camadas são dadas pela relação de comprimento óptico I_jd_j=l₀/4, onde I_j é o índice de refração da camada j; o segundo, quando todas as espessuras das camadas são iguais, d_j=d; por último, quando as espessuras das camadas são relacionadas por d_2j=2d_2j+1. Além disso, obtivemos o espectro de transmitância em função do parâmetro de controle de periodicidade b. No ponto crítico l=0.5, reproduzimos o equivalente fotônico a borboleta de Hofstadter, e que corresponde a um estado crítico na transição metal-isolante, isto é, para l >0.5, o sistema é equivalente a um estado condutor e quando l >0.5, o sistema é equivalente a um estado isolante.

Modelos teóricos para predição das propriedades de materiais quasicristalinos têm apresentado bastante interesse da comunidade científica recentemente. No entanto eles se resumem principalmente a características ópticas e eletrônicas do sistema, sendo necessário ainda um estudo das oscilações elementares das redes quasicristalinas unidimensionais, tais como fônons. Trabalhos publicados recentemente mostraram que as propriedades de localização do modelo de Harper podem ser modeladas em um quasicristal através do hamiltoniano de Aubry-André, considerando o potencial incomensurável com o parâmetro de rede. Este modelo apresenta-se como um isolante topológico, exibindo estados de borda e fases não triviais para o caso eletrônico. Motivados por esses resultados, neste trabalho, apresentamos um estudo sobre as propriedades vibracionais de quasicristais unidimensionais, destacando os estados topológicos de borda. Para isso, modelamos um quasicristal unidimensional através do modelo de Aubry-André com o parâmetro de potencial definido pela razão áurea (b = (1+)/2). Efetuamos os cálculos a partir da diagonalização numérica exata do Hamiltoniano. Em nossos resultados, encontramos o espectro multifractal de freqüências conhecido como “borboleta de Hofstadter”, que surge para o valor crítico de uma transição de estados tipo metal-isolante definida pela amplitude de modulação da constante de força adimensional de 1.0. Também mostramos através do cálculo de deslocamentos individuais que os estados cruzando os gaps maiores do espectro (em função da fase phi) correspondem a estados de borda no sistema, onde apresenta propriedades de localização em sítios específicos na rede.

De acordo com a teoria padrão de evolução estelar, as estrelas pouco massivas (tipo espectral K e G) devem chegar ao início da sequência principal (ZAMS) com abundância de lítio próxima ao valor meteorítico, que é de 3,3 dex, e manter uma abundância elevada até que atinjam a primeira zona de dragagem no Ramo das Gigantes Vermelhas (RGB). Após o término dos processos de diluição, já na região do red clump, tais estrelas deveriam apresentar uma abundância de lítio relativamente baixa. Entretanto, aproximadamente 1-2% de todas as estrelas gigantes K e G observadas apresentam uma abundância anormalmente alta de lítio (≥ 1,5 dex). Várias são as possibilidades encontradas na literatura para reconciliar teoria e observação, porém nenhuma delas é capaz de explicar todos os cenários em que essas anomalias químicas acontecem.

O objetivo do nosso trabalho é apresentar um novo estudo sobre as estrelas ricas em lítio de tipo espectral G e K, e analisar se existem características particulares às ricas em lítio que apresentam campo magnético detectado. Montamos uma base de dados de 20 estrelas gigantes — retiradas de Charbonnel e Balachandran (2000), Kumar, Reddy e Lambert (2011), e Lèbre et al. (2009) — e calculamos seus parâmetros fundamentais e o campo magnético longitudinal para uma subamostra das estrelas com espectros observados em alta resolução e disponíveis no PolarBase (Petit et al., 2014).  No que diz respeito aos estados evolutivos, utilizamos paralaxes recentemente fornecidas pelo satélite Gaia da ESA. Para tanto, utilizamos a ferramenta de análise espectral iSpec (Blanco-Cuaresma et al., 2014) e a técnica do Least-Squares Deconvolution (LSD) (Donati et al., 1997). Obtivemos resultados para os parâmetros fundamentais e abundância de Li usando o mesmo procedimento para todas as estrelas. Assim, temos a confiabilidade em comparar estrelas provenientes de diferentes bases e que possivelmente tiveram seus espectros tratados de maneiras distintas. Obtivemos relações entre abundância de Li, velocidade de rotação, e presença de campo magnético que estão de acordo com o previsto na literatura. Concluímos que cada estrela precisa ser analisada de forma individual e com maiores detalhes espectroscópicos para que a real natureza de sua abundância de Li seja desvendada. A razão isotópica ¹²C/¹³C, e a razão elementar C/N, precisam ser investigadas para determinarmos com precisão a posição de algumas estrelas (da nossa base) no diagrama H-R.

Nesta tese apresentamos um estudo teórico da propagação de magnons no regime magnetostático e de ondas eletromagnéticas em super-redes aperiódicas de terras raras formadas pelo disprósio (Dy) e o hólmio (Ho). As super-redes estudadas são a quasiperiódica de Fibonacci e as aperiódicas determinísticas de Thue-Morse e Período-Duplo, sendo todas elas construídas através do empilhamento periódico de células unitárias, as quais são formadas por uma regra substitucional de duas camadas do tipo A/B, em que essa regra depende do tipo de sequência considerada para construção da super-rede. Em consequência do empilhamento das células unitárias ser periódico é possível aplicar nestas estruturas o teorema de Bloch, que junto com o método da matriz-transferência, nos permite encontrar os modos Magnetostáticos de volume e superfície. Estes modos apresentam um comportamento auto-similar das bandas de volume, assim, no limite do número de geração N ser muito grande, esses espectros se tornam um conjunto fractal do tipo Cantor. Também foi verificado propriedades de escala e localização desses modos, que são diferentes para o Dy e Ho. Na propagação de ondas eletromagnéticas analisamos o espectro óptico de reflexão (ou reflectância) para as mesmas super-redes de terra rara. Usamos aqui o modelo de Drude para determinar a função dielétrica das terras raras, que são metais, portanto temos que a reflexão é dominante para esses sistemas. Também usamos as equações de Maxwell e o método da matriz-transferência, que nos permite obter os coeficientes de reflexão. Portanto, analisamos nessas estruturas os espectros para a incidência normal de ondas s-polarizadas (ondas TE) e p-polarizadas (ondas TM), onde observou-se que apresentam um comportamento auto-similar e uma simetria espelho nos seus espectros na região do infravermelho próximo, com a reflectância coincidindo para ambas polarizações. Já na incidência oblíqua verificou-se que a reflectância é sensível à variação do ângulo, variando também com o tipo de super-rede e com a geração da mesma, onde os espectros são diferentes para o Dy e Ho. Na região do infravermelho distante vimos que a reflectância é dominante nas terras raras, como é esperado para os metais.

Neste trabalho foram preparadas três amostras de $La_2FeMnO_6$ (LFMO) por reação de estado sólido, tratada termicamente a 1200 $^{\circ}C$ em tempos de tratamento equivalentes a 24, 48 e 96 $hrs$, cada uma identificada pelo nome LFMO24, LFMO48 e LFMO96, respectivamente. As estruturas obtidas são do tipo dupla-$perovskita$, monoclínica com grupo espacial $P2_1/n$ e parâmetros de rede dados por $a$ = 5,52 Å, $b$ = 5,51 Å e $c$ = 7,81 Å. Os tamanhos dos cristalitos das amostras são equivalente a 361,0 $nm$ (LFMO24), 348,9 $nm$ (LFMO48) e 370,83 $nm$ (LFMO96). Segundo as medidas de calor específico (HC), as LFMO's tem uma transição de fase ferrimagnética em aproximadamente 10 $K$, conforme ajuste de dados usando a teoria de campo médio. Transições de fase devido a localização de carga foi observado, ocorrendo em temperaturas diferentes dependendo do grau de ordenamento de cada sistema, em que o estado mais desorganizado tende a ter esta transição tendendo a 140 $K$. Um excesso em HC é identificado e modulado segundo as soma dos defeitos de Frenkel e Schottky, onde as LFMO24 e LFMO48 apresentaram menor e maior quantidade de defeitos, respectivamente. A contribuição da rede cristalina foi estipulada usando o Modelo de Thirring, com temperaturas de Debye da ordem do esperado para este tipo de material. Medidas de magnetização DC, AC e de histerese magnética confirmam a existência de comportamento ferromagnético fraco na temperatura ambiente em todas as LFMO's, nas amostras LFMO48 e LFMO96 ele é atribuído diretamente aos átomos de $Mn$, porém na LFMO24, amostra que apresentou maior valor de magnetização nesta temperatura, há um acréscimo proporcionado aos íons de $Fe$, apesar da espectroscopia M\"{o}ssbauer para o $^{57}Fe$, mostrar um dubleto. A parte real da susceptibilidade AC, $\chi_{AC}^{'}$, complementados por modelos teóricos diferentes, confirma uma fase do tipo \textit{cluster-glass}, gerada por aglomerados em certa faixa de temperatura nas LFMO's, por volta de 30 $K$, onde $\chi_{AC}^{'}$ mostra picos que variam com a frequência $f$. A forte presença da fase de Griffiths nas curvas $1/\chi_{AC}^{'}$ das LFMO48 e LFMO96 sugerem que esta fase é iniciada em 65 $K$, ocorrendo de forma diferenciada na LFMO24.