Dissertações/Teses

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2021
Dissertações
1
  • JONATHAN PESSOA CORREIA
  • Distribuição dos tamanho de DNA humano codificante via teoria de informação

  • Orientador : RAIMUNDO SILVA JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • RAIMUNDO SILVA JUNIOR
  • DORY HELIO AIRES DE LIMA ANSELMO
  • ANTONIO DE MACEDO FILHO
  • Data: 12/02/2021

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  • Analisamos a sequência de codificantes do \textit{ Homo Sapiens} por meio de um modelo que naturalmente envolve correlações entre as bases nas sequências de DNA dos organismos vivos. O modelo é baseado na otimização da entropia de Shannon, que é o centro de todos os argumentos estatísticos. Como resultado, propomos a função de distribuição de lei dupla exponencial dos comprimentos do DNA medido em pares de bases (bp). Os resultados mostram que as Correlações de Curto Alcance (SRC), sempre presentes nas sequências de DNA codificantes, são apropriadamente capturadas por meio da distribuição dupla exponencial e descreve adequadamente a distribuição de comprimentos cumulativos dos bases de DNA. Com base neste modelo, usamos uma função de distribuição cumulativa empírica e o banco de dados de proteínas compilado pelo Projeto Ensembl para mostrar consistência com os dados.


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  • We analyze the coding sequence for the Homo Sapiens via a model that naturally embraces correlations among the
    bases in DNA sequences of living organisms. The model is based on the Shannon entropy's optimization, which is the core of all statistical arguments. As a result, we propose the double-exponential law distribution function of the length of DNA measured in base pairs (bp). The results show that the Short-Range-Correlations (SRC), always present in coding DNA sequences, are appropriately captured through the double-exponential distribution and adequately describes the cumulative length distribution of DNA bases. Based on this model, we use an Empirical cumulative distribution function and the database of proteins compiled by the Ensembl Project to show consistency with the data.

2
  • LUCAS RODRIGUES DELGADO DE FREITAS
  • Modos sem gap em materiais de Kitaev com defeitos

  • Orientador : RODRIGO GONCALVES PEREIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDUARDO MIRANDA
  • LEONARDO DANTAS MACHADO
  • RODRIGO GONCALVES PEREIRA
  • Data: 26/03/2021

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  • 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.


  • Mostrar Abstract
  • A quantum spin liquid is a magnetic phase of matter remarkable for its ground state long-range entanglement and fractional excitations. A quantum spin liquid appears in the well-known Kitaev honeycomb spin-half model. In a magnetic field, there is a phase transition to a topological phase with an energy gap in the bulk and chiral Majorana fermions at the edge However, recent nuclear magnetic resonance experiments suggest excitations without a gap in this phase, signalled by a power-law dependence of the spin-lattice relaxation rate at low temperatures. In this work, I propose a mechanism to account for this experimental result. I use the localization of chiral Majorana modes in defects to explain the presence of gapless modes in the bulk. Treating the weak interaction between the chiral modes in the defects within a mean-field approximation, I find that these modes remain gapless when the interaction is below a critical value that depends on the magnetic field strength. I used the effective low-energy theory to calculate the spin-lattice relaxation rate and found a behavior that agrees with the experimental result.

3
  • LEONARDO DE QUEIROZ DANTAS
  • Poláritons Magnéticos em Meio Giromagnético com Camada de Grafeno

  • Orientador : DORY HELIO AIRES DE LIMA ANSELMO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DORY HELIO AIRES DE LIMA ANSELMO
  • MANOEL SILVA DE VASCONCELOS
  • NILSON SENA DE ALMEIDA
  • Data: 09/04/2021

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  • Resumo: Neste trabalho apresentamos o estudo teórico sobre poláritons magnéticos (poláritons de mágnons) em um sistema formado por um meio giromagnético (ferromagnético ou antiferromagnético) semi-infinito, com uma camada de grafeno na interface entre este meio e o vácuo. Dessa forma, fizemos a revisão dos cálculos analíticos e numéricos para os casos em que um campo magnético estático é aplicado paralelamente à interface, e propomos um novo caso, no qual o campo magnético é aplicado perpendicularmente à interface entre os meios. Os resultados encontrados mostram que, para o caso de campo magnético perpendicular, houve a formação de modos de poláritons magnéticos de superfície, caracterizando o acoplamento fóton-mágnon. Neste caso, os resultados numéricos mostraram que estes modos se propagam de forma recíproca, ou seja, independente do sentido do vetor de onda para ambos os meios magnéticos (ferromagnético e antiferromagnético). Em contraste, modos de volume não foram encontrados, caracterizando um comportamento independente entre fóton e mágnon no volume giromagnético. A inclusão da camada de grafeno também possibilitou o controle dos modos de superfície por meio da variação de parâmetros existentes na condutividade óptica no grafeno, tais como o potencial químico e a taxa de espalhamento.


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  • In this work we present the theoretical study on magnetic polaritons (magnon-polaritons) in a system formed by a semi-infinite gyromagnetic medium (ferromagnetic or antiferromagnetic), with a layer of graphene at the interface between this medium and the vacuum. Thus, the analytical and numerical calculations were reviewed for cases in which a static magnetic field is applied parallel to the interface, and we propose a new case, in which the magnetic field is applied perpendicularly to the interface between the media. The results found show that, for the case of perpendicular magnetic field, there was the formation of magnetic surface polariton modes, characterizing the photon-magnon coupling. In this case, the numerical results showed that these modes propagate reciprocally, that is, independent of the direction of the wave vector for both magnetic media (ferromagnetic and antiferromagnetic). In contrast, bulk modes were not found, characterizing an independent behavior between photon and magnon in the gyromagnetic bulk. The inclusion of the graphene layer also made it possible to control the surface modes by varying the parameters existing in the optical conductivity in graphene, such as the chemical potential and the scattering rate.

4
  • GABRIEL MORENO CUNHA
  • Acoplamento Efático em Modelo Neuronal Híbrido

  • Orientador : GUSTAVO ZAMPIER DOS SANTOS LIMA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • GILBERTO CORSO
  • GUSTAVO ZAMPIER DOS SANTOS LIMA
  • MADRAS VISWANATHAN GANDHI MOHAN
  • MARCELO DE MEIRA SANTOS LIMA
  • SERGIO R. LOPES
  • Data: 26/07/2021

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  • 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.


  • Mostrar Abstract
  • There is growing interest in the impact of electrical fields generated in the brain. Transmembrane ionic currents originate electric fields in the extracellular space and are capable of affecting nearby neurons, a phenomenon called ephatic communication. In the present work, the Quadratic Integrate-and-Fire model was adapted to include the ephatic coupling behavior and its results were compared to the empirical results. Therefore, the analysis tools were divided according to the neuronal activity regime. For the subthreshold regime, circular statistics were used to describe the phase differences between the stimulus signal and the modeled membrane response; In the suprathreshold regime, the Population Vector and Spike Field Coherence were used to estimate phase preferences and the coupling intensity between the stimulus and the spikes of the model. The subthreshold phase difference was sensitive to the characteristic membrane response time, as well as the frequency of the stimulus given to the model. On the other hand, the intensity of the coupling between spikes and stimulus was sensitive to the intensity of noise added to the stimulus signal and also to the stimulus frequency. The preferential phase of spikes are sensitive, according to the model, only to the stimulus frequency. Such results are consistent with the results observed in empirical experiments on ephatic neuronal coupling. It was observed that the Quadratic Integrate-e-Fire model with ephatic coupling is able to successfully model this neuronal communication. Thus, the model makes it possible to pursue further studies on the physiological importance of ephatic coupling in the brain, including significant implications for our understanding of brain processing for neuroscience.

5
  • CAMILA PEREIRA RAMOS
  • Abundância de Relíquias a partir da Equação de Boltzmann

  • Orientador : FARINALDO DA SILVA QUEIROZ
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AION VIANA
  • ALEX GOMES DIAS
  • CLARISSA MARTINS SIQUEIRA
  • FARINALDO DA SILVA QUEIROZ
  • RODRIGO FERNANDES LIRA DE HOLANDA
  • Data: 30/07/2021

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  • Dados observacionais que suportam a existência de matéria escura (ME) têm sido amplamente documentados, apontando para a presença de uma matéria não barionica, responsável por cerca de 25% da quantidade de energia do Universo. Contudo, tal tipo de matéria não foi detectada até o momento e o modelo padrão de física de partículas (MP) não possui uma explicação para ME. Neste trabalho, as partículas massivas fracamente interagentes (WIMPs) são apresentadas. É, então, o objetivo principal mostrar que estes candidatos à ME geram a abundância necessária para obter a quantidade estimada de ME no Universo. Esse resultado é obtido através da solução da equação de Boltzmann no cenário do Universo primordial.

     


  • Mostrar Abstract
  • Observational data that support the existence of dark matter (DM) has been largely documented, pointing to the presence of a non-baryonic matter that is responsible for around 25% of the energy budget of the Universe. However, such type of matter has not been detected so far, and the standard model of particle physics (SM) does not have an explanation for DM. In this work, the weakly interacting massive particles (WIMPs), the main candidates for DM, are presented. It is then the main goal to show that this DM candidate generates the abundance required to obtain the estimated amount of DM in the Universe. This result is obtained by solving the Boltzmann equation, in the early Universe scenario.

6
  • HELCIO FELIPPE JUNIOR
  • Matrizes de Pearson como operadores densidade: um teste da hipótese do cérebro entrópico usando a entropia de von Neumann

  • Orientador : MADRAS VISWANATHAN GANDHI MOHAN
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALINE AMABILE VIOL BARBOSA
  • DRAULIO BARROS DE ARAUJO
  • ERNESTO CARNEIRO PESSOA RAPOSO
  • FERNANDA PALHANO XAVIER DE FONTES
  • MADRAS VISWANATHAN GANDHI MOHAN
  • Data: 30/07/2021

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  • 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.


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  • The entropic brain hypothesis states that key functional parameters should exhibit increased entropy during psychedelic
    induced altered brain states. This hypothesis has gained significant support over the years, particularly via thresholding Pearson
    correlation matrices of functional connectivity networks. However, the thresholding procedure is known to have drawbacks,
    mainly its arbitrariness in the threshold value selection. In this work, we propose an entirely objective, threshold independent
    method of entropy estimation. Let R be a generic N×N Pearson correlation matrix. We define ρ = R/N and prove that ρ
    satisfies the necessary conditions for a density operator. Therefore, the von Neumann entropy S = –tr(ρlnρ ) can be directly
    calculated from the Pearson matrix. We then calculate the entropy of functional correlations of the human brain. Consistent
    with the entropic brain hypothesis, we find that entropy increases during the acute effects of the psychedelic indigenous
    beverage ayahuasca.

7
  • LUÍS FELIPE MARTINS DE ALMEIDA MORENA REIS
  • Emissão de Ondas Gravitacionais em Teorias de Gravitação Quadrática

  • Orientador : LEO GOUVEA MEDEIROS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LEO GOUVEA MEDEIROS
  • RICCARDO STURANI
  • RODRIGO ROCHA CUZINATTO
  • Data: 23/09/2021

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  • Apesar do sucesso inquestionável da Relatividade Geral (RG) em conseguir descrever e prever diversos fenômenos atrelados a
    gravitação, esta teoria ainda possui algumas dificuldades estruturais de interesse para a cosmologia e a física de altas energias,
    e.g. singularidades, energia escura, cosmologia do universo primordial, gravitação quântica, etc. Teorias estendidas de
    gravitação, que consistem em modificações da RG, têm se mostrado uma possível solução para esses problemas. Portanto, neste
    trabalho iremos estudar uma teoria de gravitação quadrática, onde os termos 𝛼𝑅 2 e 𝛾𝑅 𝜈𝜉 𝑅 𝜈𝜉 são adicionados a ação de Einstein-
    Hilbert com 𝛼 e 𝛾 sendo constantes de acoplamento adimensionais. Esta teoria está muito presente na literatura estando atrelada
    a questões de renormalização da gravitação. Primeiro, iremos fazer um estudo dos principais aspectos da teoria quadrática,
    focando principalmente nas propriedades dos novos campos que se manifestam na teoria através da solução das equações de
    campo linearizadas. Com isso, analisaremos o papel que estes campos desempenham na evolução orbital de um sistema de
    massas pontuais em _orbita circular devido a emissão de ondas gravitacionais .


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  • Despite the unquestionable success of General Relativity (GR) in being able to describe and predict several gravitational
    phenomena, this theory still has some internal issues of interest for cosmology and high energy physics, e.g. singularities, dark
    energy, cosmology of the early universe, quantum gravity, etc. Extended theories of gravity, which consist of modifications in
    GR, have been shown to be a possible solution to these problems. Therefore, in this work we will study a quadratic theory of
    gravity, where the terms 𝛼𝑅 2 and 𝛾𝑅 𝜈𝜉 𝑅 𝜈𝜉 are added to the Einstein-Hilbert action with 𝛼 and 𝛾 being dimensionless coupling
    constants. This theory is usually present\ in several works being linked to the renormalization issues of gravity. In this work we
    will study the main aspects of this quadratic theory, focusing mainly on the properties of new fields that manifest themselves in
    the theory through the solution of linearized field equations. Thus, we will analyze the role that these fields play in the orbital
    evolution of a point mass system in a circular orbit due to
    the emission of gravitational waves.

Teses
1
  • SERGIO LUIZ EDUARDO FERREIRA DA SILVA
  • Inversão da Forma de Onda Completa Baseada em Mecânicas Estatísticas Generalizadas

  • Orientador : GILBERTO CORSO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • GILBERTO CORSO
  • JOAO MEDEIROS DE ARAUJO
  • RAIMUNDO SILVA JUNIOR
  • JORGE LUIS LOPEZ
  • WAGNER MOREIRA LUPINACCI
  • Data: 29/01/2021

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  • 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.


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  • The subsurface imaging is a central procedure in seismic exploration and, consequently, a topic of great economic interest. In general, the seismic data inversion process is employed to estimate the physical parameters of the subsurface. In geophysical applications, seismic inversion is usually formulated as an optimization problem that aims to minimize the difference between the modeled data and the observed data through the Gauss' law of error, which is closely linked to the Boltzmann-Gibbs statistical mechanics. In this approach, errors are assumed to be distributed according to a Gaussian distribution. However, in practice, especially in non-linear problems, errors are seldom Gaussian and, therefore, this approach may fail to reconstruct physical models, especially when there are outliers in the data set. Thus, the error laws determined by  non-Gaussian statistics are essential for a robust seismic inversion. In this way, we present in this work new methodologies for the execution of seismic inversions based on non-Gaussian statistics. In particular, the generalized statistics in the sense of Tsallis and Kaniadakis are considered to solve a challenging problem of seismic inversion, called, Full-Waveform Inversion. In this work, we present the foundation and formalism of the FWI based on generalized statistical mechanics, as well as the results of several numerical tests carried out on two different subsurface models: (i) we consider a very dense seismic acquisition geometry in a Marmousi case study; and then, (ii) we employ an OBN acquisition in a case study with a representative model of the Brazilian pre-salt field. At the end, we compare the conventional FWI with the FWI based on Tsallis and Kaniadakis statistics. The results suggest that the FWI based on generalized statistical mechanics is a powerful
    methodology, especially in noisy environments. In addition to the proposed methodology to provide better reconstruction of  the subsurface models, no computational cost is added compared to the conventional approach.

2
  • ASNAKEW BEWKETU BELETE
  • As propriedades de variabilidade da galáxia ativa  núcleos e suas intrações com o hospedeiro galáxias

  • Orientador : JOSE RENAN DE MEDEIROS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOSE RENAN DE MEDEIROS
  • BRUNO LEONARDO CANTO MARTINS
  • IZAN DE CASTRO LEÃO
  • JAILSON SOUZA DE ALCANIZ
  • ZULEMA ABRAHAM
  • Data: 29/01/2021

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  • Núcleos galácticos ativos (AGNs), regiões compactas que consistem em um supermassivo buraco negro rodeado por um disco de acreção no centro de galáxias massivas, há muito tempo são conhecidos em suas propriedades observacionais. A fintensa variabilidade identificada em tais propriedades pode ser usada para sondar o interior de tais sistemas. Além disso, a maioria dos objetos astrofísicos, como AGNs, está possivelmente associada com sistemas estocásticos não lineares contínuos devido à sua complexidade na natureza. Os quasares, uma subclasse de AGN, estão entre os sistemas complexos que têm séries temporais não lineares caracterizadas por comportamento fractal e também por um amplo espectro de amplitude, indicando que a evolução dinâmica de tais objetos é não linear (ou seja, descrito por equações diferenciais estocásticas não lineares). Além disso, observa-se que as fontes de rádio extragalácticas são intermitentes em escalas de tempo de 104 -105 anos. Apesar da natureza complexa dos AGNs, astrônomos têm tentado investigar suas propriedades usando técnicas lineares, entre as quais análise de Fourier. No entanto, a informação mais valiosa em um sinal de sistema complexo é contida em suas estruturas e fenômenos transitórios chamados singularidades. Assim, particularmente em física, é importante analisar estruturas irregulares em um sinal para deduzir propriedades sobre os fenômenos físicos subjacentes. Além disso, entre outras evidências, a correlação, recentemente descoberta, entre a massa de um buraco negro supermassivo e as propriedades da protuberância da galáxia hospedeira revelaram o fato de que os AGNs não são objetos isolados -eles interagem e coevoluem com suas galáxias hospedeiras.  Os mecanismos de interação, supostos terem origem no feedback e alimentação do AGN, são conhecidos por afetar tanto as propriedades observacionais de AGNs, quanto as propriedades e cinemática do gás no ambiente circundante, regulando assim a coevolução do sistema AGN-galáxia hospedeira. Nesse contexto, compreender os tipos de variabilidades junto com os  mecanismos físicos e a física por trás da interação AGN-galáxia hospedeira (feedback e alimentação AGN) pode fornecer informações potencialmente significativas sobre a natureza dos AGNs, oferecendo um cenário completo para o desenvolvimento de modelos para estudo da coevolução dos dois sistemas fisicamente conectados. A interação da galáxia e do AGN pode ser facilmente estudada modelando a cinemática do gás (em todas as formas) nas regiões nucleares e circumnucleares da galáxia hospedeira.

    Nesta tese efetuamos um estudo sobre a presença de assinaturas não lineares (multifractal) em curvas de luz de diferentes classes de AGNs, sua correlação com diferentes parâmetros observacionais, tentando entender, em particular, se a multifractalidade é um comportamento intrínseco de AGNs e pode ser afetada por variações extrínsecas (por exemplo, lentes gravitacional ). Além disso, também é efetuada uma análise da cinemática do gás molecular CNO nas regiões nuclear e circumnuclear de três regiões próximas a galáxias do tipo Seyfert, NGC 4968, NGC 4845 e MCG-06-30-15, usando a linha de emissão de CO (2-1) como base.

    Como resultados principais, mostramos que os AGNs são sistemas fortemente não lineares e intermitentes, onde o grau de não linearidade não muda com o redshift cosmológico. Mostramos também que comportamento não linear dos AGNs é afetado por variações extrínsecas, como por exemplo por lentes gravitacionais, e que o grau de não linearidade é inversamente correlacionado com o comprimento de onda analisado. Também, não encontramos nenhuma correlação significativa entre o grau de não linearidade e parâmetros de AGN, como massa do buraco negro, tamanho da região de linha larga (BLR) e luminosidade do contínuo. No entanto, uma correlação importante é observada entre o grau de não linearidade e a razão de Eddington.


  • Mostrar Abstract
  • Active galactic nuclei (AGNs), a compact regions that consist of a super-massive
    black hole surrounded by an accretion disk in the center of massive galaxies, have
    long been known in their unique observational properties. Strong variability has
    been identified as one of those properties that can be used to probe the interior of
    the system. Also, most astrophysical objects, like AGNs, are possibly associated
    with continuous nonlinear stochastic systems due to their complexity in nature. It
    has been indicated that quasars, a sub-class of AGN, are among complex systems
    that have nonlinear time series characterized by fractal behavior and also by sudden
    bursts of very large amplitude, implying that the dynamical evolution of quasars
    is nonlinear (i.e., described by nonlinear stochastic differential equations). Addi-
    tionally, there is a suggestion that extragalactic radio sources are intermittent on
    timescales of ∼ 10 4 - 10 5 yr. Despite the complex nature of AGNs, astronomers
    have been trying to investigate the variability properties of AGNs using linear tech-
    niques, such as structure function, periodogram, Fourier analysis, etc. However,
    most valuable information in a complex system signal is contained by its irregu-
    lar structures and transient phenomena called singularities. Thus, particularly in
    physics, it is important to analyze irregular structures in a signal to deduce proper-
    ties about the underlying physical phenomena. Moreover, among other evidences,
    the recently discovered tight correlation between super-massive black hole mass and
    the host galaxy bulge properties revealed the fact that AGNs are not isolated objects
    -they interact and co-evolve with their host galaxies. The interaction mechanisms
    are thought to be through AGN feedback and feeding, and have been known to af-
    fect both the observational properties of AGNs, and the properties and kinematics
    of the gas in the surrounding environment, thereby regulating AGN- host galaxy
    co-evolution. Thus, understanding the types of variabilities along with their driv-
    ing physical mechanisms and the physics behind the AGN-host galaxy interaction
    mechanisms(AGNfeedbackandfeeding)providesapotentiallysignificantinforma-
    tion to constrain the nature of AGNs and get a full picture to construct a universal
    model to study the co-evolution of the two physically connected systems. The AGN-
    host galaxy interaction can easily be studied by modelling the kinematics of gas (in
    all form) in the nuclear/circumnuclear regions of the host galaxy.
    In this thesis I studied the nonlinear (multifractal) signature printed in the long-
    term light curves of different classes of AGNs and its correlation with different AGN
    and other observational parameters, and whether multifractality is an intrinsic be-
    haviour of AGNs and it can be affected by extrinsic variations (e.g., gravitational
    lensing). I applied the one-dimensional multifractal detrended moving average and
    the wavelet transform modulus maxima approachs to characterize the nonlinearity
    presented in the light curves. In addition, I also present the analysis of the kinemat-
    ics of CO molecular gas in the nuclear and circumnuclear regions of three nearby
    Seyfert galaxies, NGC 4968, NGC 4845, and MCG-06-30-15, by using their bright
    CO(2-1) emission line as a tracer. I used two different softwares, the 3D-Based Anal-
    ysis of Rotating Object via Line Observations (3 D BAROLO) and DiskFit, to model
    the kinematics of cold CO molecular gas in these three galaxies.
    I found that AGNs are strongly nonlinear and intermitent systems, and nonlinearity
    is an intrinsic behaviour of AGNs (i.e., the degree of nonlinearity does not change
    with cosmological redshift), indicating that AGNs are really complex systems, and
    the information contained in their light curves cannot be fully captured by linear
    analysis techniques. The nonlinear behaviour of AGNs is found to be affected by
    extrinsic variation (gravitational lensing). Moreover, the degree of nonlinearity is
    found to be inversly correlated with wavelength, the shorter the wavelength the
    vii
    stronger the nonlinearity, and strongly correlated with fractaional variability ampli-
    tude. I did not find any significant correlation between the degree of nonlinearity
    and AGN parameters such as black hole mass, the size of the Broad-Line Region
    (BLR), and continuum luminostiy. However, an important correlation is observed
    between the degree of nonlinearity and the Eddington ratio. I also found that re-
    processing in the BLR introduces additional nonlinearity, i.e., the reprocessing in the
    BLR increases the nonlinearity of the ionizing continuum.
    Circular motion is found to be the dominant kinematics of the CO molecular gas
    in the inner molecular disk of the three nearby Seyfert galaxies, NGC 4968, NGC
    4845 and MCG-06-30-15, mainly in NGC 4845 and MCG-06-30-15. However, there
    is a clear evidence for the presence of non-circular motions in the central regions of
    NGC 4968 and NGC 4845. The strongest non-circular motion is detected in the nu-
    clear region of NGC 4968, mainly in the minor kinematic axis, with velocity ∼ 115
    km s
    − 1 . For NGC 4968, the Ω b
    pattern speed for the bar put corotation at 3.5 kpc
    and inner Lindblad resonance (ILR) ring at R = 300pc, which corresponds to the CO
    ring. Moreover, of all DiskFit models, bisymmetric model is found to be the best-
    fit model, indicating that the observed non-circular motions, mainly in NGC 4968,
    could be due the molecular gas in the disk of the galaxy being perturbed by the nu-
    clear barred structure. Considering the CO-to-H 2 conversion factor α in the interval
    [0.8, 3.2], the molecular mass in the molecular disk of each galaxy is estimated to be
    ∼ 2.8 × 10 9 (α= 0.8) and ∼ 11 × 10 9 (α=3.2) for NGC 4968, ∼ 4 × 10 9 (α= 0.8) and ∼ 16
    × 10 9 (α= 3.2) for NGC 4845, and ∼ 0.3 × 10 9 (α= 0.8) and ∼ 1.2 × 10 9 (α= 3.2) for
    MCG-06-30-15. For the galaxy NGC 4968, the computation of the torques exerted by
    the stellar bar on the gas are positive inside the molecular ring, and negative inside,
    revealing that the gas is accumulating in the inner Lindblad resonance.

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  • LESSANDRO JORGE DE LIMA
  • Modelos Computacionais para Estudos de Efeitos Termoelétricos em Filmes Finos e o Modelo de Potts de Médio Alcance (q=3)

  • Orientador : JOAO MEDEIROS DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FELIPE BOHN
  • JOAO MEDEIROS DE ARAUJO
  • LÚCIO STRAZZABOSCO DORNELES
  • MADRAS VISWANATHAN GANDHI MOHAN
  • MARCIO ASSOLIN CORREA
  • SERGIO ANDRÉ FONTES AZEVEDO
  • Data: 25/02/2021

  • Mostrar Resumo
  • 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).


  • Mostrar Abstract
  • In this thesis we present the results of two works in computational physics on the thermoelectric effects in thin films and the medium-range Potts model (q = 3). In the first, we seek to obtain the magnetic behavior and thermoelectric response of Co2FeAl/W films from numerical calculations, we compare experiment and theory, we explore the possibility of obtaining evolution of the magnetic response and the thermoelectric voltage with the magnitude and direction of the magnetic field. We show that the thermoelectric voltage curves can be obtained from a change in the Stoner-Wohlfarth model by the association and experimental parameters used in the longitudinal spin Seebeck effect experiment. In the second, we seek to find the so-called X and Y exponents, for the medium-range Potts model, which describes the transition from one universality class to another as the range of interactions increases. Such an effect is called a crossover phenomenon. We present the results obtained so far for the medium-range Potts model. We use the Metropolis algorithm to perform numerical Monte Carlo simulations of the Potts model of the state q = 3. With this algorithm we simulate systems with network sizes, L, equal to 32, 46, 64, 92, 128, 182 and 256. We found that as the range of interactions, Rm increases, the critical exponents α/ν, β/ν and γ/ν vary. Therefore, in this work we try to use two algorithms in two applications involving thin films and the Potts model (q = 3).

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  • LEANDRO DE ALMEIDA
  • Aplicação de Microlentes Gravitacionais na Busca de Exoplanetas de Baixa Massa

  • Orientador : JOSE DIAS DO NASCIMENTO JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDER MARTIOLI
  • FRANCISCO JOSÉ JABLONSKI
  • JEFFERSON SOARES DA COSTA
  • JOAO RODRIGO SOUZA LEAO
  • JOSE DIAS DO NASCIMENTO JUNIOR
  • Data: 18/03/2021

  • Mostrar Resumo
  • As lentes gravitacionais foram propostas por Albert Einstein no percurso da elaboração da teoria da relatividade
    geral. Einstein observou que os objetos massivos curvam o espaço-tempo e desta forma o caminho da luz que passa próximo desses objetos sofre efeitos de deflexão e a luz é desviada nestas proximidades. O regime das lentes gravitacionais pode ser dividido em três regimes básicos: lentes fortes, lentes fracas e microlentes. Esta tese é focada nesta última, as microlentes gravitacionais. Estes eventos de Microlentes Gravitacionais (MG) acontecem quando, a partir da perspectiva do observador, há um alinhamento entre duas estrelas, uma mais ao fundo (fonte) e outra no meio do caminho (lente). Esse alinhamento faz com que a luz da fonte sofra um desvio do seu caminho original. Este desvio da luz gera uma magnificação do brilho da estrela do fundo e se as duas estrelas possuem movimentos relativos, uma curva de luz característica é produzida. Se a estrela lente
    possui um planeta, podemos inferir a sua presença através da análise cuidadosa dessa curva de luz e determinar as frações de massa do sistema e também o semi-eixo maior aparente. Esta técnica se diferencia das outras pois, é a única que consegue detectar planetas pequenos além da linha do gelo de suas estrelas. Esses planetas são essenciais para o preenchimento do censo de exoplanetas que temos em nossa galáxia. Neste trabalho nos focamos em buscar planetas de baixa massa em estrelas do tipo solar. Para isso, utilizamos o método semi-analítico de resolução da equação da lente e propomos a parametrização da menor distância entre o trajeto da estrela fonte e a lente principal (parâmetro de impacto $\mu_0$) e o ângulo que o caminho da fonte
    faz com o eixo relativo do sistema (ângulo de impacto $\alpha$). Esta parametrização força o caminho da fonte a passar pela região de interesse do evento em que seria possível a detecção de planetas de baixa massa, aumentando a probabilidade de detecção de planetas com a massa da Terra. Aplicamos nossa parametrização em eventos de MG disponíveis na literatura e também em curvas de luz de eventos observados no Observatório Pico dos Dias (OPD) nas campanhas observacionais de 2018, 2019 e 2020, que fizeram parte deste doutorado em conjunto da colaboração MicroFun da "Ohio State University". Nesta tese, apresentamos uma discussão detalhada sobre as curvas de cáusticas planetárias em eventos de MG e os efeitos na formação das curvas de luz de um evento envolvendo um planeta com a massa similar à da Terra. Apresentamos também
    detalhadamente a metodologia de observação fotométrica de eventos de microlentes gravitacionais acompanhados no OPD. Apresentamos ainda uma possível detecção de 3 candidatos à exoplanetas, um deles utilizando dados observados no OPD durante o doutorado. Neste trabalho analisamos a topologia de eventos de MG que produzem curvas de luz em que a detecção de planetas com a massa similar à da Terra é possível.


  • Mostrar Abstract
  • Gravitational lenses were proposed by Albert Einstein in the course of developing the theory of general relativity.
    Einstein observed that massive objects curve space-time and thus the path of light that passes close to these objects undergo deflection effects and the light is then deflected in these vicinities. The gravitational lens regime can be divided into three categories: strong lenses, weak lenses, and microlensing. This thesis is focused on the latter, the gravitational microlensing.
    Gravitational Microlensing (GM) events happen when, from the observer's perspective, there is an alignment between two stars, one in the background (source) and another in the foreground (lens). This alignment causes the light from the source to deviate from its original path. This deviation of light generates a magnification of the brightness of the background star and if the two stars have relative movements, a characteristic light curve is then produced. If the lens star has a planet, we can infer its presence by carefully analyzing this light curve and determining the mass fractions of the system and also the apparent major semi-axis. This technique differs from the others because it is the only one that can detect small planets beyond the snow line of its stars. These planets are essential for filling the census of exoplanets that we have in our galaxy. In this work, we focus on
    finding low-mass planets in solar-type stars. For this, we use the semi-analytical method of solving the lens equation and we propose the parameterization of the shortest distance between the path of the source star and the main lens (impact parameter $\mu_0 $) and the angle that the source path makes with the relative axis of the system (angle of impact $\alpha$). This parameterization forces the source path to pass through the region of interest of the event in which it would be possible to detect low mass planets, increasing the probability of detecting planets with the mass of the Earth. We applied our parameterization in GM events available in the literature and also in light curves of events observed at the Pico dos Dias Observatory (OPD) in the observational campaigns of 2018, 2019, and 2020, which were part of this doctorate together with
    the MicroFun collaboration from "Ohio State University ". In this thesis, we present a detailed discussion of planetary caustic in GM events and the effects on the formation of light curves in an event involving a planet with a mass similar to that of Earth. We present in detail the methodology for photometric observation of GM events monitored at the OPD. We also present a possible detection of 3 candidates for exoplanets, one of them using data observed in the OPD during this doctorate. In this work, we analyze the topology of GM events that produce light curves in which the detection of planets with a mass similar to that of Earth is possible.

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  • GABRIEL CAMPELO DE MELO FERRAZ
  • Construção de Líquidos de Spin Quirais por Junções de Cadeias de Spin

  • Orientador : RODRIGO GONCALVES PEREIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AMIR ORDACGI CALDEIRA
  • MARIANA MALARD SALES
  • RAFAEL CHAVES SOUTO ARAUJO
  • RODRIGO GONCALVES PEREIRA
  • TOMMASO MACRI
  • Data: 26/03/2021

  • Mostrar Resumo
  • 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.


  • Mostrar Abstract
  • In this thesis work, it was sought to present a new construction method of a chiral spin quantum liquid formed from Heisenberg spin chains. The spin chains, initially assembled in trios, were coupled in the form of Y junctions. In each Y junction, a chiral interaction was added between the three spins at the edges of each chain, in addition to the exchange interaction between neighbouring spins in the bulk of the chains. Through the previous study of an isolated Y junction its extension was investigated here by establishing the set of these junctions in the form of a hexagonal network of spin chains. The theoretical analysis was based on low energies using the bosonization technique and applying invariant boundary conditions to the bosonic modes or the chains' spin currents. It was concluded, with the established chiral spin liquid, that the CSL is of the Kalmeyer-Laughlin type, which its elementary excitations correspond to spinons, fractional magnetic excitations of semonic statistics. The chiral spin liquid found is also accompanied by a quantized spin Hall conductance and edge modes at the network boundaries. The (gapped)spectrum of the spinons and the stability of the chiral liquid were studied through the backscattering perturbation between the chiral bosonic fields of neighboring hexagons and an effective tight-binding model for spinons. The theory was able to predict a phase transition when the spinon gap closes, resulting in the condensation of the spinons or the formation of a stable CSL. As a perspective, the method developed in this work can be extended to other topological phases of matter and eventually be useful in the application of topological quantum computing.

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  • MÁRCIO ASSUNÇÃO TEIXEIRA
  • SIMUTOOLS: Uma ferramenta para simulação de espectros do NIRPS

  • Orientador : BRUNO LEONARDO CANTO MARTINS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • BRUNO LEONARDO CANTO MARTINS
  • EDUARDO JANOT PACHECO
  • HELOISA MARIA BOECHAT-ROBERTY
  • IZAN DE CASTRO LEÃO
  • JOSE RENAN DE MEDEIROS
  • Data: 07/04/2021

  • Mostrar Resumo
  • Com a possibilidade da utilização da variação da velocidade radial para encontrar exoplanetas, iniciado com a
    descoberta do 51 Pegasi b, o cenário da exoplanetologia é alvo de grande interesse. Dessa descoberta pionera até os dias atuais, vários espectrômetros foram e têm sido construídos com o intuito específico de buscar por exoplanetas. Nesse contexto, insere-se o NIRPS (Near Infra-Red Planet Searcher), um espectrômetro que será montado juntamente ao HARPS (High Accuracy Radial velocity Planet Searcher), no Chile, e irá operar na faixa do infravermelho próximo, com o intuito de buscar exoplanetas orbitando estrelas de baixa massa. Nesse trabalho, apresentamos um programa desenvolvido para o NIRPS, o SIMUTOOLS, que simula o espectro que chega no detector (H4RG). Essas simulações tem como objetivos: antecipar qualquer particularidade que possa haver no instrumento, ou no detector, de modo que possa ser corrigido de antemão, antes do funcionamento do NIRPS; como também no teste e calibração do programa de redução de dados (DRS). O programa foi bem sucedido nas simulações, mostrando as particularidades de cada tipo de observação, apresentando efeitos intrínsecos ao instrumento, a diferença no modo de observação de alta precisão e de alta eficiência, e, por último, a simulação de espectros de diferentes estrelas tipo M, onde podemos também observar como a absorção atmosférica influencia na observação.


  • Mostrar Abstract
  • With the possibility of using the variation in radial velocity to find exoplanets, that has begun with the discovery of 51 Pegasi b, the exoplanet scene has been a target of great interest. From this pioneer discovery up to now, various spectrometers were and have been built with the purpose of searching for exoplanets. In this context, NIRPS (Near Infra-Red Planet Searcher) is included, a spectrometer which will be mounted jointly to HARPS (High Accuracy Radial velocity Planet Searcher), in Chile, and will operate in the near infrared range, with the goal of searching for explanets orbiting low mass stars. In this work, we present a program developed for NIRPS, SIMUTOOLS, which will simulate the specter that reachs the detector (H4RG). These simulations expect to: anticipate any particularity that may happen to the instrument, or the detector, so that it may be corrected beforehand, prior to NIRPS’ functioning; and also test and calibrate the data reduction software (DRS). This code was successful in its simulations, presenting the particularities of each type of observation, showing intrinsic
    effects due to the instrument, the difference between high accuracy and high efficiency modes and, lastly, the simulation of specters from different M stars, in which we may also realize the influence from atmospheric absorption in the observation.

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  • DESIANE MAIARA GOMES DOS SANTOS
  • Comportamento livre de escala nas sequências de hailstone usando o mapa de Collatz

  • Orientador : MADRAS VISWANATHAN GANDHI MOHAN
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DORY HELIO AIRES DE LIMA ANSELMO
  • ERNESTO CARNEIRO PESSOA RAPOSO
  • MADRAS VISWANATHAN GANDHI MOHAN
  • MARCIO ASSOLIN CORREA
  • MARCOS GOMES ELEUTERIO DA LUZ
  • RICARDO VIANA
  • Data: 23/04/2021

  • Mostrar Resumo
  • 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 $log[n]$.


  • Mostrar Abstract
  • The Collatz conjecture, perhaps the most elementary unsolved problem in mathematics, claims that for all positive integers $n$, the map $n\mapsto n/2$ for even $n$ and $n \mapsto 3n+1$ for odd $n$ reaches 1 after a finite number of iterations. We examine the Collatz map's orbits, known as hailstone sequences, and ask whether or not they exhibit scale-invariant behavior, in analogy with certain processes observed in real physical systems. We develop an efficient way to generate orbits for extremely large $n$'s (e.g., higher than $n \approx 10^{3,000}$), allowing to statistically analyze very long sequences. We find strong evidence of a scale-free power law for the Collatz map. We analytically derive the scaling exponents, displaying excellent agreement with the numerical estimations. The scale-free sequences seen in the Collatz dynamics are consistent with geometric Brownian motion with drift, which is compatible with the validity of the Collatz conjecture. Our results lead to another conjecture (conceivably testable through direct, nonetheless very time consuming, numerical simulations): given an initial $n$, the average number of iterations needed to reach $1$ is proportional, to lowest order, to $log[n]$.

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  • MARCUS VINÍCIUS PINHEIRO LOPES
  • Efeitos termoelétricos em bicamadas de Co2FeAl/W com anisotropias uniaxial e cúbica

  • Orientador : MARCIO ASSOLIN CORREA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • THIAGO JOSÉ DE ALMEIDA MORI
  • FELIPE BOHN
  • MARCIO ASSOLIN CORREA
  • MAURICIO ROBERTO BOMIO DELMONTE
  • MÁRCIO MEDEIROS SOARES
  • Data: 26/04/2021

  • Mostrar Resumo
  • A conversão de gradientes de temperatura aplicados em materiais magnéticos vem sendo tema de estudo pela sua importância na possibilidade de construção de dispositivos que se aproveitem da mesma. A aplicação dessas variações de temperatura geram respostas elétricas devido à produção de correntes de spin e de carga que deram origem a uma área da spintrônica, a caloritrônica de spin. A partir dessas correntes é possível medir a tensão termoelétrica em materiais magnéticos, produzida pela conversão direta do gradiente de temperatura em tensão elétrica. Neste trabalho, essa termovoltagem está associada principalmente a dois fenômenos, os efeitos Seebeck de spin (SSE) e anômalo Nernst (ANE). Ambos são investigados em amostras de Co2FeAl/W (CFA/W) crescidas sobre substratos de silício (Si) e arseneto de gálio (GaAs). As amostras foram preparadas via técnica de magnetron sputtering com o substrato sob condições distintas de temperatura durante a deposição, de 300 K até 773 K. Aqui, as bicamadas foram depositadas em substratos orientados com o intuito de induzir anisotropia magnetocristalina, permitindo assim a obtenção de sistemas com uma sobreposição de anisotropias tais como uniaxial e cúbica. As amostras foram caracterizadas do ponto de vista estrutural e magnético. Especificamente, a caracterização estrutural foi realizada por difratometria de Raios-X (XRD), enquanto o comportamento magnético quase-estático foi estudado através de curvas de magnetização medidas por um Magnetômetro de Amostra Vibrante (VSM). A resposta termoelétrica foi explorada através do efeito longitudinal Seebeck de spin (LSSE) juntamente com o ANE. Nesta configuração, o gradiente de temperatura é normal ao plano do filme, e o campo magnético externo é aplicado paralelamente ao plano. Então, a tensão termoelétrica é medida com contatos elétricos fixados no plano do filme. Foram realizadas também simulações computacionais utilizando o modelo de Stoner-Wohlfarth adaptado que juntamente com os dados experimentais mostram que a resposta termoelétrica das amostras é resultado da interação entre as contribuições uniaxial e cúbica da anisotropia magnetocristalina. Os resultados colocam a bicamada de CFA/W crescida no substrato de GaAs como um candidato promissor para elementos ativos em dispositivos spintrônicos.


  • Mostrar Abstract
  • The conversion of temperature gradients applied to magnetic materials has been the subject of study for its importance in the possibility of building devices that take advantage of it. The application of these temperature variations generate electrical responses due to the production of spin and charge currents that gave rise to an area of spintronics, the spin caloritronics. From these currents it is possible to measure the thermoelectric voltage in magnetic materials, produced by the direct conversion of the temperature gradient into electrical voltage. In this work, this thermovoltage is mainly associated with two phenomena, the Seebeck spin (SSE) and anomalous Nernst (ANE) effects. Both are investigated in samples of Co2FeAl/W (CFA/W) grown on silicon (Si) and gallium arsenide (GaAs) substrates. The samples were prepared by magnetron sputtering with the substrate under to distinct temperature conditions during deposition, from 300 K up to 773 K. Here, the bilayers were deposited onto oriented substrates in order to induce magnetocrystalline anisotropy, thus allowing the obtainment of systems with an overlap of anisotropies such as uniaxial and cubic. The samples were characterized from the structural and magnetic point of views. Specifically, the structural characterization was performed by X-ray diffractometry (XRD), while the quasi-static magnetic behavior was obtained through magnetization curves measured using a Vibrating Sample Magnetometer (VSM). Thermoelectric response was explored via longitudinal Spin Seebeck effect (LSSE). In this configuration, the temperature gradient is normal to the plane of the film, and the external magnetic field lies in the plane. Then, the thermoelectric voltage is measured with electrical contacts fixed in the film plane. Computer simulations were also carried out using the adapted Stoner-Wohlfarth model, which together with the experimental data show that the thermoelectric response of the samples is the result of the interaction between the uniaxial and cubic contributions of magnetocrystalline anisotropy. The results place CFA grown onto GaAs substrate as a promising candidate for active elements in spintronic devices.

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  • REBECCA DE MOURA BRAZ DINIZ
  • TRANSIÇÃO DE FASE NO MODELO DO GRUPO VOTANTE DILUÍDO COM APLICAÇÕES SOCIOFÍSICAS E BIOFÍSICAS

  • Orientador : JOAO MEDEIROS DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALEXANDRE DA SILVA ROSAS
  • CLAUDIONOR GOMES BEZERRA
  • JOAO MEDEIROS DE ARAUJO
  • MADRAS VISWANATHAN GANDHI MOHAN
  • RAIMUNDO NOGUEIRA DA COSTA FILHO
  • Data: 26/05/2021

  • Mostrar Resumo
  • 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 σi = ±1 e rede de lado L =  . O estado de cada sítio pode ser modificado devido a influência vizinha do persuasive cluster spins NPCS, 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 qc seu valor crítico onde ocorre transição de fase. Nossos parâmetros de interesse são qc, f e NPCS. 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), NPCS (pressão social) e f (descaso social), temos a fase desordenada(Magnetização nula) onde não ocorre consenso.


  • Mostrar Abstract
  • The Diluted Block Voter Model gives a biophysical interpretation of a continuous phase transition in a magnetic network system, we also give some insights into the sociophysical context of elections. We simulated a regular square lattice of N spins variable with two states σi = ±1, and edge L = √N . Each spin can receive the outflow influence of the persuasive cluster spins (NPCS), a randomly chosen square block. This chosen adjacente spin have q resistance to accept the outflow influence. So, it rejects the PCS influence with probability q and agrees with the majority of PCS with probability (1 - q). The dilution is due to the fraction f of sites with no resistance q = 0 while the complementary 1 - f sites effective have q resistance, named qc its critical value when phase transition occurs. Our parameters of interests are qc, f and NPCS. We calculate the magnetization, susceptibility and Binder’s cumulant of the system to map the phase transition showing that some configuration of parameters lead us to a null magnetization region. We compare the results of large groups of influence with the mean-field theory and we use the finite scale size theory. In biophysical terms, in some configurations of vaccine efficiency q, contagion group NPCS, and campaign absences f, we have an ordered phase (magnetization > 0) Where there is an epidemic propagation. In social terms, for some configuration of social temperature q, Social pressure NPCS and social neglect f, we have a disordered phase (null magnetization)where there is no consensus.

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  • ACÁCIO SILVEIRA DE MELO
  • Efeito Nernst Anômalo em Fílmes magnetostrictivos sobre substratos Flexíveis

  • Orientador : MARCIO ASSOLIN CORREA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CLAUDIONOR GOMES BEZERRA
  • FELIPE BOHN
  • JOAO PAULO SINNECKER
  • JULIAN PENKOV GESHEV
  • MARCIO ASSOLIN CORREA
  • MATHEUS GAMINO GOMES
  • Data: 04/06/2021

  • Mostrar Resumo
  • O efeito Nersnt anômalo (ANE) em materiais magnéticos nanoestruturados é um fenômeno chave para otimizar o controle e empregar a energia interna em dispositivos eletrônicos. Neste trabalho, vamos explorar as propriedades magnéticas e o ANE em filmes magnetostrictivos flexíveis com anisotropia uniaxial induzida e submetidos a um estresse mecânico. Além disso, vamos promover uma integração entre o ANE e os fenômenos magnetostrictivos, que por sua vez, influenciam na anisotropia magnética efetiva dos filmes. Sendo assim, será apresentado um estudo teórico do comportamento da magnetização nesse sistema, de modo que possamos entender como esta influenciará na resposta da tensão termoelétrica. Ao mesmo tempo, vamos integrar esse estudo aos dados experimentais obtidos, desse modo podemos manipular o ANE através do campo magnético e do estresse mecânico aplicado. Teoricamente, calculamos o comportamento da magnetização e a resposta da tensão termoelétrica para uma geometria planar, com densidade de energia livre magnética, que leva em consideração as contribuições induzidas de anisotropia uniaxial e magnetoelástica. Experimentalmente, verificamos modificações na anisotropia magnética efetiva, alterando o estresse aplicado, e exploramos a resposta do efeito Nernst anômalo como uma ferramenta poderosa para investigar as propriedades magnéticas de materiais magnetostrictivos. Encontramos concordância entre o experimento e os cálculos numéricos, elucidando assim o comportamento magnético e a resposta da tensão termoelétrica. Por fim, foram fornecidas evidências que confirmam a validade da abordagem teórica para descrever as propriedades magnéticas e o efeito Nernst anômalo em filmes magnetostritivos ferromagnéticos com anisotropia magnética uniaxial e submetidos a estresse mecânico.


  • Mostrar Abstract
  • The anomalous Nersnt effect (ANE) in nanostructured magnetic materials is a key phenomenon for optimizing control and using internal energy in electronic devices. In this work, we will explore the magnetic properties and ANE in a flexible magnetostrictive film with uniaxial anisotropy induced and subjected to mechanical stress, in addition, we will promote an integration between the ANE effect and the magnetostrictive phenomena, which in turn, in_uences the effective anisotropy of Films. Therefore, a theoretical study of the behavior of magnetization in this system will be presented, so that we can understand how it will influence the thermoelectric voltage response. At the same time, we will integrate this study with the experimental data obtained, in this way we can manipulate the ANE through the magnetic field and the applied mechanical stress. Theoretically, we calculate the magnetization behavior and the thermoelectric voltage response from the theoretical approach to planar geometry, with magnetic free energy density that takes into account the induced contributions of uniaxial and magnetoelastic anisotropy. Experimentally, we verified changes in the effective magnetic anisotropy, changing the applied stress, and explored the anomalous Nernst effect, as a powerful tool to investigate the magnetic properties of magnetostrictive materials. We found agreement between the experiment and the numerical calculations, thus elucidating the magnetic behavior and the thermoelectric voltage response. Finally, evidence was provided to confirm the validity of the theoretical approach to describe the magnetic properties and the anomalous Nernst effect in ferromagnetic magnetostrictive films with uniaxial magnetic anisotropy and subjected to external stresses.
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  • ANA CAROLINA MATTIUCI FIGUEIREDO
  • Um estudo da rotação de sistemas binários e sua relação com os parâmetros estelares e orbitais

  • Orientador : JOSE DIAS DO NASCIMENTO JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • GABRIEL ARMANDO PELLEGATTI FRANCO
  • JOSE DIAS DO NASCIMENTO JUNIOR
  • MARCELO EMÍLIO
  • MATTHIEU SEBASTIEN CASTRO
  • SILVIA HELENA PAIXAO ALENCAR
  • Data: 10/06/2021

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  • 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.


  • Mostrar Abstract
  • Stellar rotation is an important parameter to be considered in the study of stellar evolution and structure, as
    it relates to several equally relevant parameters such as mass and temperature and influences the chemical composition of the
    star. In binary systems the study of rotation allows us to understand the tidal effects that a system can suffer and the process
    that makes the system achieve synchronization and circularization. To understand how rotation behaves and relates to other
    stellar parameters in binary systems, we use a method of analyzing light curves and measuring the rotation period. We apply
    this method to light curves of the CoRoT and TESS space missions in stars belonging to eclipsing and spectroscopic binary
    systems. In addition, we analyzed the relationships between other parameters such as orbital period and eccentricity, projected
    rotational velocity and effective temperature, among others. We finished this study with correlation diagrams to have an
    overview between the different groups of binaries. We obtained excellent results in determining the rotation period for 70
    eclipsing binary systems, 26 spectroscopic binary systems and 15 systems belonging to the Taurus-Auriga region. We reaffirm
    the values of the eccentricities for 18 eclipsing binary systems and found 38 synchronized systems of which 12 are
    synchronized and circularized. For the spectroscopic systems, we found that for the stars of the main sequence, the shorter the
    orbital period, the greater the probability of the system being synchronized, however, it is possible to find red giants of long
    period synchronized. We also found that the correlations between rotation, orbital parameters, mass and temperature change
    according to the different types of binary systems.

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  • RAFAEL RAMON FERREIRA
  • ESTUDO ESPECTROSCÓPICO DA ATIVIDADE CROMOSFÉRICA EM ESTRELAS DO TIPO SOLAR: A busca por caracterizar estrelas análogas em mínimo de Maunder

  • Orientador : MATTHIEU SEBASTIEN CASTRO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIANA BENETTI MARQUES VALIO
  • GUSTAVO FREDERICO PORTO DE MELLO
  • JOSE DIAS DO NASCIMENTO JUNIOR
  • MATTHIEU SEBASTIEN CASTRO
  • SILVIA HELENA PAIXAO ALENCAR
  • Data: 11/06/2021

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  • Desde as primeiras observações das manchas solares realizadas por Thomas Harriot e subsequentemente por Galileu e diversos outros cientistas, os astrônomos buscam métodos para se compreender melhor os fenômenos magnéticos no Sol e em estrelas do tipo solar. Os primeiros indicadores usados para caracterizar a atividade foram as manchas solares. Também vale a pena destacar um dos mais intrigantes fenômenos da evolução do magnetismo solar conhecido como mínimo de Maunder, que ocorreu especificamente entre 1645 e 1715. O que faz este mínimo de atividade ser enigmático é o registro de pouquíssimas manchas solares e praticamente nenhuma variabilidade ao longo de 70 anos, permanecendo até hoje sem explicação consolidada. No século XX, com o avanço das técnicas observacionais referentes à espectroscopia, os astrônomos passaram realizar observações da atividade solar/estelar também através dos espectros. A atividade cromosférica solar/estelar, tem sido assunto tratado exaustivamente ao longo das últimas seis décadas na literatura. Os principais indicadores espectroscópicos são oriundos das linhas ressonantes do Ca II H&K, particularmente os indicadores SMW e o índice com correção fotosférica RHK são os principais. Medidas espectroscópicas de atividade das estrelas do tipo solar vem sendo realizadas desde 1960, em busca de responder a questão de quão singular é a evolução magnética do Sol em relação as outras estrelas do tipo solar. Todo este plano de fundo tem permitido determinar que estrelas do tipo solar possuem ciclos de atividade, no caso do Sol é bem estabelecido um ciclo primário de 11 anos e um possível ciclo secundário de 88 anos. Em nosso trabalho obtivemos como principais resultados: 1) A caracterização e determinação do ciclo de atividade da análoga solar HD43587, bem como estimativas de seu período rotacional e caracterização do campo magnético; 2) Desenvolvimento de ferramentas teóricas para se estimar as observações de manchas estelares globalmente em outras estrelas do tipo solar; 3) Análise e determinação do ciclo de atividade de 30 estrelas do tipo solar indicadas na literatura como em estado de Mínimo de Maunder; 4) Calibração dos índices de atividade baseados nas linhas do Ca II H\&K utilizando o espectrógrafo Coudé localizado no Observatório do Pico dos Dias.

     


  • Mostrar Abstract
  • Since the first observations of sunspots made by Thomas Harriot and subsequently by Galileo and several other scientists, astronomers looking for methods to better understand the magnetic phenomena in the Sun and in solar-type stars. It is well established that the first indicators used to characterize magnetic activity were sunspots. It is also worth highlighting one of the most intriguing phenomena of the evolution of solar magnetism known as Maunder's minimum, which occurred specifically between 1645 and 1715. What makes this minimum of activity is enigmatic is the registration of very few sunspots and practically no variability in the area. over 70 years, remaining to this day without a consolidated explanation. In the twentieth century, with the advancement of observational techniques related to spectroscopy, astronomers began to make observations of solar/stellar activity also through the spectra. The solar/stellar chromospheric activity, has been the subject of exhaustive treatment over the last six decades in the literature. The main spectroscopic indicators come from the Ca II H\&K resonant lines, particularly the indicators SMW and the index with photosphere correction RHK are the main ones. Spectroscopic measurements of the activity of solar-type stars have been carried out since 1960, in an attempt to answer the question of how unique the magnetic evolution of the Sun is in relation to other solar-type stars. All this background has allowed to determine that stars of the solar type have activity cycles, in the case of the Sun a primary cycle of 11 years is well established and a possible secondary cycle of 88 years. In our work we obtained as main results: 1) The characterization and determination of the activity cycle of the solar analog HD43587, as well as estimates of its rotational period and characterization of the magnetic field; 2) Development of theoretical tools to estimate the observations of stellar spots globally in other stars of the solar type; 3) Analysis and determination of the activity cycle of 30 stars of the solar type indicated in the literature as in the state of Maunder Minimum; 4) Calibration of activity indexes based on the Ca II H&K lines using the Coudé spectrograph located at the Pico dos Dias Observatory.

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  • ANDRÉ CHAVES DE BRITO
  • Sobre o Excesso no Infravermelho Médio em Sistemas Binários Espectroscópicos

  • Orientador : BRUNO LEONARDO CANTO MARTINS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • BRUNO LEONARDO CANTO MARTINS
  • EDUARDO JANOT PACHECO
  • IZAN DE CASTRO LEÃO
  • JOSE RENAN DE MEDEIROS
  • MARCOS PEREZ DIAZ
  • Data: 30/06/2021

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  • 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.


  • Mostrar Abstract
  • The presence of circumstellar material is seen as a powerful indicator for the formation of

    planetary systems similar to our Solar System. It is known that nearby binary stars have a more extensive

    habitability zone when compared to individual stars, making them the target of several researches,

    however, studies on debris discs in systems of this nature are still incipient. Faced with this con-

    juncture, it is sought through this thesis, debris discs in spectroscopic binary systems. The sample

    was obtained from the WEBDA database, initially containing 25 open agglomerates with the lar-

    gest populations of spectroscopic binary stars available, totaling 1033 candidates. The search for

    excess in the infrared occurred in the 3.4 μm, 4.6 μm, 12 μm and 22 μm bands of WISE and was

    performed through a comparison from the SEDs (Spectral Energy Distribution) obtained by the

    photometric data from the GAIA missions, 2MASS and WISE and the synthesized curve genera-

    ted by the BT-Settl model, available on the virtual platform VOSA (Observatory Sed Analyzer).

    The stars with excess in the infrared have passed through visual inspection and had their galactic

    latitudes checked, resulting in a final sample with 6 confirmed spectroscopic binary systems with

    disc presence. After these procedures, the main parameters that characterize the debris discs were

    calculated and, among other results, it was possible to verify that non-evolved binary spectroscopic

    systems, belonging and open agglomerates, can house stable circumbinary debris discs.

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  • EVERSON FRAZÃO DA SILVA
  • Absorção em Quasi-Cristais Fotônicos

  • Orientador : MANOEL SILVA DE VASCONCELOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DORY HELIO AIRES DE LIMA ANSELMO
  • EUDENILSON LINS DE ALBUQUERQUE
  • JOAO MILTON PEREIRA JUNIOR
  • MANOEL SILVA DE VASCONCELOS
  • RAIMUNDO NOGUEIRA DA COSTA FILHO
  • Data: 27/07/2021

  • Mostrar Resumo
  • Depois do trabalho pioneiro de Yablonovitch (em 1987) sobre cristais fotônicos, houve um interesse crescente nos estudos
    sobre a propagação de ondas eletromagnéticas em multicamadas periódicas, principalmente pela possibilidade de guiar,
    permitir ou proibir a propagação da luz em determinadas faixas de frequência com o uso dos band gaps. Por outro lado, após os
    trabalhos pioneiros de Kohmoto (também em 1987), o estudo dos quasi-cristais fotônicos vem recebendo bastante destaque. Os
    quasi-cristais fotônicos exibem ordem de longo alcance, simetria não translacional e uma característica nos espectros ópticos
    de auto-similaridade, uma propriedade bastante interessante nos estudos dos fractais. Nesta tese de doutorado, abordaremos um
    estudo sobre o espectro de absorção e transmissão óptica em multicamadas, utilizando a teoria dos quasi-cristais fotônicos. A
    técnica que utilizamos para o cálculo do espectro óptico é a técnica da matriz transferência. Os quasi-cristais fotônicos que
    estudamos são formados pelas sequências de Octonacci e Dodecanacci. Também, os grafenos são materiais que receberam
    bastante atenção por suas propriedades optoeletrônicas, mesmo com ausência de band gap. Nesta tese usamos o Grafeno nas
    interfaces entre as camadas para obtenção dos espectros e comparamos os resultados com o caso sem grafenos. Investigamos
    também o efeito do potencial químico para o controle dos band gaps nessas estruturas, bem como a influência da incidência
    oblíqua. O estudo da absorção coerente perfeita tem recebido também bastante destaque nos últimos anos, sobretudo por
    diversas aplicações tecnológicas, como moduladores, refletores de Bragg, estruturas plasmônicas, entre outras. Por outro lado,
    sistemas hermitianos, anteriormente presentes apenas na mecânica quântica, tiveram seus estudos se expandindo para sistemas-
    acústicos e eletrônicos. Os sistemas não hermitianos, tiveram seu equivalente em sistemas ópticos onde ocorre o que
    chamamos de simetria de paridade-tempo (simetria PT), onde os índices de refração do material satisfazem a condição n(x) =
    n * (-x). Nesta tese calculamos ainda o espectro de transmissão em um cristal fotônico com simetria PT que são formados por
    sequências quasi-periódicas bastante conhecidas na literatura, a saber: Fibonacci, Thue Morse e Duplo Período. Em nossos
    resultados mostramos a existência de picos de alta transmissão em conseqüência da definição da simetria PT nos quasi-cristais
    fotônicos.


  • Mostrar Abstract
  • After Yablonovitch's pioneering work (in 1987) on photonic crystals, there was a growing interest in studies on the propagation
    of electromagnetic waves in periodic multilayers, mainly because of the possibility of guiding, allowing or prohibiting the
    propagation of light in certain frequency bands with the use of band gaps. On the other hand, after Kohmoto's pioneering work
    (also in 1987), the study of photonic quasi-crystals has been receiving a lot of attention. Photonic quasi-crystals exhibit long-
    range order, non-translational symmetry and a characteristic in the auto-similarity optical spectra, a very interesting property in
    fractal studies. In this doctoral thesis, we have study absorption and optical transmission spectra in multilayers, by using the
    theory of photonic quasi-crystals. The technique that we use for the calculation of the optical spectrum is the technique of the
    transfer matrix. The photonic quasi-crystals we studied are formed by the sequences of Octonacci and Dodecanacci. Also,
    Graphenes are materials that have received a lot of attention for their optoelectronic properties, even in the absence of a band
    gap. In this thesis we use graphene at the interfaces between the layers to obtain the spectra and compare the results with the
    case without Graphenes. We also investigated the effect of the chemical potential for the control of band gaps in these
    structures, as well as the influence of the oblique incidence. The study of coherent perfect absorption has been quite
    highlighted also in recent years, mainly for several technological applications, such as modulators, Bragg reflectors, plasmon
    structures, among others. On the other hand, Hermitian systems, previously present only in quantum mechanics, had their
    studies expanded to acoustic and electronic systems. Non-Hermitian systems had their equivalent in optical systems where
    what we call parity-time symmetry (PT symmetry) occurs, where the refractive indices of the material satisfy the condition n
    (x) = n * (- x). In this thesis, we also calculated the transmission spectrum in a photonic crystal with PT symmetry, which are
    formed by quasi-periodic sequences well known in the literature, namely: Fibonacci, Thue Morse and Double Period. In our
    results, we have shown the existence of high transmission peaks as a result of the definition of PT symmetry in photonic quasi-
    crystals.

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  • ALINE NASCIMENTO LINS
  • Short distance tests of General Relativity From Astronomy

  • Orientador : RICCARDO STURANI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DMITRY MELNIKOV
  • FRANCISCO DE ASSIS DE BRITO
  • GEORGE EMANUEL AVRAAM MATSAS
  • RAISSA FERNANDES PESSOA MENDES
  • RICCARDO STURANI
  • Data: 25/08/2021

  • Mostrar Resumo
  • 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


  • Mostrar Abstract
  • Recent detections of gravitational waves, together with the increasing precision of electromagnetic observations of neutron
    stars and black holes, have expanded the possibility of testing the theory of General Relativity. In this work, we parameterize
    extensions of General Relativity (GR), adding terms of high curvature, built from the fourth powers of the Riemann tensor,
    therefore, departing from GR in the ultraviolet (UV). The presence of these operators modifies the gravitational potential
    between compact objects, as well as their multipole moments. Through an Effective Field Theory approach, we calculate the
    corrections to the gravitational potential and radiative multipole within the post-Newtonian approximation to GR and obtain
    also the equations of motion for the spin and these quantities are directly comparable with astronomical observations.

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  • HEBERTT LEANDRO SILVA
  • Fundamentos das Ondas Gravitacionais: Aplicações em Astrofísica e Cosmologia

  • Orientador : RICCARDO STURANI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • RICCARDO STURANI
  • LEO GOUVEA MEDEIROS
  • RAIMUNDO SILVA JUNIOR
  • JAILSON SOUZA DE ALCANIZ
  • VALERIO MARRA
  • Data: 16/09/2021

  • Mostrar Resumo
  • A detecção de ondas gravitacionais prevista pela Relatividade Geral, abriu possibilidades para o estudo de uma Física até então inexplorada. Com base nesta afirmação, o presente trabalho está dividido em duas partes. Primeiramente, analisamos um efeito derivado na equação do desvio geodésico, denominado efeitos de memória. Propomos um modelo que representa uma descrição simplificada da fonte astrofísica que emite radiação e analisamos seu efeito no detector muito longe da fonte após a passagem da radiação. O efeito de memória particular que investigamos é devido a mudança nos modos longitudinais, ao invés do efeito de memória considerado na literatura. O modelo proposto assume simetria esférica em que toda a fonte inicialmente em repouso é convertida em radiação. Os modos longitudinal e transversal(radiativo) contribuem no tensor de Riemann e interagem com o detector e a possibilidade de detectar modos longitudinais variáveis no tempo é estudada. Na segunda parte desta tese, propomos uma forma de medir a constante de Hubble que entra na relação entre o redshift e a distância de luminosidade $d_L$, e é um parâmetro crucial na Cosmologia que fornece uma medida da taxa de expansão do Universo. A aplicacação consiste em medir $H_0$ usando as detecções de ondas gravitacionais de coalescências de binárias de buracos negros cuja amplitude depende inversamente da distância de luminosidade $d_L$ sem a contraparte eletromagnética permitindo uma medida do {\it{redshift}}. O método consiste em quebrar a degenerescência entre $H_0$ e o redshift usando as informações estatísticas proveniente da população de binárias de buracos negros astrofísicos usando a distribuição da fonte em função do redshift.


  • Mostrar Abstract
  • The detection of gravitational waves, predicted by General Relativity, opened up possibilities to study physics previously unexplored. Based on affirmation, the present work is divided into two parts. First, we analyze an effect derived from geodesic deviation equation, called memory effects. We propose a model, representing a simplified description of astrophysical source emitting radiation and analyse its effect on detector a far away from the source after the radiation has passed. The particular memory effect we investigate is due to the change in longitudinal modes, rather than the well-study memory effect in radiative modes. The toy model proposed assumes spherical symmetry in which the entire source initially at rest is converted into radiation. Both longitudinal and transverse(radiative) modes contribute to the Riemann tensor and interact with the detector and the possibility of detecting time varying longitudinal modes is studied. In the second part of the  thesis, we propose a way to measure the Hubble constant,which enters the relationship between the redshift z and luminosity distance $d_L$, and it is a crucial parameter in Cosmology that provides a measure of the Universe expansion rate. The application consists of measuring $ H_0 $ using the gravitational wave detections from binary black hole coalescences whose amplitude depends inversely on the luminosity distance $d_L$ without electromagnetic counterparts enabling a measure of the {\it{redshift}}. The method consists of breaking the degeneracy between $H_0$ and the redshift by using the statistical information on the astrophysical binary black hole population using the source distribution as a function of redshift.

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  • JOSÉ CARLOS DE SOUZA CARNEIRO
  • Sínteses de Nanopartículas de Magnetita Superparamagnéticas: revestidas com PVP e dopadas com Neodímio e Gadolínio.

  • Orientador : JOSE HUMBERTO DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDIMILSON FÉLIX DA SILVA
  • IGOR FROTA DE VASCONCELOS
  • JOSE HUMBERTO DE ARAUJO
  • JOÃO MARIA SOARES
  • SUZANA NOBREGA DE MEDEIROS
  • Data: 24/09/2021

  • Mostrar Resumo
  • 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.


  • Mostrar Abstract
  • The synthesis of superparamagnetic magnetite nanoparticles has been a prominent topic in the field of condensed matter research due to its applicability in biomedicine and other technologies. In this work, we describe the synthesis of nanoparticles of pure magnetite, magnetite coated with polyvinylpyrrolidone polymer (PVP), and PVP-coated magnetite doped with neodymium and gadolinium. We studied the structural and magnetic properties by X-ray diffraction (XRD), magnetization measurements (VSM), transmission electron microscopy (MET), and Mössbauer spectroscopy. The nanoparticles showed superparamagnetic behavior at room temperature. The values obtained for saturation magnetization, coercivity, and remanence indicated the superparamagnetic nature of the samples obtained. The presented approach provides an easy route to prepare PVP-coated magnetite nanoparticles, as well as ones doped with neodymium and gadolinium.

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  • MICHELLE QUEIROZ DA SILVA
  • SÍNTESE E CARACTERIZAÇÃO ESTRUTURAL E MAGNÉTICA DE COMPÓSITOS DO TIPO xTiO2-(1-x)Fe3O4

  • Orientador : FELIPE BOHN
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDIMILSON FÉLIX DA SILVA
  • FELIPE BOHN
  • JOÃO MARIA SOARES
  • RODOLFO BEZERRA DA SILVA
  • SERGIO ANDRÉ FONTES AZEVEDO
  • SUZANA ARAÚJO BARBOSA
  • SUZANA NOBREGA DE MEDEIROS
  • Data: 30/09/2021

  • Mostrar Resumo
  • Óxidos de ferro e de titânio são de grande importância científica devido às suas propriedades magnéticas, elétricas, morfológicas e físico-químicas, as quais possibilitam diversas aplicações em processos catalíticos, obtenção de semicondutores, spintrônica, dentre outras. Dentre os óxidos mistos binários, sistemas do tipo Fe2-yTiyO3, uma série de soluções sólidas com composições entre a hematita (α-Fe2O3) e a ilmenita (FeTiO3) vêm despertando o interesse de estudos teóricos e experimentais devido às suas características magnéticas (antiferromagnética com “weak ferro”). Neste trabalho, sintetizamos, por meio de moagem mecânica de alta energia, compósitos do tipo xTiO2-(1-x)Fe3O4, com x = 0,2; 0,4; 0,6 e 0,8, sendo selecionada a concentração x = 0,2 para uma análise mais detalhada. Para a síntese dos compósitos, utilizamos os pós precursores de TiO2 (anatase) e Fe3O4 (magnetita),  esta última sintetizada por meio do método de coprecipitação, os quais foram estequiometricamente misturados e moídos em moinho de bolas por 24 h. Posteriormente, as amostras resultantes passaram por tratamento térmico nas temperaturas de 700°C, 900°C e 1100°C por um intervalo de 3 h. Os compósitos obtidos foram caracterizados estruturalmente através das técnicas de difratometria de raios X (DRX) e espectroscopia Mössbauer. Na caracterização magnética, foram obtidas curvas ZFC/FC, de susceptibilidade magnética AC, de magnetização em diferentes temperaturas e de magnetização em temperatura ambiente usando um sistema de medidas físicas (Physical Properties Measurements System – PPMS). Os perfis por difração de raios-X das amostras moídas não indicaram a formação de novas fases cristalinas. Para a amostra moída submetida a tratamento térmico, observou-se a presença da ilmenita (FeTiO3) e da hematita (α-Fe2O3), com a primeira apresentando concentração de fase de 100% na temperatura de 1100°C. As análises magnéticas e a espectroscopia Mössbauer revelaram a presença dos íons Fe2+ e Fe3+. O sistema combinado FeTiO3 - α-Fe2O3 é caracterizado como titanohematita. A amostra calcinada na temperatura de 700°C também apresentou comportamento compatível com a dinâmica de vidros de spin. Os resultados encontrados apontam a obtenção de compósitos de FeTiO3-αFe2O3 e FeTiO3 de alta qualidade a partir de sínteses e tratamentos térmicos acessíveis com diversas aplicações na área de estudo de Física da Matéria Condensada.


  • Mostrar Abstract
  • Iron oxides and titanium oxides are of great scientific importance due to their magnetic, electrical, morphological, and physical-chemical properties, all of which enable various applications such as catalytic processes, semiconductors, spintronics, among others. Among the mixed binary oxides, systems of the type Fe2-yTiO3, a series of solid solutions with compositions between hematite (α-Fe2O3) and Ilmenite (FeTiO3), have attracted the interest of theoretical and experimental areas due to their magnetic characteristics (antiferromagnetic with weak ferromagnetism). In this work, we synthesized compounds of the type xTiO2-(1-x) Fe3O4 by means of high-energy ball milling, with x = 0.2; 0.4; 0.6; 0.8, of which we selected the concentration x = 0.2 for a more detailed analysis. For the synthesis of the composites, we used the precursor powders TiO2 (anatase) and Fe3O4 (synthesized here by means of co-precipitation), and both were stoichiometrically mixed and milled in a ball mill for 24 hours. Subsequently, we submitted  he resulting samples to heat treatment at temperatures of  700°C, 900°C and 1100°C for 3 h. After that, the composites were characterized through X-ray diffraction, vibrant sample magnetometry, and Mössbauer spectroscopy. We used the Physical Properties Measurements System – PPMS to obtain ZFC/FC curves, magnetic susceptibility, and magnetization by different treatment temperatures. For just milled samples, the X-ray diffraction analysis did not show the formation of new crystalline phases. For the milled sample submitted to heat treatment, the presence of ilmenite (FeTiO3) and hematite (α-Fe2O3) was observed, with the former presenting phase concentration of 100% at the temperature of 1100°C. Magnetic analysis and Mössbauer spectroscopy revealed the presence of Fe2+ and Fe3+ ions. The combined system FeTiO3 - α-Fe2O3 is characterized as titanohematites. The sample calcined at a temperature of 700°C also showed behavior compatible with the dynamics of spin glasses. The results found suggest to the obtainment of high-quality FeTiO3-αFe2O3 and FeTiO3 composites from syntheses and accessible thermal treatments with several applications in the field of Condensed Matter Physics.

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  • EDWIN HUMBERTO FAGUA DUARTE
  • Métodos otimizados para inversão completa das formas de onda em 3D

  • Orientador : JOAO MEDEIROS DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CLAUDIONOR GOMES BEZERRA
  • GILBERTO CORSO
  • JESSÉ CARVALHO COSTA
  • JOAO MEDEIROS DE ARAUJO
  • JORGE LUIS LOPEZ
  • REYNAM DA CRUZ PESTANA
  • Data: 21/10/2021

  • Mostrar Resumo
  • 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.


  • Mostrar Abstract
  • Full waveform inversion (FWI) is one of the most studied techniques today to recover subsurface parameters that affect
    wave propagation. One of the main difficulties in applying FWI in 3D seismic surveys is its high computational cost. This
    problem has been solved with the advancement of computational technology, but there are still difficulties to apply a FWI to real
    3D data. In this work are studied implemented to optimize a FWI, as which are based on the physical properties of waves. To
    this end, this work was done in two parts. In the first part, the encoded simultaneous sources technique was used, in which the
    FWI gradient is calculated by simultaneously propagating information from several sources grouped in one or several subgroups,
    taking advantage of the superposition principle of the wave equation. In order to reduce the crosstalk noise that appears in the
    gradient calculation using simultaneous sources, two encoding schemes have been proposed, by phase rotation and by static
    limited to a period of the dominant frequency. In phase rotation encoding a phase rotation is applied to each shot where the
    rotation angle is chosen randomly for each shot. In static coding the traces of each shot are temporally shifted and the value of
    this shift is chosen randomly for each shot having a maximum value of one period of the dominant frequency of the data. With
    the help of numerical tests on synthetic 2D data to demonstrate that the proposed schemes have a faster convergence than
    encodings by polarization (multiply by +1 or -1 randomly each shot) and by static without being limited. In the second part, a
    workflow was developed to apply a FWI to real data acquired in the Brazilian pre-salt region. This data was obtained with an
    Ocean Bottom Node (OBN) 3D acquisition, where the receivers are spread at the ocean bottom. In the developed workflow,
    several existing techniques are combined to optimize the use of memory and processing, which take advantage of wave
    propagation properties. On the OBN data for inversions made using sources and receivers decimation strategies to reduce
    computational cost. The encoded source schemes studied in the first part were also tested. These testicles also use various
    functions with the objective of an intention of melody and a resolution of inversions. It was verified that the inversions recovered
    information related to the pre-salt reservoir and that both decimation and source coding strategies reduced the computational cost
    of FWI without compromising the quality of the inversion.

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  • FRANCISCO ALEXANDRE DE OLIVEIRA FEITOSA
  • Propagação de ondas eletromagnéticas em quasicristais de Kolakoski com grafeno

  • Orientador : CLAUDIONOR GOMES BEZERRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLOS HUMBERTO OLIVEIRA COSTA
  • CLAUDIONOR GOMES BEZERRA
  • DORY HELIO AIRES DE LIMA ANSELMO
  • MANOEL SILVA DE VASCONCELOS
  • SERGIO ANDRÉ FONTES AZEVEDO
  • VAMBERTO DIAS DE MELLO
  • Data: 22/10/2021

  • Mostrar Resumo
  • Neste trabalho simulamos a incidência de ondas eletromagnéticas em quasicristais fotônicos unidimensionais segundo a sequencia de Kolakoski com grafeno na interface. O sistema é formado pela superposição de dois blocos dielétricos, A e B, sendo A o dióxido de silício (SiO2) e B o dióxido de titânio (T iO2). Entre os blocos A e B inserimos uma camada de grafeno. Utilizamos o método da Matriz Transferência na geração dos dados analisados neste trabalho, pois esta metodologia simplifica o aparato algébrico e oferece excelentes resultados. Nesse trabalho temos três objetivos principais. Primeiro, vamos construir e analisar os espectros de transmissão e reflexão da onda eletromagnética através do quasicristal de Kolakoski com e sem grafeno. Segundo, vamos analisar os efeitos específicos da presença do grafeno no sistema. Terceiro, vamos analisar as consequências próprias da quasiperiodicidade de Kolakoski sobre o sistema. Para atingir os objetivos, analisamos vários cenários. Inicialmente, montamos dez gerações de Kolakoski, analisamos os modos de propagação, T E e TM, ambos com e sem grafeno. Em seguida, utilizamos quatro ângulos de incidência e quatro potenciais químicos diferentes do grafeno. Os resultados obtidos revelam que a presença do grafeno reduz a transmissividade por toda escala de frequência e ainda induz um band gap na transmissão em baixa frequência. Além disso, observamos que o band gap produzido pelo grafeno é omnidirecional e que sua largura cresce com o aumento do potencial químico que pode ser ajustado pela aplicação de uma tensão elétrica. Além disto, identificamos intervalos de frequência que apresentam gap de Bragg


  • Mostrar Abstract
  • In this work, we simulate the incidence of electromagnetic waves in an one-dimensional photonic quasicrystal composed of multilayers following the Kolakoski sequence with graphene embedded at the interfaces. The system is formed by the juxtaposition of two blocks of different dielectric materials, A and B, with A being silicon dioxide, (SiO2) and B being titanium dioxide, (T iO2). Between the blocks A and B we insert layers of graphene. We used the Transfer Matrix Method, which simplifies the algebra involved, to perform the numerical calculation that generated the data analyzed in this work. Next, we present the objectives of this work: generate the necessary data to establish the transmission and reflection spectra, investigate the effects of the graphene monolayer and evaluate the effects of the quasiperiodicity on the physical behavior of the system. To do so, we impose variations on the following parameters of the system: angle of incidence, chemical potential of graphene, Kolakoski generation index and the type of electromagnetic propagation mode. The results obtained reveal that the presence of graphene reduces the transmissivity across the entire frequency range and also induces a band gap in the low frequency transmission. Furthermore, we observe that the band gap produced by graphene is omnidirectional and that its thickness increases with the increase of graphene’s chemical potential, which can be adjusted by the value of the electrical voltage. Furthermore, we identified frequency ranges that present a Bragg gap

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  • NIZOMAR DE SOUSA GONCALVES
  • Busca por discos circunstelares em torno de estrelas cromosfericamente ativas.

  • Orientador : BRUNO LEONARDO CANTO MARTINS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • BRUNO LEONARDO CANTO MARTINS
  • EDUARDO JANOT PACHECO
  • IZAN DE CASTRO LEÃO
  • JOSE RENAN DE MEDEIROS
  • MARCELO BORGES FERNANDES
  • Data: 22/11/2021

  • Mostrar Resumo
  • 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.


  • Mostrar Abstract
  • Circumstellar disks are components of the formation of planetary systems and, at the same time, a product of these processes.
    On the other hand, debris disks are vestiges of the planetary formation process, indicating the formation of planetary systems.
    Note that the most important stages of circumstellar disks are: the protoplanetary disk and the secondary disk (or debris disk),
    which can be associated with stellar ages. The chromospheric activity index, logR’HK, is used as a star age tracer. Thus, it is
    reasonable to seek a relationship between chromospheric activity index and the presence of a circumstellar disc, however,
    studies of this nature are still rare. In this scenario, we look for circumstellar disks in a sample of 2845 field stars with known
    chromospheric activities. We searched for infrared excess, using WISE data in the bands 3.4 μm, 4.6 μm, 12 μm and 22 μm.
    These data, in turn, were combined with data from the 2MASS and GAIA missions to generate a Spectral Energy Distribution
    (SED) on the VOSA virtual platform and the SED curves were synthesized by the BT-Settl model. The infrared excess was
    characterized by the excess significance and the stars that were candidates to host circumstellar disks underwent visual
    inspection of the images, as well as their galactic latitudes were verified. At the end of this process, four stars were confirmed
    with circumstellar disks, classified as debris disks. The parameters that characterize the debris disks (temperature, luminosity
    fraction, radius and mass) were calculated and compared with the results in the literature. We observe that the luminosity
    fraction and mass of debris disks decrease with the age of the star systems. Finally, we found that the debris disks in our
    sample were found around more chromospherically active stars. In comparison with the results in the literature, there seems to
    be an anti-correlation between the luminosity fraction of the debris disks and the chromospheric activity index.

22
  • FRANCISCO DE ASSIS CHAVES DE BRITO
  • Excesso Infravermelho e Discos de Detritos em Estrelas do Aglomerado M67

  • Orientador : JOSE RENAN DE MEDEIROS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • HELIO JAQUES ROCHA PINTO
  • BRUNO LEONARDO CANTO MARTINS
  • HELOISA MARIA BOECHAT-ROBERTY
  • IZAN DE CASTRO LEÃO
  • JOSE RENAN DE MEDEIROS
  • Data: 21/12/2021

  • Mostrar Resumo
  • A busca por material circunstelar, orbitando diferentes famílias de estrelas é hoje um dos tópicos mais estudados em
    Astronomia Estelar, sobretudo porque a presença desse material é um sólido indicativo da existência de exoplanetas. Além
    disso, suas propriedades físicas podem informar o quanto um sistema planetário pode se parecer com o Sistema Solar,
    indicando como este sistema pode evoluir. A literatura atual mostra a presença de material circunstelar com temperaturas pró-
    ximas àquelas encontradas no cinturão de asteroides do Sistema Solar, porém com dimensões e composições bastante variadas.
    Enquanto a maioria dos estudos sobre poeira e discos circunstelares revela que tal material tende a desaparecer para idades
    estelares superiores a 300-400 milhões de anos, algumas pesquisas mostram que discos de detritos podem ser encontrados
    orbitando estrelas com idades da ordem da idade solar, ou seja, 4 a 5 bilhões de anos. O objetivo central desta Tese é a busca
    por discos de detritos orbitando estrelas do aglomerado estelar aberto M67, que tem idade próxima à idade do Sol. Nessa
    perspectiva, o aglomerado M67 pode conter estrelas em diferentes estágios evolutivos e oferecer condições únicas para a busca
    por discos de detritos. Frise-se que tal aspecto nos oferecerá condições para melhor entendermos como discos de detri-
    tos circunstelares evoluem com a idade. A estratégia do presente trabalho consistiu na busca de excesso no infravermelho em
    estrelas de M67, usando observações coletadas pela missão WISE, que oferece fluxos nos comprimentos de onda 3,3 - 4,7 - 12
    e 22 μm. O diagnóstico para identificação do excesso consistiu na comparação entre distribuições espectrais de energia, m. O diagnóstico para identificação do excesso consistiu na comparação entre distribuições espectrais de energia,
    construídas a partir de modelos teóricos, e fluxos observacionais obtidos em diferentes comprimentos de onda,
    estendendo-se de 0,5 a 22 μm. O diagnóstico para identificação do excesso consistiu na comparação entre distribuições espectrais de energia, m, cobrindo observações feitas pela missão Gaia, projeto 2MASS e missão WISE. A partir de uma
    amostra inicial de 1520 estrelas, consideradas membros de M67, foram identificadas 1380 estrelas, apresentando-se
    observações nos comprimentos de onda WISE 3,3 - 4,7 - 12 e 22 μm. O diagnóstico para identificação do excesso consistiu na comparação entre distribuições espectrais de energia, m, definidas como bandas W1, W2, W3 e W4,
    respectivamente. As referidas estrelas com medidas WISE também apresentaram observações nas bandas G, G RP e G BP
    do Gaia, bem como nas bandas J, H e K do 2MASS. Da amostra de 1380 estrelas, três objetos, quais sejam,
    J085103.24+114547.3, J085202.94+105932.7 e J085116.70+114529.6, mostram excessos com sentido físico (SNR > 3),
    ausência de contaminação por outras fontes ou artefatos e imagens circulares. Esses resultados apontam para uma fração de
    0,2% de estrelas de M67 com excesso em 22 μm. O diagnóstico para identificação do excesso consistiu na comparação entre distribuições espectrais de energia, m, um valor bem abaixo daquele citado na literatura para estrelas com idades
    da ordem ou superiores à idade solar, cerca de 4%. Considerando que tal excesso é associado à presença de material
    circunstelar, definido como disco de detritos, usamos modelos padrões para estimar os seguintes parâmetros físicos associados
    aos discos: fração de luminosidade, raio, massa e temperatura. Apesar das temperaturas do material, entre 225 e 300 K, serem
    da ordem das temperaturas conhecidas para a Nuvem Zodiacal solar, os valores obtidos para a fração de luminosidade e a
    massa, respectivamente, 10 4 e 10 5 vezes superiores aos valores da Nuvem Zodiacal, mostram que o material em torno das
    estrelas J085103.24+114547.3, J085202.94+105932 .7 e J085116.70+114529.6 é bem mais luminoso e denso do que aquilo
    esperado na idade de M67. Tal material observado deve também ser composto por poeira e detritos de segunda-geração, e não
    mais por material proveniente da fase de formação planetária. Esta característica incomum, ou seja material muito denso e
    luminoso, parece indicar a presença de um ou mais mecanismos de reabastecimento de material, nessas regiões, através de
    colisões violentas entre asteroides, planetesimais e planetas.


  • Mostrar Abstract
  • The search for circumstellar material orbiting different star families is one of the most studied topics in Stellar
    Astronomy, mainly because the presence of this material indicates the existence of exoplanets. In addition, their physical
    properties can tell us how much a planetary system may resemble the Solar System, indicating how this system may evolve.
    Current studies show the presence of circumstellar material with temperatures close to those found in the asteroid belt of the
    Solar System, but with widely varying dimensions and compositions. Although most studies of circumstellar dust and disks
    reveal that this material tends to disappear for stellar ages exceeding 300-400 million years, there are research showing that
    debris disks can be found orbiting stars with ages on the order of the solar age, i.e., 4 to 5 billion years. The main objective of
    this doctoral thesis is to search for debris disks that orbit stars of the Open Cluster M67, which is close to the age of the Sun.
    From this point of view M67 Cluster may contain stars at different evolutionary stages and may offer unique conditions to
    search for debris disks. It should be noted that this aspect will offer conditions to better understand how circumstellar debris
    disks evolve with age. This study adopted the strategy of searching for infrared excess in M67 stars, using observations
    collected by the WISE Mission, which provides fluxes at wavelengths corresponding to the bands 3.3 - 4.7 - 12 and 22 μm. O diagnóstico para identificação do excesso consistiu na comparação entre distribuições espectrais de energia, m.
    The diagnostics to identify the excess in M67 stars compared the spectral distributions of energy, built from theoretical models, and observational fluxes obtained at different wavelengths, extending from about 0.5 to 22 μm. O diagnóstico para identificação do excesso consistiu na comparação entre distribuições espectrais de energia, m, covering observations made by
    the Gaia Mission, 2MASS Project and WISE Mission. From an initial sample of 1520 stars, members of M67, 1380 stars were
    identified, presenting observations at WISE wavelengths 3.3 - 4.7 - 12 and 22 μm. O diagnóstico para identificação do excesso consistiu na comparação entre distribuições espectrais de energia, m, defined as bands W1, W2, W3 and W4
    respectively. These stars with WISE measurements also showed observations in the G, G RP and G BP bands of Gaia, as well
    as in the J, H and K bands of 2MASS. From the sample of 1380 stars, three objects designated J085103.24+114547.3,
    J085202.94+105932.7 and J085116.70+114529.6 show excesses with physical meaning (SNR > 3), absence of contamination
    by other sources or artifacts and circular images. These results point to a fraction of 0.2% of M67 stars with an excess at 22
    μm. O diagnóstico para identificação do excesso consistiu na comparação entre distribuições espectrais de energia, m, a value far below that cited in the literature for stars on the order of or with greater ages than the solar age, which is about
    4%. Considering that this excess is associated with the presence of circumstellar material, defined as debris disk, we used
    standard models to estimate the physical parameters associated with the disks: luminosity fraction, radius, mass and
    temperature. Although the temperatures of the material, between 225 and 300 K, are on the order of the temperatures known
    for the solar Zodiacal Cloud, the values obtained for the luminosity fraction and the mass, respectively 10 4 and 10 5 times
    higher than the Zodiacal Cloud values, show that the material around the stars J085103.24+114547.3, J085202.94+105932.7
    and J085116.70+114529.6 is brighter and denser than what is expected at the age of M67. Such material must also be
    composed of second-generation dust and debris and no longer be composed of material from the planetary formation phase.
    This unusual characteristic, that is, brighter and denser material, seems to indicate the presence of one or more replenishment
    mechanisms in these regions, through violent collisions between asteroids, planetesimals and planets.

2020
Dissertações
1
  • BRUNO HENRIQUE SOUSA NOGUEIRA
  • Conectividades no Modelo de Q-Potts Crítico Bidimensional

  • Orientador : JACOPO VITI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JACOPO VITI
  • MOHAMMAD ALI RAJABPOUR
  • RODRIGO GONCALVES PEREIRA
  • Data: 12/03/2020

  • Mostrar Resumo
  • 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.


  • Mostrar Abstract
  • The conformal field theory has been show as a valuable asset in theoretical physics over the course of the last decades. In this work such theory was used as a way to evaluate four-point boundary connectivities in a two-dimensional model, where bonds are dictated by the Q-Potts model. For this model Q has integer values and 1 ≤ Q ≤ 4, that define unitary statistical models. In this paper we use a formal extension that Q  have real values and  0 ≤ Q ≤ 4$, range were still possible to evaluate connectivities as solutions of a differential equation  in conformal field theory. Such computations were made in order to obtain the universal ratio and inspect the consistency of results for $Q$ enclosed by two integers. Thereby, we were able to evaluate the universal ratio for diversified statistical models and achieve relevant results, in the sense that we showed the existence of a consistency or uniformity between the universal ratio and Q.

2
  • ÁLVARO SANTOS DE JESUS
  • Fenomenologia do Mecanismo Seesaw Tipo-I

  • Orientador : FARINALDO DA SILVA QUEIROZ
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FARINALDO DA SILVA QUEIROZ
  • CARLOS ANTÔNIO DE SOUSA PIRES
  • DIEGO ALEJANDRO COGOLLO APONTE
  • Data: 22/05/2020

  • Mostrar Resumo
  • Os neutrinos são partículas elementares envolvidas em grande parte dos fenômenos da natureza, desde processos da física nuclear, tal como o decaimento beta, até problemas em escalas cosmológicas, onde os neutrinos possuem um papel essencial na evolução do universo. Pelo Modelo Padrão da Física de Partículas, os neutrinos são partículas que não possuem massa e, por razões históricas, são partículas de mão esquerda. Porém, descobriu-se que os neutrinos são partículas que oscilam entre si, o que é uma evidência direta de que os neutrinos possuem massa, em contradição ao Modelo Padrão. Isto implica na necessidade de que seja feita uma extensão ao modelo para explicar a geração de massa dos neutrinos. Neste trabalho abordaremos o Mecanismo Seesaw tipo-I que explica a geração de massa para os neutrinos e que consiste na adição de neutrinos de mão-direita e na suposição que os neutrinos são partículas de Majorana. Apesar de ser um modelo que inicialmente tem como objetivo apenas a geração de massa para os neutrinos, o Mecanismo Seesaw Tipo-I também prediz a existências de eventos inicialmente considerados proibidos pelo Modelo Padrão, tais como processos de violação de número e sabor leptônico. De forma a fazer uma análise das consequências dessa extensão, será realizado um estudo de processos que contém a assinatura dos neutrinos de mão direita, assim como sua fenomenologia proveniente de colisores e decaimentos raros, de forma a obter limites sobre as propriedades físicas dos neutrinos de mão direita.


  • Mostrar Abstract
  • Neutrinos are elementary particles present on many phenomena in nature, from nuclear physics, such as the beta decay, to cosmology, where neutrinos have an essential role in the evolution of theuniverse.IntheStandardModelofParticlePhysics,neutrinosarehypothesizedtobemassless left-handed particles. However, with the discovery of the neutrino oscillations, it became known that the neutrinos are massive particles, which is direct evidence against the Standard Model. Therefore, there is a necessity for models beyond the Standard Model that can explain how the neutrinos become massive. In this work, we are going to study the Type-I Seesaw Mechanism, which is a model that explains how the neutrinos become massive by adding right-handed neutrinos (RHN) and the hypothesis that neutrinos can be Majorana particles. Even though this is a very simple model to explain the neutrinos masses, it also predicts the existence of several prohibited events, such as lepton flavor violation and lepton number violation processes. To analyze the consequences of the Type-I Seesaw Mechanism, we are going to study processes that have the RHN signature, as well as its phenomenology by using colliders and rare decays, so that we can obtain bounds on the RHN physical properties

3
  • FABRIZIO GIOVANNI OLIVIERO
  • Gapless chiral spin liquid from a parton mean-field theory on the kagome lattice

  • Orientador : RODRIGO GONCALVES PEREIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALVARO FERRAZ FILHO
  • ERIC DE CASTRO E ANDRADE
  • RODRIGO GONCALVES PEREIRA
  • Data: 17/06/2020

  • Mostrar Resumo
  • 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.


  • Mostrar Abstract
  • 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.

4
  • RAPHAEL BENJAMIM DE OLIVEIRA
  • Armazenamento e liberação de H2 em materiais bidimensionais

  • Orientador : LEONARDO DANTAS MACHADO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DAIANE DAMASCENO BORGES
  • LEONARDO DANTAS MACHADO
  • UMBERTO LAINO FULCO
  • Data: 10/08/2020

  • Mostrar Resumo
  • Materiais bidimensionais (2D) baseados em carbono têm sido extensivamente investigados nos últimos anos, graças a suas excelentes propriedades mecânicas, térmicas e eletrônicas. Dentre as descobertas que surgiram destas investigações, gostaríamos de destacar aqui a possibilidade de controlar diversas propriedades nestes materiais utilizando deformação mecânica. Em nosso trabalho, utilizamos o programa Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator (LAMMPS) para analisar se a deformação poderia ser utilizada para liberar gases adsorvidos em materiais 2D. Para determinar se isto era possível, primeiro examinamos se o puxamento alterava a interação entre o gás adsorvido e quatro estruturas: grafeno, α-grafino, β-grafino e ɣ-grafino. Para isto, inserimos uma molécula de H2 a uma altura z da superfície de cada material, e alteramos a sua posição para determinar a energia de interação ao longo de toda a superfície. A análise dos resultados revelou que o puxamento reduziu a interação atrativa entre o H2 e todos os materiais 2D investigados. Para confirmar que a quantidade de gás adsorvida seria diferente na presença de deformação, realizamos simulações de Monte Carlo no ensemble grande canônico, para estruturas com e sem deformação. Nossos resultados confirmaram que a deformação reduziu a quantidade de gás adsorvida na superfície de todos os materiais investigados. Desta forma, concluímos que deformação pode ser aplicada em qualquer um dos materiais estudados para liberar parcialmente o gás adsorvido. Comparando os materiais estudados, observamos que o ɣ-grafino apresentou o melhor desempenho em baixas pressões, e que o α-grafino apresentou o melhor desempenho à pressão de uma atmosfera.


  • Mostrar Abstract
  • Two-dimensional (2D) carbon-based materials have been extensively investigated in recent years, due to their excellent mechanical, thermal and electronic properties. Among the discoveries that have emerged from these investigations, we would like to highlight here the possibility of controlling several properties in these materials using mechanical strain. In our work, we used the Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator (LAMMPS) program to analyze whether  deformation could be used to release adsorbed gases in 2D materials. To determine if this was possible, we first examined whether the strain altered the interaction between the adsorbed gas and four structures: graphene, α-graphyne, β-graphyne, and ɣ-graphyne. Towards this end, we inserted a H2 molecule at a height z from the surface of each material, and changed its position to determine the interaction energy throughout the surface. Analysis of the results revealed that the strain reduced the attractive interaction between H2 and all of the investigated 2D materials. To confirm that the amount of adsorbed gas would decrease in the presence of deformation, we performed Monte Carlo simulations in the grand canonical ensemble, using structures with and without deformation. Our results confirmed that the strain reduced the amount of adsorbed gas on the surface of all of the investigated materials. Thus, we conclude that deformation can be applied to any of the studied materials to partially release the adsorbed gas. Comparing the studied materials, we observed that ɣ-graphyne showed the best performance at low pressures, and that α-graphyne showed the best performance at pressures near one atmosphere.

Teses
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  • ALYSON BRUNO FONSECA NEVES
  • Teoria efetiva de campos e geometria de moléculas longas

  • Orientador : DMITRY MELNIKOV
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DIONISIO BAZEIA FILHO
  • DMITRY MELNIKOV
  • RAIMUNDO SILVA JUNIOR
  • RICCARDO STURANI
  • VITOR BARBANTI PEREIRA LEITE
  • Data: 03/03/2020

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  • 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.


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  • The goal of this thesis is to construct an effective description of the dynamics of curves in three dimensions applicable in the context of protein physics. The model is intended to reproduce a variety of geometric characteristics observed in real proteins, assuming that proteins can be approximated by long continuous curves. The degrees of freedom in the effective description are parameterized by the curvature and torsion functions. The minimal necessary model is constructed in terms of an energy functional depending on four phenomenological parameters. We discuss static configurations of the effective model, which appear in two different classes: minima of the effective potential and soliton-like configurations interpolating between pairs of minima. In proteins such classes correspond to most common secondary structures (alpha-helices and beta-strands) and motifs connecting those structures (loops, turns, hairpins etc.) In order to obtain the values for the parameters, the solutions of the model are compared with real protein structures extracted from the Protein Data Bank. A very specific relation between the curvature and torsion predicted by the model allows us to universally fix three of the parameters of the model. We show that the fourth parameter is not universal. It controls the characteristic size of the motifs connecting alpha-helices and beta-strands and may be used to explain the absence of beta-strands in some proteins and their abundance in the others. In the most appealing scenario the model features ``stable'' alpha-helices and ``metastable'' beta-strands. We study the classical and quantum stability of the metastable configurations. We derive estimates for the temperatures of classical phase transitions and show that quantum transitions are suppressed. We also discuss how realistic discrete proteins “stabilize” beta strands and hairpin-like motifs.

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  • GIVAL PORDEUS DA SILVA NETO
  • Teoria e Aplicações do Gás Relativístico Reduzido na Cosmologia

  • Orientador : LEO GOUVEA MEDEIROS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FRANCISCO DE ASSIS DE BRITO
  • LEO GOUVEA MEDEIROS
  • LUCIANO CASARINI
  • RAIMUNDO SILVA JUNIOR
  • RODRIGO FERNANDES LIRA DE HOLANDA
  • RONALDO CARLOTTO BATISTA
  • Data: 06/03/2020

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  • O Gás Relativístico Reduzido (RRG) é uma versão simplificada do gás relativístico ideal, onde se supõe que todas as partículas tenham o mesmo módulo de momento. Embora esta seja uma situação muito idealizada, o modelo resultante preserva a fenomenologia da distribuição de Maxwell-Boltzmann e, em algumas situações, pode ser descrito como um fluido perfeito, sem introduzir grandes erros. A descrição via fluido perfeito do modelo RRG já era usada para estudar o movimento térmico da matéria escura, neutrinos maciços e interação de bárions e fótons antes da recombinação, mostrando-se em boa concordância com trabalhos anteriores baseados no sistema completo de equações de Einstein-Boltzmann. Para entender esses resultados e construir uma estrutura mais geral e formal para o RRG, desenvolvemos uma descrição teórica de perturbações cosmológicas de primeira ordem para o mesmo, baseada em uma função de distribuição que codifica a suposição simplificadora de que todas as partículas possuem o mesmo módulo de momento. A partir dessa função derivamos o conjunto completo de equações de Einstein-Boltzmann para o RRG e estudamos quantidades além da aproximação de fluido perfeito. Derivamos uma expressão analítica que relaciona o parâmetro de movimento térmico à massa da partícula e também verificamos explicitamente que os limites não-relativísticos e ultra-relativísticos são recuperados. Além disso, usando o RRG para descrever matéria escura morna (WDM), mostramos que para partículas com m keV, a aproximação de fluido perfeito é válida em escalas com k 10 h/Mpc durante a maior parte da evolução do universo. Nós também determinamos as condições iniciais para RRG no universo primordial e estudamos a evolução do potencial em um modelo de brinquedo composto apenas por RRG. Por fim, estudamos de forma semi-analítica a evolução sub-horizonte do contraste de densidade da WDM em um modelo com WDM, radiação e , onde a WDM é descrita pelo RRG.


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  • The Reduced Relativistic Gas (RRG) is a simplified version of the ideal relativistic gas, where it is assumed that all particles have the same momentum magnitude. Although this is a very idealized situation, the resulting model preserves the phenomenology of the Maxwell-Boltzmann distribution and, in some situations, can be described as a perfect fluid, without introducing large errors. The perfect fluid description of RRG model was already used to study the warmness of dark matter, massive neutrinos and interaction of baryons and photons before recombination, showing very good agreement with previous works based on the full Einstein-Boltzmann system of equations. In order to understand these results and construct a more general and formal framework for RRG, we develop a theoretical description of first-order cosmological perturbations of RRG, based on a distribution function which encodes the simplifying assumption that all particles have the same momentum magnitude. From this function, we derive the full set of Einstein-Boltzmann equations for RRG and study quantities beyond the perfect fluid approximation. We derive an analytical expression that relates the parameter of warmness to the mass of the particle and also we explicitly verify that the non-relativistic and ultra-relativistic limits are recovered. Furthermore, using RRG to describe warm dark matter (WDM), we show that for particles with m keV, the perfect fluid approximation is valid on scales with k 10 h/Mpc, for most of the universe evolution. We also determined the initial conditions for RRG in the early universe and studied the evolution of the potential in a toy model composed only of RRG. Finally, we study in a semi-analytical way the sub-horizon evolution of the density contrast of the WDM in a model with WDM, radiation, and , where the WDM is described by the RRG.

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  • RAFAELA MEDEIROS DE SOUZA
  • Nucleação de Paredes de Domínio e Produto Energético Máximo em Nanocilindros Magnéticos tipo Núcleo@Casca

     

     

  • Orientador : ARTUR DA SILVA CARRICO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ARTUR DA SILVA CARRICO
  • FELIPE BOHN
  • SUZANA NOBREGA DE MEDEIROS
  • LEONARDO LINHARES OLIVEIRA
  • SILAS SARMENTO PEDROSA
  • Data: 06/03/2020

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  • 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.


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  • Ferromagnetic structures in confined geometries have attracted great interest, as geometric confinement opens new routes for manipulating fundamental magnetic properties required by major applications such as logic devices, magnetic sensors, nano-oscillators and magnetic memories. We report a theoretical study of the impact of dipolar interaction on the magnetic phases of the core@shell (Fe@Py) rectangular nanocylinders.Our results indicate that the dipolar interaction between the core and the shell is capable of causing significant changes in the magnetic phases of the isolated Fe cylinder and the Py ring. We show that the geometric parameters of flat Fe@Py core@shell cylinders can be chosen in such a way to control the nucleation of domain walls in the Py shell. It is also possible to fine-tuning the domain wall position and width by using only magnetic energies. On the other hand, bimagnetic nanoparticles combining different functionalities of two magnetic materials opens new perspectives for key applications such as permanent magnets, recording media, and magnetic hyperthermia. A theoretical analysis of the impact of the composition of FeP t@CoFe2 and FeP t@Fe bimagnetic nanocylinders on the maximum energy product (BH)max was performed. (BH)max is the determining parameter of the permanent magnet quality. The best composition is determined by the competing trends imposed by the dipolar energy and a ferromagnetic core@shell interface exchange energy. It was observed that the dipolar interaction has a negative impact on the intensity of (BH)max for shell thicknesses above a theresehold value, which depends on the material. The results show that the best shell material is the one with highest exchange stiffness.

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  • ARTHUR GONÇALVES CAVALCANTI
  • Estudo de Propriedades de Defeitos Quânticos na Abordagem Holográfica

  • Orientador : DMITRY MELNIKOV
  • MEMBROS DA BANCA :
  • BRUNO CARNEIRO DA CUNHA
  • DMITRY MELNIKOV
  • JACOPO VITI
  • RODRIGO GONCALVES PEREIRA
  • THIAGO SIMONETTI FLEURY
  • Data: 09/06/2020

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  • Nesta tese apresentamos uma revisão do AdS/BCFT proposta por T. Takayanagi para a descrição holográfica de
    sistemas com fronteiras, em particular, teorias de campo conformes com fronteiras (BCFTs). Motivado pela melhor
    compreensão da dualidade proposta, empregamos a entropia de emaranhamento como uma sonda de propriedades familiares de
    impurezas e defeitos. Discutimos as configurações que fornecem exemplos de fluxos do grupo de renormalização (GR) da
    entropia do defeitos, bem como pontos fixos de GR. Além disso, construímos novas soluções na holografia dual do BCFT
    através da aplicação de difeomorfismos entre sistemas sem temperatura e com temperatura. Com isto, estudamos alguns
    sistemas termodinâmicos fora do equilíbrio, em particular quenchs locais, apresentando um modelo para o comportamento
    dinâmico do próprio emaranhamento devido ao defeito quântico.


  • Mostrar Abstract
  • In this thesis, we present a review of the proposal for AdS/BCFT by T. Takayanagi for the holographic description of
    boundary systems, in particular, boundary conformal field theories (BCFTs). Motivated by a better understanding of the
    proposed duality, we employ entanglement entropy as a probe of familiar properties of impurities and defects. We discuss the
    configurations that provide examples of the renormalization group (GR) flow of defect entropy, as well as fixed points of GR.
    In addition, we built new solutions in BCFT’s dual holography through the application of differenteomorphisms between
    systems without temperature and with temperature. With that, we studied some thermodynamic systems far from equilibrium,
    in particular local quenchs, showing a model for the dynamic behavior of the entanglement itself due to the quantum defect.

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  • JADSON TADEU SOUZA DANTAS
  • Estabilização de Vórtices em Nanoestruturas Ferromagnéticas Cilíndricas Acopladas

  • Orientador : ARTUR DA SILVA CARRICO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANA LUCIA DANTAS
  • ARTUR DA SILVA CARRICO
  • FABIO HENRIQUE SILVA SALES
  • LEONARDO LINHARES OLIVEIRA
  • MARIA DAS GRACAS DIAS DA SILVA
  • SERGIO MURILO DA SILVA BRAGA MARTINS JUNIOR
  • Data: 31/07/2020

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  • 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.


  • Mostrar Abstract
  • Great discoveries in fundamental research very often lead to a new technology era. This is about to happen in nanomagnetism. Currently, there are promising perspectives of micro-wave nanoantenna’s design, based on the use of systems consisting of soft ferromagnetic nanoelements suitably designed to hold interacting magnetic vortices. Besides, there are demands for controlling the vortices chiralities. Experimental reports indicate that the vortex pair excitation spectra and magnetoresistance depend on the vortices chiralities. Furthermore, the synchronization of the vortex’s dynamics, owing to vortices interaction, leads to high-quality microwave spectra, with narrow emission lines, as desired for nanoantennas. The vortex magnetic profile results from a competition between the trends imposed by the exchange and the dipolar energies. Nanostructuring brings new elements and promising perspectives of tailoring the vortex magnetic profile of soft ferromagnetic nanoelements to suit device application demands. Placing two nanoelements together, if the nanoelements distance is comparable to its own geometrical dimensions, one may modify the intrinsic vortex profile of the soft material, because the dipolar field in each nanoelement may have a considerable contribution emanating from the other nanoelement. We have investigated the magnetic structure at remanence of pairs of vortices of a pair of identical and coaxial 21 nm height Fe circular nanocylinders with the diameter ranging from 81 nm to 129 nm, and the uniaxial anisotropy easy axis in the plane of the circular faces. In addition, we have investigated similar Py systems for comparison purposes. We have shown that by choosing appropriate values of the nanocylinders distance, one may control the dipolar interaction strength, allowing to set the relative chirality of the vortices in pairs of circular Fe nanoelements, as required for device applications. Furthermore, we have shown that the vortices chiralities and locations in the nanocylinders may be controlled by using external fields of moderate strength. For circular nanocylinders pairs, we have used preparations routes with the external field-aligned either in the x-axis direction, parallel the easy axis of the Fe uniaxial anisotropy, or in the y-axis direction, perpendicular to the easy axis of the Fe uniaxial anisotropy. We have shown that owing to the impact of the uniaxial anisotropy in the sequence of magnetic phases along either the x-axis or the y-axis preparation route, and the remnant state may be either a same chirality vortex pair or an opposite chirality vortex pair. In the case of Py nanocylinders, there is no uniaxial anisotropy. Our results show that for Py nanocylinder pairs, the magnetic pattern at remanence does not depend on the direction of the in-plane external field used in the preparation route. We notice that one may have surprising features from the dipolar interaction between the Fe nanoelements. For instance, we have found that isolated 21 nm height and 129 nm diameter Fe nanocylinders hold a vortex at remanence. However, contrary to intuition, coaxial pairs of these nanocylinders, placed one on top of the other at short distances, may display, instead, an almost uniform state at remanence. This might be valuable information for designing nano-oscillators based on pair of vortices. We have also investigated the remnant state of pairs of identical elliptical 25nm height Fe nanocylinders with face-to-face distance ranging from 20nm to 60nm. The Fe nanocylinders uniaxial anisotropy easy axis is in the plane of the elliptical faces pointing along the minor axis direction. To induce vortex nucleation, we have used the preparation route with the external field along the minor axis direction. We have shown that controlling the dipolar interaction strength by changing the elliptical nanoelements distance, one may design the magnetic structure of four interacting vortices at remanence. For instance, we investigated pairs of Fe (195 nm x 305 nm x 25 nm) nanocylinders, each with a 195 nm and 305nm long minor and major axes, respectively. The isolated Fe nanocylinders hold a single vortex at the center at remanence. A pair of these nanocylinders, with a 35 nm face-to-face distance, instead, shows a pair of opposite chirality vortices in each nanocylinder. We have shown that there are relevant changes in the strength of the dipolar and local fields, owing to the change of the magnetic structure that results from vortices motion. We suggest that this may affect the restoring torques for vortices oscillations around the equilibrium positions.

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  • ISAAC DE MACÊDO FÉLIX
  • Condução de Calor em Nanofitas Quase-Periódicas de Grafeno-hBN

  • Orientador : LUIZ FELIPE CAVALCANTI PEREIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALEXANDRE FONTES DA FONSECA
  • ANDERSON LUIZ DA ROCHA BARBOSA
  • LEONARDO DANTAS MACHADO
  • LUIZ FELIPE CAVALCANTI PEREIRA
  • SUZANA NOBREGA DE MEDEIROS
  • Data: 04/08/2020

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  • O desenvolvimento da nanotecnologia tem exigido uma compreensão cada vez maior dos fenômenos ligados ao transporte de calor em nanoescala, a fim de encontrar estratégias promissoras para o gerenciamento térmico em dispositivos eletrônicos miniaturizados. Nesse sentido, super-redes semicondutoras (cujos fônons são os principais portadores de calor) têm se mostrado uma plataforma ideal para a exploração desses fenômenos, pois permitem controlar suas propriedades físicas ajustando unicamente o seu período de super-rede (tamanho da supercélula). No presente estudo, foram realizadas simulações de dinâmica molecular de não-equilíbrio para investigar o transporte térmico em super-redes de grafeno-hBN (nitreto de boro hexagonal) frente à quebra gradual da sua periodicidade. Para isso, foram construídas nanofitas quase-periódicas, situadas entre um meio periódico e desordenado, distribuindo os domínios de grafeno e hBN em suas supercélulas conforme as sequências de Fibonacci, Thue-Morse e Período-Duplo, que exibem um crescimento controlado a partir do caso periódico. Os resultados revelaram um comportamento semelhante para as três sequências analisadas. No caso periódico, há um comportamento não-monotônico da condutividade térmica em função do período de super-rede, que é uma consequência da transição do regime de transporte térmico coerente (fônons como ondas) para incoerente (fônons como partícula), como tem sido relatado na literatura. No entanto, à medida que a simetria de translação das nanofitas se degrada com a quase-periodicidade da supercélula, o regime de transporte térmico coerente é gradualmente suprimido devido ao espalhamento de fônons em diferentes escalas de comprimentos. Isso permite reduzir sua condutividade térmica de maneira controlada, podendo fornecer valor até 60 % menor do que a condutividade térmica da sua contraparte periódica. Esse achado abre um novo horizonte para o controle do transporte calor em nanoescala e apresenta uma estratégia valiosa para o desenvolvimento de novos materiais termoelétricos.


  • Mostrar Abstract
  • The development of nanotechnology requires an increasing understanding of the phenomena related to nanoscale heat transport, in order to find promising strategies for thermal management in miniaturized electronic devices. In this sense, semiconductor superlattices (whose phonons are the main heat carriers) have been shown to be an ideal platform for the exploration of these phenomena, as they allow to control their physical properties by adjusting only their superlattice period (supercell size). In the present study, non-equilibrium molecular dynamics simulations were performed to investigate thermal transport in graphene-hBN superlattices in the face of a gradual deviation from their periodicity. For this purpose, quasiperiodic nanoribbons were built, which lie between periodic and disordered medium, distributing the domains of graphene and hBN in their supercells according to the Fibonacci, Thue-Morse and Double-Period sequences, which exhibit controlled growth from the periodic case. The results revealed a similar behavior for the three sequences analysed. In the periodic case, there is a non-monotonic behavior of the thermal conductivity with the superlattice period, which is a consequence of the crossover from the coherent (phonons wave-like) to incoherent (phonons particle-like) thermal transport regime, as has been reported in the literature. However, as the translation symmetry of the nanoribbons degrade with the quasiperiodicity of the supercell, the coherent thermal transport regime is gradually suppressed due to the diffuse scattering of phonons in different length scales. This allows to reduce its thermal conductivity in a controlled manner, being able to provide a value up to 60 % smaller than the thermal conductivity of its periodic counterpart. This finding opens a new horizon for the control of nanoscale heat transport and presents a valuable strategy for the development of new thermoelectric materials.

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  • DIEGO ALVES DE BARROS
  • Síntese e Caracterização de Nanoestruturas Magnéticas de NdCo Recobertas com PVP

  • Orientador : JOSE HUMBERTO DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOSE HUMBERTO DE ARAUJO
  • LUCIANO RODRIGUES DA SILVA
  • LÁZARO LUIS DE LIMA SOUSA
  • MARCO ANTONIO MORALES TORRES
  • RODOLFO BEZERRA DA SILVA
  • THOMAS DUMELOW
  • Data: 31/08/2020

  • Mostrar Resumo
  • 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 (Tc) das fases e estão de acordo com a literatura e as medidas de DRX, os valores de magnetização apresentaram elevações nas proximidades de Tque 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.


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  • Rare earth (RE) intermetallic compounds and transition metals (TM) are widely used in the production of permanent magnets and have, in general, ferromagnetic behavior. Most of these compounds are produced in an arc furnace or in ball mills, physical methods that do not allow controlling many variables in the process. Currently, much of the research in this area is related to the production of these compounds through chemical methods. In this work, we propose a process for the synthesis of magnetic nanoparticles of the NdCo type via the polyol method, with the use of PVP, for five samples with variation in the molar proportions of the compounds. PVP was used to protect the particles against aggregation and oxidation. X-ray diffraction (XRD) and transmission electron microscopy (TEM) measurements were performed for structural and morphological analysis, respectively. DC magnetization measurements, vibrant sample magnetometry at 5 K and 300 K and magnetic thermogravimetry (MTG), were performed for magnetic characterization. The XRD measurements showed the formation of the NdCo2, Nd2Co7, Nd5Co19 and Nd2Co17 phases, with predominance of the Nd2Co17 phase, for four of the five samples, for four of the five samples. The diffractogram network parameters were obtained through the rietveld refinement and showed that the average crystallite sizes ranged from 6.5 nm to 20.7 nm. Through TEM it was possible to observe ellipsoidal and spherical nanoparticles, distributed in a PVP matrix, with size distributions ranging from 6.1 nm to 12.4 nm, and which crystallographic planes and their respective phases contributed to the formation of the images. The DC magnetization measurements as a function of temperature indicated the Curie temperatures (Tc) of the phases and are in accordance with the literature and XRD measurements, the magnetization values showed elevations in the vicinity of Tc which are related to the PVP phase shift to high temperatures, and the consequent formation of metastable phases, rich in Cobalt, reported in the literature. The ferromagnetic behavior was observed in all samples at both 5 K and 300 K in the measurements of magnetometry of vibrant sample. With the TGM magnetic thermogravimetry measurements, the transition temperatures for the phases reported in the previous measurements were obtained, including for the metastable phases, through the simple interpolation method.

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  • ÉRIC CARVALHO ROCHA
  • Estrutura analítica complexa das distribuições estáveis de Lévy

  • Orientador : MADRAS VISWANATHAN GANDHI MOHAN
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DORY HELIO AIRES DE LIMA ANSELMO
  • ERNESTO CARNEIRO PESSOA RAPOSO
  • LUCIANO RODRIGUES DA SILVA
  • MADRAS VISWANATHAN GANDHI MOHAN
  • MARCOS GOMES ELEUTERIO DA LUZ
  • Data: 23/09/2020

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  • A quase onipresente distribuição α-estável de Lévy não tem uma expressão de forma fechada geral em termos de funções elementares – os casos Gaussiana e Cauchy são exceções notáveis. Para melhor entender este dilema de quase 80 anos, nós estudamos a continuação analítica complexa pα (z), z ∈ C , da distribuição α-estável de Lévy pα (x), x ∈ R, parametrizado por 0 < α ≤ 2. Primeiramente, estendemos resultados conhecidos mas intricados e damos uma nova prova de que pα (z) é holomórfica no plano complexo inteiro para 1 < α ≤ 2, enquanto que pα (z) não é nem mesmo meromórfica em C para 0 < α < 1. Em seguida, revelamos a estrutura analítica complexa completa de pα (z) usando a técnica domains coloring. Finalmente, motivados por essas ideias, argumentamos sobre a possível não existência de uma expressão de forma fechada em termos de funções elementares para pα (x) para um α geral.


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  • The almost ubiquitous Lévy α-stable distributions lack general closed-form expressions in terms of elementary functions—Gaussian and Cauchy cases being notable exceptions. To better understand this 80-year-old conundrum, we study the complex analytic continuation pα (z), z ∈ C , of the Lévy α-stable distribution family pα (x), x ∈ R, parametrized by 0 < α ≤ 2. We first extend known but intricate results, and give a new proof that pα (z) is holomorphic on the entire complex plane for 0 < α ≤ 2, whereas pα (z) is not even meromorphic on C for 0 < α < 1. Next, we unveil the complete complex analytic structure of pα (z) using domain coloring. Finally, motivated by these insights, we argue, that possibly, there cannot be closed-form expressions in terms of elementary functions for pα (x) for general α.

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  • IVANDSON PRAEIRO DE SOUSA
  • Estatı́sticas de avalanches e intervalos interavalanches em séries temporais

  • Orientador : GILBERTO CORSO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FELIPE BOHN
  • GILBERTO CORSO
  • GUSTAVO ZAMPIER DOS SANTOS LIMA
  • JOSÉ GARCIA VIVAS MIRANDA
  • LUCIANO RODRIGUES DA SILVA
  • SERGIO R. LOPES
  • Data: 23/10/2020

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  • 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.


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  • In this work, we present empirical results obtained through the analysis of time series of three different complex systems: barkhausen noise signals in magnetic systems, accelerometer signals that recorded motor activity in rodents and acoustic signals that recorded background noise in some ecosystems ( soundscapes). In particular, we found that the time series of these three systems have a common feature: intermittency, all with some time interval distributed according to a power law. More precisely, in the case of Barkhausen noise, we obtained an exponential distribution for waiting times, in contrast to the already well-known power law for avalanche durations. For the accelerometer signals obtained in mice, we show that there is an alternation between a distribution of the
    power law form for the durations of the avalanches of motor activity and an exponential distribution for the quiet intervals. In the case of acoustic time series, we show that there is an alternation between a lognormal distribution for the intervals of acoustic activity (the sound times) and a power law for the intervals of quiet for all analyzed ecosystems.

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  • NÚBIA RIBEIRO MACHADO
  • Dinâmica da magnetização e ruído Barkhausen em multicamadas ferromagnéticas

  • Orientador : FELIPE BOHN
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FELIPE BOHN
  • GUSTAVO ZAMPIER DOS SANTOS LIMA
  • MADRAS VISWANATHAN GANDHI MOHAN
  • MARCIO ASSOLIN CORREA
  • RUBEM LUÍS SOMMER
  • SERGIO LUIZ ALVES DE QUEIROZ
  • Data: 03/12/2020

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  • Desde sua descoberta em 1919, o ruído Barkhasen (BN) tem sido vastamente utilizado como uma importante ferramenta para caracterizar materiais magnéticos macios, compreender o complexo processo de magnetização e, em particular, investigar a dinâmica de paredes de domínio. Nos últimos anos, o BN tem atraído grande interesse como um exemplo da manifestação do “crackling noise” em sistemas magnéticos. No caso particular da dinâmica de paredes de domínio e BN, a maioria dos estudos concentra-se em explicar propriedades estatísticas como as distribuições de área e duração dos saltos, área média e espectro de potência, que podem ser descritas por leis de potência com expoentes, τ , α, 1/σνz e ϑ, respectivamente. Estas leis de potência, que apresentam “cutoff”, são consideradas como uma característica do comportamento crítico do processo de magnetização. Neste trabalho, nos concentramos no estudo do ruído Barkhausen em filmes de multicamadas ferromagnéticas através do tradicional método indutivo e das propriedades estatísticas dos saltos Barkhausen. Especificamente, foram obtidas séries temporais do ruído Barkhausen para filmes de multicamadas com composição Co77Fe23B10(10nm)/Ag(2 nm), Co77Fe23B10(10 nm)/Ta(2 nm), Ni81Fe19(10 nm)/Ag(2 nm) e Ni81Fe19(10nm)/Ta(2 nm)  e estruturas consistindo de 10, 15, 25 e 50 bicamadas empilhadas. Motivados pelos resultados obtidos em filmes policristalinos e amorfos com diferentes espessuras, através do método, investigamos a dinâmica da magnetização através de expoentes críticos das distribuições de área, duração, área média e espectro de potência, obtidos experimentalmente, a fim de compreender os efeitos da dimensionalidade do sistema e do alcance das interações sobre os expoentes devido ao movimento de paredes de domínio. A partir de previsões teóricas de modelos que descrevem a dinâmica de uma parede de domínio ferromagnética impulsionada por um campo magnético externo através de um meio desordenado, foram observados que os expoentes obtidos experimentalmente, quando comparados aos modelos teóricos, apresentam comportamento magnético tridimensional com interação do tipo dipolar de longo-alcance, independente do número de bicamadas empilhadas, do espaçador e da frequência de campo, sugerindo uma única classe de universalidade para o conjunto de expoentes. Em particular, não foram observados a dependência dos expoentes τ e α com a frequência de campo para as multicamadas policristalinas, uma impressão digital da teoria de campo-médio que descreve materiais magnéticos policristalinos tridimensionais. Os dados nos revelam uma dinâmica DWs tridimensional artificialmente estruturada devido ao ato de empilhar  bicamadas com comportamento magnético bidimensional. Por fim, são feitas considerações sobre um possível acoplamento entre as camadas como um indicativo da estabilidade do expoentes


  • Mostrar Abstract
  • Since its discovery in 1919, Barkhasen noise (BN) has been widely used as an important tool to characterize soft magnetic materials, to understand the complex magnetization process and, in particular, to investigate the dynamics of domain walls. In recent years, BN has attracted great interest as an example of the manifestation of crackling noise in magnetic systems. In the particular case of the dynamics of domain walls and BN, most studies concentrate on explaining statistical properties such as the distributions of area and duration of jumps, average area and power spectrum, which can be described by power laws with exponents, τ, α, 1/σνz e ϑ  respectively. These power laws, which present a cutoff, are considered as a characteristic of the critical behavior of the magnetization process. In this work, we focus on the study of  Barkhausen noise in ferromagnetic multilayer films using the traditional inductive method and the statistical properties of  Barkhausen jumps. Specifically, were obtained Barkhausen noise time series for multilayer films with Co77Fe23B10(10 nm)/Ag(2 nm), Co77Fe23B10(10 nm)/Ta(2 nm) ,  Ni81Fe19(10nm)/Ag(2 nm) e Ni81Fe19(10nm)/Ta(2 nm) and structures consisting of 10, 15, 25 and 50 stacked bilayers. Motivated by the results obtained in polycrystalline and amorphous films with diferent thicknesses, through the method, we investigate the dynamics of magnetization through critical exponents of the distributions of area, duration, average area and power spectrum, obtained experimentally, to understand the efects the dimensionality of the system and the range of interactions on exponents due to the movement of domain walls. From theoretical predictions of models that describe the dynamics of a ferromagnetic domain wall driven by an external magnetic field through a disordered environment, it was observed that the exponents obtained experimentally, when compared to theoretical models, present three-dimensional magnetic behavior with long-range dipolar interaction, regardless of the number of stacked bilayers, the spacer and the field frequency suggesting a single universality class for the set of exponents. In particular, dependence on exponents τ and α for polycrystalline multilayers was not observed, a fingerprint of field theory-medium that describes three-dimensional polycrystalline magnetic materials. Our resuls reveal an artificially structured three-dimensional DWs dynamics due to the act of stacking bilayers with two-dimensional magnetic behavior. Finally, we raise possibilities of the coupling between the layers as an indicator of the stability of the exponents

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  • LEONARDO RIBEIRO COLAÇO
  • VÍNCULOS COSMOLÓGICOS SOBRE  UMA POSSÍVEL VARIAÇÃO TEMPORAL DA CONSTANTE DE ESTRUTURA FINA E DA  RELAÇÃO DE DUALIDADE DAS DISTÂNCIAS CÓSMICAS

  • Orientador : RODRIGO FERNANDES LIRA DE HOLANDA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FRANCISCO DE ASSIS DE BRITO
  • LEO GOUVEA MEDEIROS
  • RAIMUNDO SILVA JUNIOR
  • RODRIGO FERNANDES LIRA DE HOLANDA
  • RONALDO CARLOTTO BATISTA
  • SAULO HENRIQUE PEREIRA
  • Data: 11/12/2020

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  • 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. 


  • Mostrar Abstract
  • In recent years, with the advent of increasingly robust and accurate astronomical observations, further investigations of the role of fundamental constants of nature has become a fascinating field of research, because any space-time variation of these constants would indicate the presence of a new physics and would put in check the relativistic cosmology itself, based on the Cosmological Principle.In this thesis, by using galaxy clusters observations, type Ia Supernovae measurements, and Strong Gravitational Lensing Systems we propose three methods to probe a possible time variation of the fine structure constant (). Such possible variation is investigated in the specific context of the Runaway Dilaton model, which was originated from string theories. We conclude that, although the observational bounds obtained on a possible variation of  () are not competitive with those from quasar spectroscopy (), our proposals provide completely independent bounds with different redshift intervals. Finally, a test to probe a possible deviation of the cosmic distance duality relation (CDDR) is also proposed, , by using scaling-relation measurements from galaxy clusters properties plus type Ia supernova. The cosmological bounds obtained on possible deviations from the relation are compatible with the limits present in the literature and point to the validity of the duality relation.

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  • CORNÉLIO RODRIGUES FILHO
  • Pseudo-Escalares na Teoria de Klebanov-Strassler

  • Orientador : DMITRY MELNIKOV
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DMITRY MELNIKOV
  • LEO GOUVEA MEDEIROS
  • RICCARDO STURANI
  • HORATIU STEFAN NASTASE
  • NELSON RICARDO DE FREITAS BRAGA
  • Data: 17/12/2020

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  • Nesta tese descrevemos o setor pseudo-escalar $0^{-+}$ da teoria de Klebanov-Strassler. Este setor completa a construção holográfica para os estados mais leves de glueballs, que são singletos perante a simetria global $SU(2)\times SU(2)$. Nós derivamos as equações lineares da supergravidade para o setor pseudo-escalar e analisamos o seu espectro. O sistema de equações apresenta compatibilidade com seis automodos, como esperado pela supersimetria. Nossa análise numérica permite de forma confiável extrair quatro torres de autovalores. Tais valores mostram boa compatibilidade com os resultados do setor  escalar $0^{++}$, que já são conhecidos através de outro trabalho. Assumindo as massas de $0^{++}$ como uma referência, nós comparamos os estados mais leves do espectro holográfico com os resultados de Yang-Mills na rede para $SU(3)$ e $SU(\infty)$.


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  • Nesta tese descrevemos o setor pseudo-escalar $0^{-+}$ da teoria de Klebanov-Strassler. Este setor completa a construção holográfica para os estados mais leves de glueballs, que são singletos perante a simetria global $SU(2)\times SU(2)$. Nós derivamos as equações lineares da supergravidade para o setor pseudo-escalar e analisamos o seu espectro. O sistema de equações apresenta compatibilidade com seis automodos, como esperado pela supersimetria. Nossa análise numérica permite de forma confiável extrair quatro torres de autovalores. Tais valores mostram boa compatibilidade com os resultados do setor  escalar $0^{++}$, que já são conhecidos através de outro trabalho. Assumindo as massas de $0^{++}$ como uma referência, nós comparamos os estados mais leves do espectro holográfico com os resultados de Yang-Mills na rede para $SU(3)$ e $SU(\infty)$.

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  • ANTONIA VERUSKA BENEVIDES PINHEIRO
  • Estudo dos acoplamentos magnéticos em nanoestruturas CoFe2O4@CoFe2 dispersas em matriz de Ag

  • Orientador : SUZANA NOBREGA DE MEDEIROS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • RAIR MACÊDO
  • DORY HELIO AIRES DE LIMA ANSELMO
  • FELIPE BOHN
  • JOÃO MARIA SOARES
  • SUZANA NOBREGA DE MEDEIROS
  • Data: 18/12/2020

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  • 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 (δCF) 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 (Hc) a medida que δCF  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, Dnc, a partir das análises dos Plots de Henkel e gráficos de δm, que são obtidos através da relação entre as magnetizações remanentes inversa e direta. Para distâncias pequenas Dnc há uma maior contribuição das interações dipolares. Quando Dnc 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 coolingfield 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 (HEB) em amostras com menor δCF  é aproximadamente o dobro do apresentado em amostras com δCF  mais espessas. Sendo este incremento em HEB relacionado à razão da área superficial de uma camada desordenada com o volume da camada ferromagnética.


  • Mostrar Abstract
  • Using the coprecipitation method, samples (precursors) of the CoFe2O4-Ag nanocomposite were synthesized, varying the concentration of CoFe2O4. These samples were subjected to thermal reduction, under H2 atmosphere at 350 °C, for different time intervals in order to obtain a core-shell nanostructure of CoFe2O4@CoFe2 dispersed in the Ag matrix. Through X-ray diffractometry, it was observed the phases CoFe2O4, CoFe2 and Ag,, where the peak of CoFe2 (shell) becomes more evident for samples reduced for a longer time. Rietveld refinements provide values for the size of CoFe2O4 nanoparticles (core) which decrease size with the increase in the reduction time, from 30 to 90 minutes. This decrease was also observed in Transmission Electron Microscopy images, and is around 0.5 nm. Meanwhile, the shell thickness (δCF) changes from 2.5 nm to 3 nm between samples with a lower concentration of CoFe2O4 reduced by 30 and 90 minutes. The nanoparticles of Ag, in the precursor samples, have diameters of 11 nm, but this value increases to ≈ 15 - 20 nm after the heat treatment. Magnetization measurements, at 300 K, reveal a decrease in the coercive field (Hc) as δCF increases, and the behavior of the curves suggests an exchange spring coupling. A phenomenological model was developed to describe the behavior of magnetic interactions in relation to the distance between the core shell nanoparticles, Dnc, based on the analysis of  Henkel and δm plots which are obtained through the relationship between the remaining reverse and direct magnetizations. For small Dnc distances, there is a greater contribution of dipolar interactions. When Dnc increases, the exchange interactions are more pronounced, as the contribution due to coupling at the core-shell interface is evidenced. Magnetization measurements as a function of the field in 4 K by zero field cooling and field cooling under a 1 T cooling field exhibit a horizontal shift in the curves, which can be attributed to freezing spins at the core-shell interface. It was found that the field of exchange bias (HEB) in samples with lesser δCF is approximately double that presented in samples with thicker δCF. This increase in HEB is related to the ratio of the surface area on one disordered layer to the volume of the ferromagnetic layer.

2019
Dissertações
1
  • JOSIEL MENDONÇA SOARES DE SOUZA
  • Descriminando Modelos Cosmológicos de Expansão com Detectores de Ondas
    Gravitacionais de Terceira Geração

  • Orientador : RICCARDO STURANI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JAILSON SOUZA DE ALCANIZ
  • RICCARDO STURANI
  • RODRIGO FERNANDES LIRA DE HOLANDA
  • Data: 26/02/2019

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  • No alvorecer da Astronomia das Ondas Gravitacionais, novos caminhos têm sido abertos para
    testar e restringir modelos cosmológicos. Simulando sirenes padrões detectadas pelo detector terrestre de
    ondas gravitacionais de terceira geração, o Einstein Telescope, mostramos como podemos discriminar
    diferentes modelos cosmológicos. Neste trabalho, usamos dados projetados de 10 anos de medições pelo
    Einstein Telescope para comparar o modelo cosmológico padrão (o Lambda CDM) com modelos utilizando
    diferentes parametrizações fenomenológicas da equação de estado para a energia escura.


  • Mostrar Abstract
  • At the dawn of Gravitational Wave Astronomy, new avenues have been opened to test and
    constrain cosmological models. By simulating standard sirens detected by the third generation ground-
    based gravitational wave detector, Einstein Telescope, we show how we one can discriminate among
    different cosmological models. In this work, we use 10-year projected data of Einstein Telescope to compare
    the standard cosmological model (the Lambda CDM) with models using different phenomenological
    parametrizations of the equation of state for the dark energy.

2
  • HERNÁN GUILLERMO BUENO XAVIER
  •  An Effective Model for Strongly Correlated Electrons

  • Orientador : ALVARO FERRAZ FILHO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALVARO FERRAZ FILHO
  • EVGENII KOCHETOV
  • RODRIGO GONCALVES PEREIRA
  • Data: 28/02/2019

  • Mostrar Resumo
  • 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.


  • Mostrar Abstract
  • In this work we examine an alternative effective formulation for the $t$-$J$ model which is believed
    to capture the essential physics behind the underdoped regime of the high-$T_c$ cuprates. After recasting
    the original problem in this new representation, we check the consistency of our procedure and discuss
    some physical consequences of such a representation including, the crossover between the regimes of small
    and large Fermi surfaces which is observed experimentally. We then explore the possiblity of constructing a
    path integral representation for the $t$-$J$ quantum partition function departing from the proposed
    formulation. Finally, we use the latter formalism to derive a continuum effective field theory in $(2+1)$
    spacetime dimensions which features small hole-like pockets near the nodal regions of the Brillouin zone
    along with an unconventional mechanism for superconductivity.

3
  • PABLO JOSÉ LIMA SOARES
  • Polaritons em cristais fotônicos intercalados com grafeno

  • Orientador : EUDENILSON LINS DE ALBUQUERQUE
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EUDENILSON LINS DE ALBUQUERQUE
  • UMBERTO LAINO FULCO
  • FABIO FERREIRA DE MEDEIROS
  • Data: 08/08/2019

  • Mostrar Resumo
  • Apresentamos a propagação de ondas eletromagnéticas em estruturas multicamadas periódicas e quasi-periódicas (tipo Fibonacci), intercaladas por uma camada de grafeno, usando um modelo teórico baseado no tratamento da matriz transferência para simplificar a álgebra, que pode ser bastante elaborada. A estrutura de multicamadas é composta por dois materiais A e B com índices de refração positivo e negativo na região de frequência terahertz (THz). A camada A é um semicondutor (carboneto de silício - SiC), com
    uma função dielétrica tipo plasmon-fônon e uma permeabilidade magnética constante. A camada B é um metamaterial (tantalato de lítio - LiTaO3) com uma função dielétrica do tipo plasmon-polariton e uma permeabilidade magnética do tipo Drude. Os espectros da banda fotônica são investigados não somente para o caso ideal, onde o índice de refração dependente da frequência de um dos materiais pode ser considerado constante na faixa de frequência considerada, bem como o caso mais realista, levando em conta um índice de refração dependente da frequência para ambos os materiais. A chamada região de zero-gap do índice de refração médio  da estrutura fotônica é também investigada. Apresentamos também uma análise quantitativa dos resultados, mostrando a distribuição das larguras de banda fotônicas permitidas para as altas gerações, o que dá uma boa visão sobre suas leis de localização e potência.


  • Mostrar Abstract
  • We presented an electromagnetic wave propagation in periodic and quasiperiodic (Fibonacci type) multilayer structures, intercalated by a graphene layer, using a theoretical model based on a transfer matrix treatment to simplify the algebra which can be otherwise quite heavy. The multilayer structure is composed by two materials A and B with positive and negative refraction indexes in the terahertz (THz) region. Medium A is a semiconductor (silicon carbide - SiC), with a plasmon-phonon dielectric function and a constant magnetic permeability. Medium B is a metamaterial (lithium tantalate - LiTaO3) with a plasmon-polariton type dielectric function and a Drude type magnetic permeability. We discussed the photonic band gap spectra for both the ideal cases, where the refractive index dependent on the frequency of one of the materials can be considered constant in the the frequency range investigated, as well as the more realistic case, taking into account a frequency-dependent refraction index for both materials. The so-called zero-gap region of the mean refractive index  of the photonic structure is also investigated. We also presented a quantitative analysis of the results, pointing out the distribution of the allowed photonic bandwidths for high generations, which gives a good insight about their localization and power laws.

4
  • SAMIHR VALENTIM HERMES
  • Equação de Boltzmann Quântica e Hierarquia BBGKY

  • Orientador : TOMMASO MACRI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DORY HELIO AIRES DE LIMA ANSELMO
  • SIMONE PAGANELLI
  • TOMMASO MACRI
  • Data: 04/10/2019

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  • 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.


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  • In this work we will focus in statistical physics applied to problems of Bose-Einstien condensation at finite temperatures. We begin by a brief introduction to the classical methods, already well established by fundamental courses. Afterwards, starting from a kinetic theory, we will obtain the equations of motion for the atoms in the condensate state, as well as for the Bogoliubov quasiparticles of the thermal cloud of excited atoms. Through this kinetic description, we will also obtain, from quantum principles of quantum mechanics, the Born-Bogoliubov-Green-Kirkwood-Ygon (BBGKY) hierarchy, which can be truncated to obtain the Boltzmann-Vlasov Equation. Finally, we will use the same microscopic principles to study the damping of collective excitations of the Bose-Einstein condensate in the thermal regime.

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  • YOXARA SÁNCHEZ VILLAMIZAR
  • Phenomenology of the Type-II seesaw model

  • Orientador : FARINALDO DA SILVA QUEIROZ
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DIEGO ALEJANDRO COGOLLO APONTE
  • CARLOS ANTÔNIO DE SOUSA PIRES
  • FARINALDO DA SILVA QUEIROZ
  • Data: 29/11/2019

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  • Nesta dissertação, serão revisados os aspectos teóricos e experimentais do modelo seesaw tipo II. O seesaw tipo II é um mecanismo que gera massas de neutrinos, adicionando um tripleto escalar fraco ao espectro do modelo padrão.  Este modelo é fenomenologicamente atraente porque pode gerar massas de neutrinos sem invocar novos efeitos físicos em escalas de energia muito alta. Revisamos as restrições provenientes dos parâmetros de precisão $\ rho $-electroweak e os dados de precisão eletrofraca. Posteriormente, discutiremos assinaturas de colisor do modelo de seesaw tipo II, com foco no Large Hadron Collider. Exibimos o espaço viável dos parâmetros do modelo seesaw tipo II e mostramos a complementaridade entre a física dos colisores e a violação do sabor do lepton. Esta dissertação representa um primeiro passo para o nosso objetivo, que é avaliar a sensibilidade do LHC de alta luminosidade e alta energia ao modelo de seesaw tipo II em conexão com a violação do sabor de lepton e a ordem de massa de neutrinos.


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  • In this dissertation the theoretical and experimental aspects of the type-II seesaw model will be reviewed. The type-II seesaw is a mechanism that generates neutrino masses by adding a weak-scalar triplet to the Standard Model spectrum. This model is phenomenologically attractive  because it can generate neutrino masses without invoking new physics effects at very high energy scales. We revisit the constraints coming from the $\rho$-parameter and electroweak precision data. Later we discuss collider signatures of the type II seesaw model focusing on the Large Hadron Collider. We exhibit the viable parameter space of the type II seesaw model and show the complementarity between collider physics and lepton flavor violation. This dissertation represents a first-step to our goal which is to assess the High-Luminosity and High Energy LHC sensitivity to the type II seesaw model in connection to lepton flavor violation and neutrino mass ordering.

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  • ARTHUR LANNE RICARDO DE SOUZA
  • Integração das técnicas tape casting e magnetron sputtering para o desenvolvimento de sistemas multifuncionais moldáveis.

  • Orientador : MARCIO ASSOLIN CORREA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • Antonio Carlos Silva da Costa
  • BRUNO RICARDO DE CARVALHO
  • MARCIO ASSOLIN CORREA
  • Data: 17/12/2019

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  • 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


  • Mostrar Abstract
  • The increased demand for low-power and high-performance electronic systems has been driving the discovery of new materials and the study of their physical and chemical properties. In this sense, the integration of different techniques allows us to develop multifunctional materials with specific properties and characteristics for certain technological applications. In this scenario, this work presents a proposal for the production of hybrid materials through the integration between tape casting and magnetron sputtering techniques. To this end, the magnetron sputtering technique was used to grow trilayered thin films nanostructures of Ni81Fe19/Cr/Ni81Fe19, using as substrates Al2O3 and ZrO2 ceramic flexible sheet produced by the tape casting technique. As a comparison standard, similar films were grown onto amorphous rigid substrate (glass), which has been widely studied in the literature. The slurries, suspensions of ceramic materials, presented the pseudoplastic behavior, which is recommended for the tape casting technique. The films were produced with a fixed total thickness of 300 nm, but varying the thickness of the Ni81Fe19 layers between 75 and 142.5 nm and the Cr layer thickness between 15 and 150 nm. The structural characterization revealed that the change of the used substrate did not modify the structural properties of Ni81Fe19 films. The magnetic measurements reveal that films produced onto flexible sheet show an evolution of the contribution of out-of-plane anisotropy with the increase of Ni81Fe19 layer thickness, as well as the dependence of magnetic properties with the Ni81Fe19 layer thickness, results that mirroring the magnetic properties found in Ni81Fe19 thin films on the glass in the literature. Based on these results, we were able to keep the magnetic properties of the Ni81Fe19 alloy, even when the flexible sheet of Al2O3 and ZrO2 ceramic tapes were employed. Thus we conclude that the flexible sheets are excellent candidates for moldable device applications as ceramic-magnetic coating.

Teses
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  • JOSÉ ARCÊNIO DOS SANTOS LOURENÇO
  • Efeito Kondo em um Hamiltoniano não-Hermitiano simétrico PT

  • Orientador : RODRIGO GONCALVES PEREIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DMITRY MELNIKOV
  • DORY HELIO AIRES DE LIMA ANSELMO
  • LUIS GREGORIO DIAS DA SILVA
  • MARIA CAROLINA DE OLIVEIRA AGUIAR
  • RODRIGO GONCALVES PEREIRA
  • Data: 19/03/2019

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  • A física não-Hermitiana, juntamente com correlações fortes, possibilita o aparecimento de
    novos efeitos em sistemas quânticos abertos de muitos corpos com ganhos e perdas balanceados.
    Neste trabalho, propomos uma generalização para o modelo de impureza de Anderson que apresenta a
    inclusão de termos de hopping não-Hermitianos entre um ponto quântico e dois fios. Tais termos de
    hopping não-Hermitianos são simétricos pelo conjunto das simetrias de paridade (P) e inversão temporal
    (T ). Mapeamos o modelo no regime de um estado localizado ocupado por um único elétron levando ao
    modelo Kondo simétrico PT. Analisamos os efeitos de interação aplicando a abordagem de grupo de
    renormalização perturbativo. Encontramos que o efeito Kondo permanece se os acoplamentos estiverem
    abaixo de um valor crítico, que corresponde ao ponto excepcional da interação Kondo não-Hermitiana.
    Observamos que no regime da quebra espontânea de simetria PT , o efeito Kondo é suprimido e as
    propriedades de baixas energias são governadas por um ponto fixo de momento local com condutância
    nula.


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  • The non-Hermitian physics along with strong correlations allows the appearance of new effects
    in open quantum many-body systems with balanced gain and loss. In this work, we proposed a
    generalized Anderson impurity model that presents the inclusion of non-Hermitian hopping terms between
    an embedded quantum dot and two wires. Such non-Hermitian hopping terms are symmetric under the
    combined action of parity (P) and time reversal (T ). We mapped the model in the regime of a localized
    state occupied by a single electron leading to the PT -symmetric Kondo model . We analyzed the
    interaction effects by applying the perturbative renormalization group approach. We found that the Kondo
    effect persists if the couplings are below a critical value, which corresponds to the exceptional point of the
    non-Hermitian Kondo interaction. We observed that in the regime of the spontaneous breaking of PT -
    symmetry, the Kondo effect is suppressed and the low energy properties are governed by a local-moment
    fixed point with zero conductance.

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  • RICARDO BORGES DA COSTA
  • : Magnetoresistencia Perturbativa e Fenômenos de Caloritrônica de Spin em Nanoestruturas Magnéticas

  • Orientador : ALEXANDRE BARBOSA DE OLIVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALEXANDRE BARBOSA DE OLIVEIRA
  • DORY HELIO AIRES DE LIMA ANSELMO
  • MARCIO ASSOLIN CORREA
  • CARLOS CHESMAN DE ARAUJO FEITOSA
  • JOÃO MARIA SOARES
  • ROBERTO LÁZARO RODRIGUEZ SUAREZ
  • Data: 07/06/2019

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  • 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.


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  • Pré-defesa Doutorado

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  • RODRIGO DA SILVA SOBRINHO
  • Excesso de infravermelho em estrelas análogas rotacionais do Sol: à procura de exo-cinturões de asteroides

  • Orientador : JOSE RENAN DE MEDEIROS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • BRUNO LEONARDO CANTO MARTINS
  • EDUARDO JANOT PACHECO
  • IZAN DE CASTRO LEÃO
  • JOSE RENAN DE MEDEIROS
  • MARIA LIDUINA DAS CHAGAS
  • Data: 27/06/2019

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  • Observações de discos de matéria circunstelares fornecem uma poderosa ferramenta para nossa compreensão da dinâmica dos sistemas planetários. Análogos aos cinturões de asteroides do Sistema Solar, tais discos resultam, principalmente, da colisão do material sólido remanescente do processo de formação planetária. Mesmo que a literatura atual descreva a presença de discos circunstelares em centenas de estrelas da Sequência Principal, sua detecção em torno de estrelas semelhantes ao Sol ainda é bastante incomum. Nesse contexto, o presente estudo é centrado na busca por discos de detritos orbitando estrelas com parâmetros físicos superficiais similares aos valores solares, incluindo, particularmente, o período de rotação, a partir de observações fotométricas no infravermelho, nas bandas 3,4, 4,6, 12 e 22 μm realizadas pela missão espacial WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer). Como objetivo central, foi definida uma amostra de 881 estrelas com temperatura efetiva, metalicidade, gravidade e período de rotação similares aos valores solares. Essas estrelas, aqui definidas como análogas rotacionais do Sol, têm um período de rotação bem determinado, calculado a partir da modulação fotométrica identificada em curvas de luz coletadas pela sonda espacial Kepler. Seis estrelas, KIC 1868785, 7267949, 7435796, 10533222, 11352643 e KIC 11666436, apresentam indícios claros de excesso infravermelho, um diagnóstico revelador da presença de discos de matéria circunstelar orbitando as mesmas. Os discos de matéria detectados se mostram muito mais densos e brilhantes do que a poeira zodiacal do Sistema Solar, apontando para uma origem associada a eventos violentos recentes.


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  • Observations of circunstelar matter disks provide a powerful tool for our understanding of planetary systems dynamics. Analogs to the Solar System asteroid belts, such disks results, mainly, from the collision of remaining solid material from the planetary formation process. Even if the current literature describe the presence of circunstelar disk in hundreds of Main Sequence stars, its detection around stars similar to the Sun is still very uncommom. In this context, this present study is focused on the search for debris disk orbiting stars with superficial physical parameters similar to solar values, including, particularly, rotation period, from photometric observations in the infrared, in
    the 3.4, 4.6, 12 and 22 μm bands, made by the space mission WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer). As central object, a sample of 881 stars was defined with effective temperature, metallicity, gravity and rotation period similar to solar values. These stars, defined here as rotational analog to the Sun, have a well determined rotation period, calculated from photometric modulation identified in light curves obtained by the space telescope Kepler. Six stars, KIC 1868785, 7267949, 7435796, 10533222, 11352643, and KIC 11666436, present clear signs of infrared excess, a revealing diagnosis of the presence of circunstellar matter orbiting them. The disks of matter detected are much more dense and luminous than the Solar System zodiacal dust, pointing to a origin associated to recent violent events.

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  • WILLIAM JOUSE COSTA DA SILVA
  • VÍNCULOS OBSERVACIONAIS EM MODELOS COSMOLÓGICOS NÃO ADITIVOS: DA VISCOSIDADE VOLUMAR À DINÂMICA

  • Orientador : RAIMUNDO SILVA JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JAILSON SOUZA DE ALCANIZ
  • LEO GOUVEA MEDEIROS
  • LUCIANO RODRIGUES DA SILVA
  • RAIMUNDO SILVA JUNIOR
  • RODRIGO FERNANDES LIRA DE HOLANDA
  • VALERIO MARRA
  • Data: 28/08/2019

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  • 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.


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  • From current cosmological observations, dark matter and dark energy are the energetic components that dominate the evolution and dynamics of the present universe, as baryonic matter and radiation have a share of less than 5% of total cosmic energy. Although necessary to describe some observational data the nature of the dark sector remains a mystery to cosmology. In this thesis, we study a cosmological models scenarios with bulk viscosity. Endowed with an alternative interpretation of the bulk viscosity and the dynamics of the Universe from the microscopic effects based in the nonadditive Statistical Mechanics we propose a extended ΛCDM model. This scenario take account nonadditive effects about the energy equipartition theorem as well as an interpretation of the viscous dark matter through nonextensive/dissipative correspondence (NexDC). In order to impose observational constraints on model parameters and compare models, we implement a Bayesian Analysis considering data from the type Ia supernovae, baryon acoustic oscillations and cosmic background radiation. The results obtained were that the non-extensive viscosity effect is discarded at 1σ confidence, but at 2σ we have a scenario with viscosity. From a model comparison point of view, the proposed models have unfavorable inconclusive evidence regarding the ΛCDM. In the second part of the thesis, we consider a description of viscous dark energy in the scope of universe dynamics modified by nonadditive theory as well as the standard. In order to impose observational limits, we performed a Bayesian Analysis using data from cosmic chronometers, type Ia supernova, baryonic acoustic oscillations, and cosmic background radiation. As a results of the analysis, we obtain that a bulk viscosity is discarded in 1σ in the dark energy context. In the comparison models, we can conclude that the viscous dark energy models are also discarded compared to the ΛCDM model.

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  • CLAUDIVAN MOREIRA DE SOUZA
  • EFEITOS TERMOMAGNÉTICOS EM AGLOMERADOS DE NANOPARTÍCULAS MAGNÉTICAS

  • Orientador : ARTUR DA SILVA CARRICO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANA LUCIA DANTAS
  • ARTUR DA SILVA CARRICO
  • FELIPE BOHN
  • LEONARDO LINHARES OLIVEIRA
  • SUZANA NOBREGA DE MEDEIROS
  • Data: 25/10/2019

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  • Pesquisas recentes tem estudado as propriedades magnéticas de aglomerados superparamagnéticos de nanopartículas com possibilidade de aplicações em sistemas de controle de administração de fármacos, ressonância magnética, hipertermia magnética, etc. Neste mesmo tempo, vários pesquisadores estudaram o fenômeno de histerese térmica em diferentes circunstâncias e sistemas. Outro objeto que tem concentrado esforços na pesquisa atual é o efeito magnetocalórico em diferentes estruturas com foco na aplicação em tecnologia de refrigeração magnética. O objetivo deste trabalho é investigar o fenômeno de histerese térmica em aglomerados superparamagnéticos de nanopartículas de magnetita (Fe3O4) e de Gadolínio (Gd) de geometrias esférica e elipsoidal e analisar o impacto da interação dipolar na estabilidade térmica do sistema, assim como investigar o efeito magnetocalórico em aglomerados de nanopartículas de Gd. Para isto, investigamos a curva de magnetização térmica dos aglomerados com diferentes excentricidades, com a dimensão da ordem de centenas de nanômetros composto por partículas de Fe3O4 de 9 nm a 12 nm de diâmetro e partículas de Gd de 5.5 nm a 20 nm, com densidade variável e distribuídas nos aglomerados, uniformemente. Consideramos uma faixa de temperatura de 200 a 1200 K, calculamos as curvas de resfriamento e aquecimento, assim como analisamos as fases magnéticas do sistema sob o efeito de um campo magnético externo baixo e constante. Foi calculado a variação de entropia  para um intervalo de campo externo para sistemas de algomerados elipsoidais de Gd. Em nosso modelo, não consideramos efeitos de anisotropia magnetocristalina. A anisotropia presente no sistema é proveniente da forma dos aglomerados e da interação dipolar que naturalmente produz um efeito anisotrópico. Observamos que o campo dipolar tem uma contribuição relevante na formação da histerese térmica. Em aglomerados esféricos não observamos a formação de histerese térmica, nestes aglomerados a sequência de fases magnéticas no ramo de resfriamento e aquecimento são idênticas. Nos aglomerados elipsoidais de excentricidade 0.97 observou-se a formação de histerese térmica associada a uma sequência de fases magnéticas características da elipse e fortemente influenciada pela ação do campo dipolar das nanopartículas. Foi observado o efeito magnetocalórico inverso em aglomerados elipsoidais de alta excentricidade que tem o estado Antiferromagnético como estado natural de magnetização. Os resultados indicam que as fases magnéticas que levam ao surgimento da histerese térmica são resultantes da competição entre as energias Zeemann, térmica e dipolar associada ao efeito da topologia do aglomerado. Portanto, nos sistemas analisados neste estudo, os parâmetros acima citados podem controlar o surgimento e a caracterização da histerese térmica e do efeito magnetocalórico.


  • Mostrar Abstract
  • Recent research has studied the magnetic properties of nanoparticle superparamagnetic clusters with the possibility of applications in drug delivery control systems, magnetic resonance imaging, magnetic hyperthermia, etc. At the same time, several researchers have studied the phenomenon of thermal hysteresis under different circumstances and systems. Another object that has concentrated efforts in current research is the magnetocaloric effect on different structures focusing on the application in magnetic cooling technology. The objective of this work is to investigate the phenomenon of thermal hysteresis in superparamagnetic clusters of magnetite (Fe3O4) and Gadolinium (Gd) with spherical and ellipsoidal geometry and to analyze the impact of dipolar interaction on the thermal stability of as well as to investigate the magnetocaloric effect on Gd nanoparticle clusters. For this, we investigated the thermal magnetization curve of clusters with different eccentricities, with the size of the order of hundreds of nanometers composed of particles of Fe3O4 from 9 nm to 12 nm in diameter and Gd particles of 5.5 nm to 20 nm, with

    variable density and evenly distributed in the clusters. We consider a temperature range from 200 to 1200 K, calculate the cooling and heating curves, as well as analyze the magnetic phases of the system under the effect of a low and constant external magnetic field. The entropy range  was calculated for an external field range for Gd ellipsoidal cluster systems. In our model, we do not consider effects of magnetocrystalline anisotropy. The anisotropy present in the system comes from the shape of the clusters and the dipolar interaction that naturally produces an anisotropic effect. We observe that the dipolar field

    has a relevant contribution in the formation of thermal hysteresis. In spherical clusters we do not observe the formation of thermal hysteresis, in these clusters the sequence of magnetic phases in the cooling and heating branch are identical. In ellipsoidal clusters of eccentricity 0.97, the formation of thermal hysteresis associated with a sequence of magnetic phases characteristic of the ellipse was strongly influenced by the action of the dipolar field of the nanoparticles. The inverse magnetocaloric effect was observed in high eccentricity ellipsoidal clusters that have the Antiferromagnetic state as the natural state of magnetization. The results indicate that the magnetic phases that lead to the emergence of thermal hysteresis result from the competition between Zeemann, thermal and dipolar energies associated with the effect of the cluster topology. Therefore, in the systems analyzed in this study, the above parameters can control the appearance and characterization of thermal hysteresis and magnetocaloric effect.

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  • SERGIO MURILO DA SILVA BRAGA MARTINS JUNIOR
  • Dinâmica Generalizada para Sistemas Magnéticos Nanoestruturados

  • Orientador : ARTUR DA SILVA CARRICO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANA LUCIA DANTAS
  • ARTUR DA SILVA CARRICO
  • JOSE HUMBERTO DE ARAUJO
  • LEONARDO LINHARES OLIVEIRA
  • SILAS SARMENTO PEDROSA
  • SUZANA NOBREGA DE MEDEIROS
  • Data: 13/11/2019

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  • 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.


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  • Microwave emission by magnetic materials at well-localized frequencies is of great interest for future nanotechnology applications. Theoretical models were developed in this work to study the excitation spectra of nanostructured magnetic systems. We use micromagnetic simulations, the Landau-Lifshitz resolvent matrix and a generalized dynamic susceptibility tensor. The first part of this work is devoted to setting the Landau-Lifshitz equations of motion for a nanostructured system composed, according to the micromagnetic theory, and the elements of the Landau-Lifshitz equations resolvent matrix, as well as the elements of the dynamic susceptibility tensor. The theoretical models are then applied to describe the excitation spectra of systems such as uniformly magnetized ferromagnetic nanostripes, domain walls of ferromagnetic nanostripes coupled to antiferromagnetic vicinal substrates and magnetic vortices of circular nanodisks. The resolvent matrix allows obtaining the spectral density of states, and is applied to the study the spectra of domain walls, allowing the characterization of some modes of walls oscillations in a frequency range below the magnetic domain spectral band. Using the dynamic susceptibility tensor, the spatial distribution of resonance modes along the entire nanostructure could be identified. Thus, the similarities and differences between the domain, domain wall and vortex magnetic excitations can be investigated using the theoretical models developed in this study. Thus, we suggest, it possible to predict microwave field values to excite each of the observed oscillation modes.

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  • LUCIANO LUIZ ALENCAR DE OLIVEIRA
  • A ROTAÇÃO ESTELAR REVELADA PELA MODULAÇÃO FOTOMÉTRICA

  • Orientador : JOSE RENAN DE MEDEIROS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • BRUNO LEONARDO CANTO MARTINS
  • IZAN DE CASTRO LEÃO
  • JOSE RENAN DE MEDEIROS
  • LEONARDO ANDRADE DE ALMEIDA
  • MARIA LIDUINA DAS CHAGAS
  • Data: 16/12/2019

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  • A rotação é um dos parâmetros mais importantes na astrofísica e seus efeitos são observados em toda as fases evolutivas, a partir de sua formação. O presente trabalho traz uma análise da rotação a partir de medidas fotométricas ao longo do diagrama Hertzsprung-Russell (diagrama HR), para estrelas em diferentes estágios evolutivos, tais como: sequência principal, subgigantes, gigantes, gigantes brilhantes e supergigantes Ib. Utilizamos os modelos de evolução estelar com rotação cujas metalicidades são de z = 0, 002 e z = 0, 014, apresentados respectivamente por Georgy et al. (2013b) e Ekström et al. (2012). Por intermédio das medidas de velocidade de rotação angular, Ω, presentes nos modelos, nós estimamos os períodos de rotação para cada traçado evolutivo (com massas que variam entre 0, 8M
     < M ≤ 20M
    ) e consequentemente determinamos as linhas de isoperíodos de rotação com uso da técnica de interpolação spline cúbica para a região de temperatura efetiva 3.500 < Tef ≤ 10.500 K e luminosidade −1, 0 < Log (L/L
    ) ≤ 5, 5. A técnica de interpolação foi aplicada aos valores médios de ±5% das medidas desejadas, as quais são 5, 15, 25, 50 e 100 dias. Combinando os isoperíodos à distribuição dos valores dos períodos de rotação de nossas amostras, nós observamos que há uma significativa congruência entre os dados teóricos e os dados observacionais, muito embora outras análises possam indicar divergência. Além disso, nossos resultados demonstram que a descontinuidade do período de rotação ocorre de modo gradual e em todas as classes de luminosidade, tanto no sentido vertical (dependente apenas da massa estelar), quanto horizontal (dependente da temperatura efetiva) no diagrama HR.


  • Mostrar Abstract
  • Rotation is one of the most important parameters in astrophysics and its effects are observed in all evolutionary stage, since the beginning. This present work shows an analysis of the rotation from photometric measures along the Hertzsprung-Russell diagram (HR diagram), for stars in different evolutionary stages, such as: main sequence, subgiants, giants, bright giants and supergiants Ib. We use stellar evolution models with rotation, in which the metallicity are z = 0, 002 and z = 0, 014, presented respectively by Georgy et al. (2013b) and Ekström et al. (2012). Through the measurement of angular rotation velocities, presented in the models, we estimate the rotation period for each evolutionary track (with masses ranging from 0, 8M
     < M ≤ 20M
    ) and consequently we determine the rotation isoperiodic lines using the interpolation technique cubic spline for a effective temperature region 3.500 < Tef ≤ 10.500 K and luminosity −1, 0 < Log (L/L
    ) ≤ 5, 5. The interpolation technique was utilized to the mean values ±5% of the desired measurements, which are 5, 15, 25, 50 and 100 days. Combining the isoperiods with the distribution of our sample’s rotation period values, we observe that there is a significant congruence between the theoretical data and the observational data, even though another analysis may indicate a divergence. In addition, our results show that the discontinuity of the rotation period happens gradually and in every luminosity class, in the vertical direction (depending only on the stellar mass), as well as in the horizontal direction (depending on the effective temperature) in the HR

    diagram.

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  • SUZIERLY ROQUE DE LIRA ARAUJO
  • Sobre a variabilidade fotométrica em estrelas anãs brancas

  • Orientador : JOSE RENAN DE MEDEIROS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • BRUNO LEONARDO CANTO MARTINS
  • IZAN DE CASTRO LEÃO
  • JOSE RENAN DE MEDEIROS
  • LEONARDO ANDRADE DE ALMEIDA
  • MARIA LIDUINA DAS CHAGAS
  • Data: 17/12/2019

  • Mostrar Resumo
  • 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.


  • Mostrar Abstract
  • Photometric variability can provide important information about white dwarfs, whether related to rotation or the presence of companions - planetary, substellar or stellar-remnant. The rotation can provide clues to the physics of white dwarf formation, once it is a remnant of their angular momentum, which went through several stages of stellar evolution. The presence of substellar companions or stellar-remnant provides clues about the final stages of stellar evolution and plays an important role in that evolution. The high photometric precision and the large amount of data provided by space missions, such as Kepler and K2, combined with the correct tools, make it possible to analyze the photometric variability of white dwarf stars. In order to detect the relative periodicities, present in the light curve obtained by these space missions, several mathematical transformations have been applied, such as the Fourier transform, one of the most used in astrophysics, and the Wavelet, which has been applied in a wide range of areas, including Statistics, Geophysics, Image Coding and Compression, Turbulence and Astrophysics. The Wavelet transform is a powerful tool, since it has functions located in both frequency and time, allowing the detection of the temporal evolution of various phenomena, which makes it ideal for analyzing non-stationary signals. In this context, we use these tools in order to study the photometric variability of 25 white dwarf stars observed by the Kepler mission. From the light curves of these stars, we analyze the Lomb-Scargle periodograms, determine the possible physical mechanisms responsible for the detected modulations and perform local and global wavelet spectra. The first one is interpreted as the signal energy distribution, while the second one is the temporal integration of the local map. Finally, we discuss the physical meaning of the results by establishing a comparative study between the periodicities determined in this work and those found in literature.

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  • JOSÉ EDVALDO DE LIMA JÚNIOR
  • Excesso de infravermelho e a detecção de disco circunstelares em estrelas da pós-Sequência Principal

  • Orientador : BRUNO LEONARDO CANTO MARTINS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • BRUNO LEONARDO CANTO MARTINS
  • IZAN DE CASTRO LEÃO
  • JOSE RENAN DE MEDEIROS
  • LEONARDO ANDRADE DE ALMEIDA
  • RODRIGO DA SILVA SOBRINHO
  • Data: 19/12/2019

  • Mostrar Resumo
  • Neste trabalho buscamos discos circunstelares em torno de estrelas pós-sequência principal gigantes vermelhas e anãs brancas através da análise do excesso de infravermelho (IR), a partir das distribuições espectrais de energia (SED) e da inspeção visual das imagens nas bandas fotométricas do satélite WISE e da missão 2MASS. Nossa amostra das estrelas gigantes vermelhas é composta de 6676 gigantes vermelhas do catálogo de Pinsonneault et al. (2018) e de 360 gigantes vermelhas de rotação rápida do catálogo de Ceillier et al. (2017). Para as gigantes vermelhas encontramos 5 estrelas possuindo excesso de infravermelho indicativo de disco circunstelar e estimamos os parâmetros dos discos como raio interno, temperatura e massa do disco.  A amostra das anãs brancas foi retirada do catálogo de Fusillo et al. (2017) composta de 12.359 objetos, que fazem parte do catálogo VST ATLAS, 4.200 estrelas foram selecionadas através da função PWD (Probabilidade do objeto ser uma anã branca) como sendo candidatas a serem anãs brancas. Destas, 351 candidatas estão presentes no catálogo 2MASS (Cutri et al. 2003) com fluxos nas bandas 1,24 mm, 1,63 mm e 2,16 mm  (J, H e K,  respectivamente). Desta amostra, 220 estrelas possuem fluxos do satélite WISE (Cutri et al. 2013) nas bandas 3,4 mm, 4,6 mm, 12 mm e 22 mm (W1, W2, W3 e W4, respectivamente). Apenas 41 dessas estrelas tiveram significância do excesso de infravermelho  conforme Ribas et al. (2012) e 31 objetos demonstraram excesso nas bandas W1 e W2 segundo suas SEDs usando o modelo BT-Dusty. Estudamos para essas estrelas o comportamento do excesso infravermelho com relação a idade. Finalmente, 3 estrelas foram selecionadas com possível excesso a partir da inspeção visual nessas bandas. Para a amostra final de 3 anãs brancas, calculamos os parâmetros físicos do disco. Para esta amostra esses parâmetros se encontram no seguinte intervalo: temperatura  , fração de luminosidade ( , raio interno () e massa ().


  • Mostrar Abstract
  • In this work we look for debris discs around main post sequence using the infrared excess identified from the spectral energy distribution (SED) and visual inspection of the images provided by bands of the WISE satellite for each star. Our sample is compose of red giant and white dwarfs stars. The red giants sample have 6676 of Pinsonneault et al. (2018) catalog and 360 of Ceillier et al. (2018). In the catalog of  Fusillo et al. (2017) there are 12,359 stars that are inside (VST ATLAS) catalog, out of them these authors selected 4200 stars through Pwd function (probabilities of being white dwarfs). Out of the selected stars 351 of the stars are in the 2MASS (Cutri et al. 2003) catalog at the bands 1.24 mm, 1.63 mm and 2.16 mm  (J, H and K, respectively) and 220 stars have WISE (Cutri et al. 2013) fluxes at bands 3.4 mm, 4.6 mm, 12 mm and 22 mm (W1, W2, W3 and W4, respectively) where Only 41 of these stars have significance greater than   (Ribas et al. 2012) and 31 stars show excess infrared on the bands W1 and W2 according to their SEDs of the BT-DUSTY model. Finally, 7 of these stars were selected from the visual inspection for W1 and W2 bands. For the final sample of 7 stars, we calculate the disc temperature (), luminosity fraction (, inner radius () and mass of the disc ().

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  • DANIELLY FREIRE DA SILVA
  • Excesso no Infravermelho e Discos de Detritos em Torno de Estrelas Subgigantes KEPLER

  • Orientador : JOSE RENAN DE MEDEIROS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOSE RENAN DE MEDEIROS
  • BRUNO LEONARDO CANTO MARTINS
  • IZAN DE CASTRO LEÃO
  • ANTONIO CARLOS DA SILVA MIRANDA
  • RODRIGO DA SILVA SOBRINHO
  • Data: 20/12/2019

  • Mostrar Resumo
  • 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.


  • Mostrar Abstract
  • Studies about circumstellar material in different evolutionary stages has been increasingly developing due to the emergence of high photometric resolution space missions, covering an even larger spectrum of infrared wavelength. Among them, Spitzer, Herschel and WISE, for instance, present a particular aspect by offering observations in wavelength compatible to the temperature of the Solar System's Asteroid Belt and Zodiacal Cloud. In this present thesis, a search for debris disk is performed around 34030 objects, defined in the literature as being in the Main Sequence, observed by the Kepler mission and based on the WISE mission photometric information. At first, a diagnosis is performed on the presence of infrared excess on these stars, this detection is potentially associated to the presence of circumstellar material. Then, a study is made about the evolutionary stage of the sample, including their location on the HR diagram. This analysis was done based on data from the GAIA mission and showed that only about 16500 stars are actually Main Sequence, with around 17000 presenting characteristics of Subgiants or binary systems, according to their location. By utilizing data treatment tools, including VOSA, this work has shown the presence of debris disk around 35 Main Sequence stars, 13 Subgiants and one anomalous star, with well defined locations in the HR diagram, raising questions about the physical characteristics of these disks in relation to the stellar age. The Main Sequence stars possess debris disks that are more massive and more luminous than the Solar System's Asteroid Belt and Zodiacal Cloud, bringing up the possibility that the disk was refueled with additional material, produced by violent stochastic events, including the disintegration of large bodies such as planets or massive asteroids. In Subgiants stars, on average, the mass and luminosity of the disks are in the same order as the values seen in the Main Sequence stars, this is incompatible with the notion that these disks are first generation remnants and have survived the first evolutionary stages. Therefore, such results seem to point to the presence of dynamical physical processes happening in the circumstellar environment during the Subgiant stage, refueling the disks with material produced in this stellar evolutionary stage. The Subgiants' disks presented in this work can not be explained solely by the evolutionary context or under the consideration that they were preserved during the passage from the Main Sequence to the Subgiant stage and along the evolution outside the Main Sequence.

2018
Dissertações
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  • RUTE MELO DE OLIVEIRA
  • Ligações Preferenciais em Redes Complexas: Modelo da Desafinidade

  • Orientador : LUCIANO RODRIGUES DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LUCIANO RODRIGUES DA SILVA
  • MARCOS VINICIUS CANDIDO HENRIQUES
  • RAIMUNDO SILVA JUNIOR
  • SAMURAÍ GOMES DE AGUIAR BRITO
  • Data: 02/03/2018

  • Mostrar Resumo
  •  Muitos sistemas podem ser representados por redes complexas, uma vez que são caracterizados
    por vários constituintes que interagem entre si. Diante disso, o estudo de redes tornou-se bastante popular na comunidade científica, nas diversas áreas de pesquisas. Buscando entender o comportamento de alguns sistemas reais, inúmeros modelos de redes foram propostos. Neste trabalho, elaboramos e discutimos um modelo dinâmico de rede complexa, baseado no modelo de Bianconi-Barabasi. Alteramos a regra de ligação preferencial inserindo um fator que representa a desafinidade entre os sítios. O fator desafinidade informa sobre a desigualdade entre os parâmetros de qualidades. Nosso modelo é representado pela seguinte regra de ligação preferencial: Πi= (|ηi-ηj|ki)\(Σ|ηi-ηj|kj). Desse modo, dois fatores são responsáveis pela competição por ligações: (i) conectividade, os sítios mais conectados são favoráveis a receber mais conexões, e (ii) desafinidade, ligações entre sítios com qualidades distintas são mais propensas a serem formadas. Por meio de simulações numéricas, calculamos a distribuição de grau P(k), evolução temporal da
    conectividade dos sítios e outras propriedades intrínsecas ao estudo de redes. Um resultado interessante estudado foi a entropia da distribuição de grau, que mostrou-se invariante pelo tamanho da rede, como esperado, no entanto, varia com m (número de conexões que o sítio faz ao chegar na rede).


  • Mostrar Abstract
  •  Many systems can be represented by complex networks once that they are characterized by
    several constituents interacting with each other. Because that, the study of the networks has become very popular in the scientific community, in the different areas of research. Seeking to understand the behavior of some real systems, many models were proposed. In this work, we elaborate and discuss a complex dynamic network model, based on the Bianconi-Barabasi model. We changed the preferential attachment rule by inserting a factor representing a dissimilarity between the sites. The dissimilarity factor informs us about the differences between the fitness parameter. Our model is represented by the following preferential attachment rule: Πi= (|ηi-ηj|ki)\(Σ|ηi-ηj|kj). In this way, two factors are responsible by the competition for links: (i) connectivity, the most connected sites are favorable to receive more connections, and (ii) dissimilarity, sites with different fitness are more likely to establish connections. We numerically computed, the connectivity distribution of the network P(k), the connectivity temporal evolution of the sites and others intrinsic properties in the study of networks. An interesting result studied was the degree distribution entropy, which revealed invariant by the network's size, as expected, however, changes with m (number of links at each step of time).

2
  • CARLOS AUGUSTO DE MORAES IGLESIAS
  • Comportamento térmico em regime não-adiabático de nanopartículas superparamagnéticas sob ação de um campo magnético oscilante

  • Orientador : FELIPE BOHN
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANA LUCIA DANTAS
  • FELIPE BOHN
  • LUIZ FELIPE CAVALCANTI PEREIRA
  • SUZANA NOBREGA DE MEDEIROS
  • Data: 09/03/2018

  • Mostrar Resumo
  • 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.


  • Mostrar Abstract
  • The phenomena of raising the temperature of magnetic nanoparticles under an alternating magnetic field, known as magnetic hyperthermia, is an outstanding field, which gives rise to challenges in the context of fundamental physics and providing new roads to applications, such as in the cancer treatment and in the control of thermally activated drug delivery. Thus, the complete understanding of the behavior of these systems with reduced dimensions becomes a key point and the optimization of the production processes and the properties of these materials, a challenging task. In this work, we perform a theoretical and experimental investigation of the magnetic hyperthermia in MgO.Fe2O3 and FeO.Fe2O3 superparamagnetic nanoparticles. Specifically, we aim to fully understand the influence of the composition, nanoparticle size, as well as amplitude and frequency of the field on the specific absorption rate of the samples. Here, we propose a theoretical model to describe the thermal behavior of magnetic nanoparticles, providing further insights on well-known parameters found in literature. To test the robustness of the approach, we apply the theoretical model to describe the magnetic hyperthermia curves obtained experimentally. To obtain the magnetic hyperthermia curves, an experimental system is developed, making possible to generate magnetic fields with frequency up to 100 kHz and amplitude up to 200 Oe. The excellent agreement between theoretical and experimental results provides support to confirm the validity of our approach to describe the thermal behavior of magnetic nanoparticles.

3
  • LUCAS MARQUES DA SILVA
  • Síntese, caracterização estrutural e magnética de hexaferritas de bário dopadas com La3+ e Co2+

  • Orientador : JOSE HUMBERTO DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOSE HUMBERTO DE ARAUJO
  • SUZANA NOBREGA DE MEDEIROS
  • JOÃO MARIA SOARES
  • Data: 06/04/2018

  • Mostrar Resumo
  • A hexaferrita de bário, um óxido de ferro de geometria hexagonal, desempenha atualmente um importante papel tecnológico em aplicações como ímãs permanente, dispositivos de microondas e gravação magnética. Neste trabalho, investigamos os efeitos da dopagem com íons de La3+ e Co2+ sobre as propriedades magnéticas e estruturais da hexaferrita de bário. Duas séries de amostras foram produzidas, Ba1-αLaαFe12-xCoxO19 com  α=0,30, x=(0,0; 0,25; 0,50; 0,75; e 1,0) e α=0,10, x=(0,25 e 0,50). As amostras foram sintetizadas através do método de Reação por Coordenação Iônica em matriz polimérica de quitosana e calcinados ao ar em 900 °C/4 h. A caracterização foi realizada por difratometria de raio X, microscopia eletrônica varredura, magnetometria de amostra vibrante, espectroscopia Mössbauer e sistema de medição de propriedades físicas. Os difratogramas de raio X revelaram a presença da fase cristalina do tipo BaFe12O19 em todas as amostras, com tamanho médio de partícula variando entre 71 - 58 nm, diminuindo com a dopagem. As micrografias eletrônicas apresentaram uma morfologia de partícula na forma de nanobastões e nanoplaquetas, com comprimentos e diâmetros variando em torno de 190 nm e 70 nm, respectivamente. As análises detectaram impurezas de α-Fe2O3 e γ-Fe2O3, para a série com α =0,30. Os resultados das curvas M x H mostraram uma dependência da magnetização de saturação e coercividade com a dopagem, variando entre 62,9 - 68,8 emu/g, e 5,78 - 2,79 kOe, respectivamente. Uma melhora significativa (~10%) na magnetização de saturação foi observada na amostra Ba0,9La0,1Fe11,75Co0,25O19. As investigações através da espectroscopia Mössbauer demonstraram que a substituição do íon de Fe3+ por íons de Co2+ ocorreram com maior preferência em sítios específicos da hexaferrita de bário. Nas medidas M x T foi detectado o efeito Hopkinson, um aumento da magnetização nas proximidades da temperatura de Curie.


  • Mostrar Abstract
  • The barium hexaferrite, an iron oxide of hexagonal geometry, currently plays an important technological role in applications such as permanent magnets, microwave devices, and magnetic recording. In this work, we investigated the effects of doping with La3+ and Co2+ ions on the magnetic and structural properties of barium hexaferrite. Two series of samples were produced, Ba1-αLaαFe12-xCoxO19 with α=0.30, x=(0.0, 0.25, 0.50, 0.75, and 1.0) and α=0.10, x=(0.25 and 0.50). The samples were synthesized by the Ionic Coordination Reaction technique in chitosan polymer matrix and calcined in air 900 °C/4 h. The characterization was performed by X-ray diffractometry, scanning electron microscopy, vibrating sample magnetometry, Mössbauer spectroscopy and physical properties measurement system. The X-ray diffractograms revealed the presence of the BaFe12O19 type crystalline phase in all samples, with mean particle size ranging from 71 - 58 nm, decreasing with doping. The electron micrographs presented a particle morphology in the form of nanorods and nanoplates, with lengths and diameters varying around 190 nm and 70 nm, respectively. The analysis detected impurities of α-Fe2O3 and γ-Fe2O3, for the series with α=0.30. 

4
  • GREYSON JANUÁRIO COELHO SILVA
  • SIMETRIAS DE GAUGE, TEORIAS DE CAMPOS EFETIVAS E CURVAS EM TRÊS DIMENSÕES

  • Orientador : DMITRY MELNIKOV
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DIONISIO BAZEIA FILHO
  • DMITRY MELNIKOV
  • FARINALDO DA SILVA QUEIROZ
  • MADRAS VISWANATHAN GANDHI MOHAN
  • Data: 11/04/2018

  • Mostrar Resumo
  • 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.


  • Mostrar Abstract
  • The effective theories of curves described by gauge theories are analyzed with the intent to apply them to modeling physics of extended quasi-one dimensional systems, such as protein molecules, elastic cords, or even vortices in superconductivity. In this study one perceives how the geometry of curves, apparently simple, can be related to subjects of paramount importance for Physics or even Biology. In this work we start with Frenet equations that model curves and consequently introduce gauge symmetries, the spontaneous symmetry breaking, as well as solitary waves. With the aid of the idea of effective gauge theories, the mathematical framework is elaborated to produce an energy functional, through which one can arrive at the equations that govern the dynamics of curves, being prototypes of long molecules. It was shown graphically that the most simple theoretical model can adapt the basic secondary structures of proteins, called $\alpha$-helix and $\beta$-strand. The properties of the potential of the theory have been analyzed together with  characteristics of the structure of curves such as folds, which reflect the supersecondary structures of proteins (structural motifs). The classical and quantum stability properties have been studied using the standard field theory methods. It was shown that the motifs, realized in the model as static solitons, are unstable configurations in the limit of infinite smooth curves, which preserve translational symmetry.

5
  • JOÃO MARCELO MACHADO
  • ROTAÇÃO, ATIVIDADE MAGNÉTICA E A OCORRÊNCIA DE JÚPITERES QUENTES EM ESTRELAS FRIAS

  • Orientador : JOSE DIAS DO NASCIMENTO JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JEFFERSON SOARES DA COSTA
  • JOSE DIAS DO NASCIMENTO JUNIOR
  • MATTHIEU SEBASTIEN CASTRO
  • THARCISYO SA E SOUSA DUARTE
  • Data: 13/04/2018

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  • A rotação é fundamental em Astrofísica Estelar por ser responsável por vários fenômenos com impacto na formação e evolução estelar, tais como a geração e a topologia dos campos magnéticos associados e a transferência de momentum angular. Sabe-se que todas as estrelas sofrem freio rotacional à medida que evoluem, apresentando transição nos valores das medidas de rotação a partir do tipo espectral F. Uma possível explicação para esse fenômeno é a atividade magnética, sustentada pelo processo de dínamo e pela rotação diferencial, outra diz respeito à dissipação por maré gravitacional, no caso de estrelas binárias ou com exoplanetas detectados. Neste trabalho desenvolvemos um modelo teórico para descrever as distribuições de frequência de velocidade rotacional projetada, vsini, para aproximadamente 10.000 estrelas de tipos espectrais F, G e K, incluindo uma amostra de gêmeas solares. Estudamos o freio rotacional por natureza magnética a partir do estudo da atividade cromosférica, analisando o indicador log R’HK, associado às linhas H e K do Ca II, e da atividade coronal, através de medidas de fluxo de raios-X. Para estudar o mecanismo gravitacional levamos em consideração uma amostra de 46 estrelas hospedeiras de planetas extrassolares conhecidos como Júpiteres quentes (JQs), detectados pelos métodos de trânsito e velocidade radial. Exploramos também a dependência da rotação com parâmetros orbitais e discutimos possíveis processos de formação e migração de JQs, analisando o desalinhamento spin-órbita, ou obliquidade (λ), e a excentricidade desses sistemas. Nosso modelo teórico se mostra válido por recuperar a lei de Skumanich, fundamental no contexto da girocronologia, e por descrever adequadamente as estrelas com baixas rotações. A partir da amostra de gêmeas solares, determinamos também que a distribuição interna do momentum angular pode ser um dos fatores associados à transição rotacional observada entre estrelas cujos envelopes convectivo e radiativo se encontram em diferentes profundidades. Do ponto de vista observacional, não notamos uma dependência direta entre rotação e a presença de JQs, contudo mostramos uma clara correlação entre os valores de vsini e atividade, de modo que o freio rotacional está mais provavelmente conectado à perda de massa por ventos magneticamente acoplados. Explorando a amostra planetária, percebemos uma ligeira tendência de JQs mais massivos serem encontrados em órbitas alinhadas. Revisitando trabalhos anteriores, determinamos que estrelas centrais com temperaturas menores que ~ 6020K e massas menores que ~ 1.15Mse encontram em sistemas aproximadamente alinhados, enquanto estrelas acima desses limites mostram uma grande dispersão nos valores de λ. Também foi notada uma dependência de λ com o tipo espectral, com as estrelas F apresentando um grande espalhamento nos valores de obliquidade. Esses três resultados podem estar relacionados ao fato de estrelas com essas características sofrerem fraca dissipação por maré devido a suas finas zonas convectivas, resultando em um lento realinhamento orbital nos respectivos sistemas.


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  • Rotation is fundamental in Stellar Astrophysics for being responsible for several phenomena with impact on the stellar formation and evolution, such as the generation and topology of the associated magnetic fields and the angular momentum transfer. It is known that all stars undergo rotational braking as they evolve, showing a transition in the values of rotational measurements from the F spectral type. A possible explanation for this phenomenon is the magnetic activity, sustained by the dynamo process and differential rotation, another possible explanation regards the dissipation due to gravitational tides in the cases of binary stars or stars with detected exoplanets. In this work, we developed a theoretical model to describe the frequency distributions of projected rotational velocities, vsini, for approximately 10.000 stars of F, G, and K spectral types, including a sample of solar twins. We studied the rotational braking due to magnetic nature from the study of chromospheric activity by analyzing the log R’HK indicator, associated with the Ca II H and K lines, and the coronal activity through measurements of X-ray flux. To study the gravitational mechanism we take into account a sample of 46 stars hosting extrasolar planets known as hot Jupiters (HJs), detected through transit and radial velocity methods. We also explored the dependence between stellar rotation and orbital parameters and discussed possible processes of formation and migration of HJs, by analyzing the spin-orbit misalignment, or obliquity (λ), and the eccentricity of these systems. Our theoretical model is valid since it recovers the Skumanich law, which is fundamental in the context of gyrochronology, and properly describes the stars with low rotation values. From the solar twins’ sample, we have also determined that the internal distribution of angular momentum may be one of the factors associated with the rotational transition observed between stars whose convective and radiative envelopes are found in different depths. From the observational point of view, we did not notice a direct dependence between rotation and the presence of HJs, however we showed a clear correlation between the values of vsini and activity, so that the rotational braking is more probably connected to the mass loss from magnetically-coupled winds. Exploring the planetary sample we noticed a slight tendency for more massive HJs to be found in aligned orbits. Revisiting previous works, we have determined that stars with temperatures lower than ~ 6020K and masses lower than ~ 1.15M are found in approximately aligned systems, whereas stars above these limits exhibit a great dispersion in the values of λ. We also noticed a dependence between λ and the spectral type, where F stars show a great spread in the obliquity values. These three results may be related to the fact that stars with these characteristics undergo weak tidal dissipation due to their thin convective zones, resulting in a slow orbital realignment in the respective systems.

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  • TIBÉRIO AZEVEDO PEREIRA
  • Formalismo 3+1 na Relatividade Geral

  • Orientador : RAIMUNDO SILVA JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • RAIMUNDO SILVA JUNIOR
  • RICCARDO STURANI
  • Maria Aldinez Dantas
  • Data: 27/04/2018

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  • 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.


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  • The study of new solutions in General Relativity motivated investigations of Cauchy problems for alternative gravitational regimes, which led to the need to elaborate techniques to split the spacetime into three plus one dimensions. The 3+1 formalism arises as a mathematical tool for decomposing the components of the metric and the curvature. The central mechanism found in the literature is known as the ADM formalism, developed initially as an attempt to construct a theory of canonical quantum gravity, which later its formulation was applied to evolve the Einstein equation numerically. As a subfield of Gravitation, the Numerical Relativity investigates phenomena in strong field systems and other scenarios which are not possible to solve analytically. In this dissertation, we will present an introduction to the 3+1 formalism, as well as gauge and initial conditions to prepare some gravitational systems. To consolidate this theoretical approach, we will show techniques of Numerical Relativity to evolve the spacetime from of given initial configurations.

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  • GESIEL RODRIGUES DA SILVA NETO
  • Soluções Esfericamente Simétricas na Gravitação de Starobinsky-Podolsky

  • Orientador : LEO GOUVEA MEDEIROS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LEO GOUVEA MEDEIROS
  • RAIMUNDO SILVA JUNIOR
  • CÁSSIUS ANDERSON MIQUELE DE MELO
  • Data: 02/05/2018

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  • Extensões da Relatividade Geral têm recebido crescente atenção ao longo das últimas décadas devido motivações advindas da física de altas energias, da astrofísica e da cosmologia. A não renormalizabilidade da gravitação de Einstein e a busca por uma teoria de gravitação quântica coerente impulsionaram o surgimento de gravitações de ordens mais altas durante a década de 1960. Atualmente, dados observacionais robustos indicam que as teorias de gravitação estendidas são possíveis candidatas na descrição da evolução do Universo. Nesta dissertação, é proposto o modelo chamado de gravitação de Starobinsky-Podolsky, que inclui correções de ordens mais altas dos invariantes de curvatura. Aqui, a ação de Einstein-Hilbert é suplementada por uma correção quadrática no escalar de curvatura R mais um termo de contração de derivadas de R. Após uma revisão da gravitação de Einstein e uma exposição acerca de buracos negros de Schwarzschild, explora-se a gravitação proposta. As equações de campo da gravidade de Starobinsky-Podolsky são deduzidas e em seguida, estuda-se soluções esfericamente simétricas. Seu limite Newtoniano é desenvolvido e analisado. Por fim, é feita uma análise das soluções de buracos negros, em particular, sob quais condições podem ocorrer apenas buracos negros de Schwarzschild.


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  • Extensions of General Relativity have received increasing attention over the last few decades due to motivations coming from high-energy physics, astrophysics, and cosmology. The non-renormalizability of Einstein’s gravitation and the search for a coherent quantum theory of gravity drove the rising of higher-derivative gravity during the 1960s. Today, robust observational data indicate that modified gravity theories are possible candidates in describing evolution of the Universe. In this dissertation, the model called Starobinsky-Podolsky gravitation is proposed, which includes higher-order corrections of the curvature invariants. Here, the Einstein-Hilbert action is supplemented by a quadratic correction of the Ricci scalar R plus a derivative contraction term of R. After a review of Einstein’s gravitation and an exposition about Schwarzschild black holes, the proposed gravitation is explored. The field equations of Starobinsky-Podolsky gravity are deduced and then spherically symmetric solutions are studied. Its Newtonian limit is developed and analyzed. Finally, an analysis of the black holes solutions is made, in particular, under which conditions only Schwarzschild black holes can occur.

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  • POLYANNA DO VALE GUEDES
  • Estudo Via Estatística de Kaniadakis da Distribuição dos Tamanhos dos Cromossomos Humanos

  • Orientador : DORY HELIO AIRES DE LIMA ANSELMO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DORY HELIO AIRES DE LIMA ANSELMO
  • RAIMUNDO SILVA JUNIOR
  • VAMBERTO DIAS DE MELLO
  • Data: 04/05/2018

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  • 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.


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  • In this dissertation, we investigated the non-coding DNA of the 24 human chromosomes, through the generalized statistics. This study, carried out with the recent generalizations of the Standard Theory of Statistical Mechanics, has been more important and analyzed as the statistical properties of the genetic sequences, in order to obtain information about the size distributions. In works already carried out on non-coding human DNA the use of q-exponential distributions of Tsallis generalized formalism through the maximization of non-extensive entropy is reported to study the size distribution of these sequences. In this dissertation, we broaden these studies through the use of k-statistics originating from Kaniadakis generalized formalism. Namely, a brief comparison between the two analyzes is interesting. We present the values of the deformation parameters k, in Kaniadakis formalism, and the entropic index q in the Tsallis formalism, which describe the size distributions for all the chromosomes of the non-coding human DNA.

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  • ROSEANE DE LIMA GOMES
  • Excesso Infravermelho e Atividade Magnética em Estrelas da Sequência Principal

  • Orientador : JOSE RENAN DE MEDEIROS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOSE RENAN DE MEDEIROS
  • BRUNO LEONARDO CANTO MARTINS
  • ANTONIO CARLOS DA SILVA MIRANDA
  • Data: 20/07/2018

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  • Resumo:

     

    Existem diversos estudos relacionados à atividade magnética cromosférica e coronal, como fator determinante da idade, além de relações com a metalicidade e rotação das estrelas. Porém, ainda não é muito conhecida a relação entre a atividade magnética e o excesso da radiação do infravermelho (IR) estelar, o qual indica possível presença de discos circunstelares ou planetas. Para a realização deste estudo inédito, selecionamos 128 estrelas, do catálogo de Eiroa et al. (2013), de tipo espectral F, G e K, classe de luminosidade V e que possuem valores para os Fluxos Ca II (-5,4 < logR’HK < -4,0) e Raio-X, indicadores da atividade magnética na cromosfera e na coroa da estrela, respectivamente. Relacionamos estes parâmetros aos fluxos no infravermelho, nas bandas fotométricas do WISE (3,4 µm e 22 µm), IRAS (12 µm e 25 µm), AKARI (9 µm e 18 µm) e SPITZER/ MIPS (24 µm e 70 µm) para uma subamostra de 33 estrelas que mostram ter excesso no IR, afim de estudarmos o comportamento da atividade magnética na presença de discos circunstelares. Nesse contexto, percebemos que os fluxos do IR médio aumentam enquanto o fluxo de Ca II decresce, esta tendência também se revela maior para as estrelas de temperatura mais altas. Além disso, percebemos semelhante anticorrelação entre a emissão coronal e o fluxo IR, porém com maior evidência para estrelas do tipo G. Para o IR distante percebemos uma fraca correlação com a atividade cromosférica e coronal. Em uma última análise, observamos a correlação entre R’HK e RX da amostra que, como esperado, concorda com diversos trabalhos presentes na literatura, vimos ainda que tal comportamento não se diferencia diante da presença ou não de discos circunstelares.

     


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  • There are several studies related to chromospheric and coronal magnetic activity, as a determinant of age, as well as the relations with metallicity and rotation of stars. However, the relationship between magnetic 

    Abstract:

    There are several studies related to chromospheric and coronal magnetic activity, as a determinant of age, as well as the relations with metallicity and rotation of stars. However, the relationship between magnetic activity and the excess of stellar infrared (IR) radiation, which indicates the presence of circumstellar discs or planets, is not yet well known. For the accomplishment of this unprecedented study, we selected 128 stars, from the catalog Eiroa et al. (2013), with spectral type F, G and K, class of luminosity V and that have values for the fluxes Ca II (-5.4 < logR’HK < -4.0) and X-ray, indicators the magnetic activity in the chromosphere and in the corona of the star, respectively. These parameters were related to infrared fluxes in the WISE (3.4 µm and 22 µm), IRAS (12 µm and 25 µm), AKARI (9 µm and 18 µm) and SPITZER / MIPS (24 µm and 70 µm) photometric bands for a subsample of 33 stars that shows IR excess, in order to study the behavior of magnetic activity in the presence of circumstellar discs. In this context, we noticed that the medium IR fluxes increase as the Ca II flux decreases, this tendency is also shown to be increased for the higher temperature stars. In addition, we observed a similar anticorrelation between coronal emission and IR flux, but with greater evidence for type G stars. For the far IR, we noticed a weak correlation with the chromospheric and coronal activity. In a last analysis, we observed the correlation between R’HK and RX of the sample which, as expected, agrees with several works present in the literature, we also noticed that such behavior does not differentiate in the presence, or not, of circumstellar discs.

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  • RENATO FERREIRA DUTRA
  • Equivalente Fotônico a Borboleta de Hofstadter

  • Orientador : MANOEL SILVA DE VASCONCELOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MANOEL SILVA DE VASCONCELOS
  • EUDENILSON LINS DE ALBUQUERQUE
  • FABIO FERREIRA DE MEDEIROS
  • Data: 25/07/2018

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  • 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 Ijdj=l0/4, onde Ij é o índice de refração da camada j; o segundo, quando todas as espessuras das camadas são iguais, dj=d; por último, quando as espessuras das camadas são relacionadas por d2j=2d2j+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.


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  • In the present work we do the theoretical study of the propagation of electromagnetic waves in a multilayer system, whose refractive index of each layer is modulated by the function that describes the potential of the one-dimensional Harper model. We apply the transfer matrix method to obtain the transmittance spectra as a function of the reduced frequency w/w0. In order to identify possible edge states or topological states, we calculate the transmittance spectrum as a function of w/w0 and the parameter f for three cases: first, when layer thicknesses are given by the optical-length ratio Ijdj=l0/4, where Ij is the refractive index of the layer j; the second, when all thicknesses of the layers are equal, dj=d; and finally when the thicknesses of the layers are related by  d2j=2d2j+1. In addition, we obtained the transmittance spectrum as a function of the periodicity control parameter b. At the critical point l=0.5, we reproduce the photon equivalent of the Hofstadter butterfly, which corresponds to a critical state in the metal-insulating transition, that is, for l >0.5, the system is equivalent to a state and when l >0.5, the system is equivalent to an insulating state.

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  • JOÃO CARLOS ROCHA DE ARAÚJO
  • Mecanismos de perdas em nanopartículas magnéticas em regime bloqueado e desbloqueado sob ação de um campo magnético oscilante

  • Orientador : FELIPE BOHN
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FELIPE BOHN
  • JOHN CARLOS MANTILLA OCHOA
  • RODOLFO BEZERRA DA SILVA
  • SUZANA NOBREGA DE MEDEIROS
  • Data: 27/07/2018

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  • Dentre os importantes fenômenos observados em sistemas nanoestruturados, o aquecimento de nanopartículas magnéticas a partir da aplicação de um campo magnético oscilante tem despertado grande interesse na comunidade científica. O emprego de nanopartículas e da hipertermia magnética em, por exemplo, aplicações biomédicas como transporte e liberação de fármacos e terapia contra câncer, tem sido foco de diferentes estudos nos últimos anos. Quando nanopartículas magnéticas estão sob influência de um campo magnético alternado, é observado o aquecimento do material devido a mecanismos físicos como relaxação magnética e perdas por histerese, ambos diretamente relacionados à reversão da magnetização destes sistemas. Neste trabalho, propõem-se investigar os mecanismos de perdas em nanopartículas magnéticas, bem como o comportamento térmico de suspensões de nanopartículas dispersas em água, quando submetidas a um campo magnético oscilante. A partir da produção e caracterização estrutural, morfológica, magnética e calorimétrica de dois conjuntos de amostras com características distintas, tem-se como objetivo principal estudar a influência do tamanho de partículas, composição das partículas, e do comportamento magnético das amostras sobre os mecanismos de perdas em hipertermia magnética. O primeiro conjunto consiste em amostras de ferrita de magnésio (MgFe2O4), submetidas a tratamentos térmicos de 400 °C, 500 °C, 600 °C e 1000 °C, que apresentam partículas com diferentes diâmetros médios. O segundo conjunto é composto por amostras de ferritas de magnésio dopadas com cobalto (Mg1-xCox Fe2O4 com x = 0,0; 0,2; 0,5; 0,8 e 1,0), possibilitando a avaliação da influência tanto do diâmetro da partícula, quanto da sua composição sobre os mecanismos de perda. Dessa forma, foram obtidas partículas no regime bloqueado e desbloqueado e avaliaram-se em detalhe as contribuições de perdas por histerese, relaxação Browniana e relaxação de Néel envolvidas na hipertermia magnética. Especificamente, os resultados experimentais mostraram que as partículas bloqueadas possuem suas perdas associadas principalmente aos mecanismos de perdas por histerese e relaxação de Brown, enquanto que as partículas superparamagnéticas têm suas maiores perdas devido ao mecanismo de relaxação de Néel. Os resultados mostraram, também, a dependência desses mecanismos com o campo de anisotropia, sendo este um parâmetro determinante no processo.


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  • The heating of magnetic nanoparticles submitted to an alternating magnetic field has attracted increasing interest of the scientific community in recent years. It is a consequence of the wide employment of nanoparticles and magnetic hyperthermia in, for instance, biomedical applications, such as drug delivery thermally activated and as a therapy for cancer treatment. When nanoparticles are under the influence of the alternating magnetic field, the heating is a result of physical mechanisms as magnetic relaxation and hysteresis loss, both directly associated with the magnetization reversion in this systems. In this work we aim to investigate the loss mechanisms in magnetic nanoparticles, as well as the thermal behavior of suspensions of nanoparticles dispersed in water, when submitted to an alternating magnetic field. To this end, we produce two sets of samples with distinct characteristics and investigate the structural, morphologic, magnetic and calorimetric properties in order to understand the effect of the particle size, composition and magnetic behavior on the loss mechanisms in magnetic hyperthermia. The first set of samples consists of magnesium ferrite MgFe2O4 annealed at 400 °C, 500 °C, 600 °C e 1000 °C, presenting particles with different diameters. The second set is composed by cobalt doped magnesium ferrites Mg1-xCox Fe2O4 with x = 0:0, 0:2, 0:5, 0:8 and 1:0, annealed at 1000 °C, allowing the evaluation of the influence of both, particle diameter and composition on the loss mechanisms. From these sets, particles in blocked and superparamagnetic states are obtained and we investigate the contributions of hysteresis loss, Brownian relaxation and Néel relaxation to the magnetic hyperthermia. Specifically, the experimental results reveal that the blocked particles present losses primarily associated with the hysteresis loss and Brownian relaxation, while the superparamagnetic ones have losses due to Néel relaxation. The results also disclose the dependence of such mechanism with the anisotropy field, this latter an important parameter in the process

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  • JOSÉ ROBERTO MOREIRA DA SILVA
  • Estados topológicos de fónons em quasicristais unidimensionais

  • Orientador : MANOEL SILVA DE VASCONCELOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MANOEL SILVA DE VASCONCELOS
  • DORY HELIO AIRES DE LIMA ANSELMO
  • JOSE DE MIRANDA HENRIQUES NETO
  • Data: 30/07/2018

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  • 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.


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  • Theoretical models for predicting the properties of quasicrystalline materials have been of considerable interest to the scientific community recently. However, they are mainly related to the optical and electronic characteristics of the system, and a study of the elementary oscillations, such as phonons, of one-dimensional quasicrystalline lattices is still necessary. Recently published works have shown that the localization properties of the Harper model can be modeled in a quasicrystal through the Hamiltonian of Aubry-André, considering the immeasurable potential with the lattice parameter. This model proved to present itself as a topological insulator, exhibiting border states and nontrivial phases for the electronic case. Motivated by these results, in this work, we present a study on the vibrational properties of one-dimensional quasi-crystals, highlighting the topological states of edge. For this, we model a one-dimensional quasicristal through the Aubry-André model with the potential parameter defined by the golden ratio (b = (1+) / 2). We performed the numerical calculations from the exact numerical diagonalization of the Hamiltonian. In our results, we find the multifractal frequency spectrum known as the "Hofstadter's butterfly", which emerges as a critical state of a transition from metal-insulating type states to the value of modulation of the dimensionless spring constant of 1.0. We also show by calculating the wavelength, that there exist certain states that cross the largest gaps of the spectrum (as a function of the phi phase) are edge states in the system, where there are state locations in them.

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  • GUSTAVO MIASATO SILVA
  • Universalidade, fractalidade, processos difusivos e maratonas: física além da física

  • Orientador : LUCIANO RODRIGUES DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LUCIANO RODRIGUES DA SILVA
  • RAIMUNDO NOGUEIRA DA COSTA FILHO
  • RAIMUNDO SILVA JUNIOR
  • Data: 17/08/2018

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  • O objetivo principal desse trabalho é analisar a distribuição dos intervalos de tempos  medida entre participantes que chegam, consecutivamente, ao final de maratonas e meias maratonas. Mais especificamente, se  é o tempo de chegada do i-ésimo corredor, o intervalo de tempo entre ele e seu consecutivo será dador por ,  em que N é o número total de corredores. Após analisar vários conjuntos de dados verificamos que a distribuição encontrada é do tipo lei de potência $ , com  Utilizamos dados de maratonas e meias maratonas de diversos países em diversos anos. Além do fato de termos encontrado leis de potência, outros dois resultados que consideramos relevantes são o fato das distribuições apresentarem a mesma classe de universalidade, ou seja, apresentarem os mesmos expoentes, e de serem invariantes do espaço e no tempo, ou seja, independente do lugar e do ano do evento. Acreditamos que essa mesma ideia pode ser aplicada para outros tipos de competições.


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  • The aim of this work is the analysis of the distribution of time intervals  measured among participants who cross the finish line consecutively in marathons and half marathons. More specifically, if  is the finish time of the i-th finisher, the time interval between him or her and the next one will be , . N is the finishers total number. After analysing different set of data, we verified that the distribuition is of power law type , with. Our study used data set from marathons and half marathons across several countries and years. Besides the power law encountered, two other results that we consider relevant are the fact that the distributions show the same universality class, that is, the same exponent, and that it is invariant in space and time, meaning that it is independent of the place and year of the event. We believe that the same procedure can be applied to different competitions.

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  • BERNARDO FORTON ODLAVSON GONÇALVES
  •  Estrelas gigantes ricas em lítio: um estudo da anomalia química e do campo magnético desses objetos

  • Orientador : JOSE DIAS DO NASCIMENTO JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOSE DIAS DO NASCIMENTO JUNIOR
  • MATTHIEU SEBASTIEN CASTRO
  • JEFFERSON SOARES DA COSTA
  • THARCISYO SA E SOUSA DUARTE
  • Data: 10/09/2018

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  • 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.


  • Mostrar Abstract
  • According to the standard theory of stellar evolution, low-mass stars (spectral type K and G) must reach the beginning of the main sequence (ZAMS) with Li abundance near the meteorological value, which is ∼3.3 dex, and hold a high abundance until they reach the first dredge-up zone in the Red Giant Branch (RGB). After completion of the dilution processes, in the red clump, such stars should present a relatively low Li abundance. However, approximately 1-2% of all observed K and G giant stars have an abnormally high Li abundance (≥ 1.5dex). It is possible to find in the literature many attempts to reconcile theory and observation, but none of them is capable of explaining all the scenarios in which these chemical anomalies occur.

     

    Our work aims to present a new study of lithium-rich G and K spectral type stars and analyze the possible existence of particular characteristics to the lithium-rich stars that present detected magnetic field. We assemble a sample of 20 giant stars — taken from Charbonnel e Balachandran (2000), Kumar, Reddy e Lambert (2011), and Lèbre et al. (2009) — and calculate their fundamental parameters and the longitudinal magnetic field for a sub-sample of stars with observed high-resolution spectra available at PolarBase (Petit et al., 2014). Concerning the evolutionary states, we have used parallaxes recently provided by ESA’s Gaia spacecraft. To do so, we use the spectral analysis tool iSpec (Blanco-Cuaresma et al.,2014) and the Least-Squares Deconvolution (LSD) technique (Donati et al., 1997). We obtained results for fundamental parameters and Li abundance using the same procedure for all stars. Thus, we have the reliability in comparing stars from different samples that possibly had their spectra treated in different ways. We obtained relations between Li abundance, rotation velocity, and presence of a magnetic field according to what is predicted in the literature. We conclude that each star needs to be analyzed individually and with greater spectroscopic detail so that the real nature of its Li abundance is unraveled. The 12C/13C isotopic ratio, and the C/N elemental ratio, need to be investigated so that we can determine precisely the position of some stars (from our sample) on the H-R diagram.

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  • GUILHERME AUGUSTO DIAS MONTEIRO
  • Aplicação de DCDFT e MSl na determinação de períodos de variabilidade de estrelas do tipo anãs m em pares binários eclipsantes

  • Orientador : JOSE DIAS DO NASCIMENTO JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOSE DIAS DO NASCIMENTO JUNIOR
  • MATTHIEU SEBASTIEN CASTRO
  • THARCISYO SA E SOUSA DUARTE
  • Data: 10/09/2018

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  • Com o fim de identificar a periodicidade das estrelas e determinar suas causas diversas, estudos iniciados a milênios alcançaram nos dias de hoje um novo patamar, inesperado até o final do século passado. A descoberta do primeiro exoplaneta despertou um dos mais antigos questionamentos do ser humano: “Estamos sozinhos no universo? ”. Para responder esta pergunta foram concebidos os chamados satélites caçadores de planetas, como o CoRoT e o Kepler, que observaram centenas de milhares de estrelas com precisão e duração sem precedentes. As curvas de luz adquiridas por esses satélites, podem apresentar variações periódicas provenientes de intermitências das mais diversas fontes e seu estudo nos possibilita um melhor entendimento das estrelas.

        Neste trabalho, foram desenvolvidos códigos baseados nas técnicas de DCDFT e de MSL que, implementados em uma rotina de automação, permitiram a determinação dos períodos orbitais para 12 binárias eclipsantes, compostas por M Dwarfs e observadas pelo satélite Kepler. Os resultados provenientes dessa análise, comparados àqueles preexistentes na literatura, viabilizaram a avaliação dos métodos utilizados. A partir disso, pôde-se constatar a ineficiência do MSL para períodos curtos, mesmo com a redução no alcance de buscas, embora tenha conseguido determinar períodos mais longos sem dificuldades. Enquanto isso, o DCDFT foi capaz de encontrar a maioria dos períodos corretamente, com a exceção de três casos onde os eclipses possuem dimensões equivalentes, levando o método a encontrar a metade do período correto.


  • Mostrar Abstract
  • In order to identify the periodicities of stars and to determine their various causes, studies begun millennia ago have reached a new level, unexpected until the end of last century. The discovery of the first exoplanet aroused one of the oldest questions of the human being: “Are we alone in the universe? ”. To answer this question, so-called planet-hunting satellites such as CoRoT and Kepler have been designed. They have observed hundreds of thousands of stars with unprecedented accuracy and duration. The light curves acquired by these satellites could present periodic variations from intermittences of the most diverse sources and their study allows to us a better understand of stars. In this work, codes were developed based on the DCDFT and MSL techniques that, implemented in an automation routine, allowed the determination of the orbital periods of 12 eclipsing binaries, composed by M Dwarfs and observed with Kepler satellite. The results from this analysis, compared to those pre-existing in the literature, enabled the evaluation of these methods. From this, it was possible to verify the inefficiency of the MSL for short periods, even with the reduction in search range, although the method was able to determine longer periods without difficulties. Meanwhile, the DCDFT was able to identify most of the periods correctly, with the exception of three cases where eclipses had an equivalent dimensions, leading the method to find only half the correct period.

Teses
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  • FRANCISCO ADRIANO DE LIMA SANTIAGO
  • Modos Magnetostáticos e Espectro Óptico de Reflexão em Super-Redes Aperiódicas de Terras Raras

  • Orientador : DORY HELIO AIRES DE LIMA ANSELMO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DORY HELIO AIRES DE LIMA ANSELMO
  • CLAUDIONOR GOMES BEZERRA
  • MANOEL SILVA DE VASCONCELOS
  • NILSON SENA DE ALMEIDA
  • RAIMUNDO NOGUEIRA DA COSTA FILHO
  • Data: 25/01/2018

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  • 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.


  • Mostrar Abstract
  • In this thesis we present a theoretical study of the propagation of magnons in the

    magnetostatic regime and of electromagnetic waves in aperiodic superlattices of rare earths formed by dysprosium (Dy) and holmium (Ho). The superlattices studied are the quasiperiodic Fibonacci and the deterministic aperiodic Thue-Morse and Double-Period, all of which are constructed through the periodic stacking of unit cells, which are formed by a two-layer substitution rule of type A/B, where this rule depends on the type of sequence considered for the construction of the superlattice. As a consequence of the periodic of the unit cells, it is possible to apply Bloch’s theorem, which together with the matrix-transfer method, allows us to find the bulk and surface magnetostatic modes. These modes present a self-similar behavior of the volume bands, so, at the limit of the generation number , these spectra become a Cantor-type fractal set. It has also been verified scaling and localization properties of these modes, which are different for Dy and Ho. In the propagation of electromagnetic waves we analyze the optical spectrum of reflection (or reflectance) for the same rare earth superlattices. We use here the Drude model to determine the dielectric function of rare earths, which are metals, so we have that reflection is dominant for these systems. We also use the Maxwell equations and the matrix-transfer method, which allows us to obtain the reflection coefficients. Therefore, we analyzed in these structures the spectra for the normal incidence of s-polarized (TE waves) and p-polarized waves (TM waves), where it was observed that they present an autosimilar behavior and a mirror symmetry in their spectra in the near infrared region, with reflectance for both polarizations. In the oblique incidence it was observed that the reflectance is sensitive to the variation of the angle, also varying with the type of superlattice and its generation, where the spectra are different for Dy and Ho. In the far infrared region we have seen that reflectance is dominant in rare earths, as is expected for metals.

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  • SÉRGIO ORLANDO DE SOUZA BATISTA
  • Caracterizações estruturais e magnéticas de nanocompósitos do tipo Fe/Fe3O4, Fe/FeyO e Fe3O4/FeyO obtidos por moagem de alta energia.

  • Orientador : SUZANA NOBREGA DE MEDEIROS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FELIPE BOHN
  • JOSE HUMBERTO DE ARAUJO
  • RODOLFO BEZERRA DA SILVA
  • SUZANA NOBREGA DE MEDEIROS
  • TIBERIO MAGNO DE LIMA ALVES
  • WILSON ACCHAR
  • Data: 25/07/2018

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  • Neste trabalho foram sintetizados nanocompósitos dos tipos Fe/Fe3O4, Fe/FeyO e Fe3O4/ FeyO através do método da moagem de alta energia. Foram estudados os efeitos da moagem na formação dos nanocompósitos, nos tempos de moagem de 24 e 40 h com velocidade de 300, 400 e 600 rpm, enquanto para o tempo de 99 h foi utilizada apenas a velocidade de 300 rpm. Os produtos da moagem foram caracterizados estrutural e magneticamente utilizando-se as técnicas experimentais de Difração de Raios X, Espectroscopia Mössbauer, Magnetometria e Hipertermia Magnética. A partir dos dados obtidos da difração de raios X, juntamente com o refinamento Rietveld, foi possível identificar, quantificar e determinar os tamanhos médios dos cristalitos e parâmetros de redes das fases cristalinas dos nanocompósitos. Os resultados do refinamento Rietveld nas amostras moídas a 24 h indicaram uma redução dos tamanhos médios dos cristalitos com o aumento da velocidade de rotação devido ao alto grau de fragmentação das partículas. Para as amostras moídas a 600 rpm durante 40 h, a estrutura cristalina foi alterada de magnetita para a wüstita, que foi confirmada por meio do ajuste do espectro Mössbauer, estando de acordo com os dados de difração de raios X. Essa amostra em particular apresentou propriedades térmicas interessante para possíveis aplicações de hipertermia na terapia do câncer. Quando os efeitos estudados foram os tempos de 24, 40 e 99 h com velocidade fixa de 300 rpm, observou-se uma redução significativa na concentração de Fe da amostra. Os dados obtidos das medidas magnéticas, revelaram uma redução da magnetização de saturação, conforme aumentava o tempo e velocidade da moagem, em virtude da redução da concentração de ferro nas amostras. Medidas magnéticas em função do campo magnético a diferentes temperaturas de 5 a 300 K para as amostras moídas a 40 e 99 h com velocidade de 600 e 300 rpm, respectivamente, revelaram o efeito de exchange bias, associado ao acoplamento entre as fases ferromagnéticas e antiferromagnéticas. Para as medidas magnéticas em função da temperatura realizadas na amostra 99 h, observou-se um deslocamento da temperatura de irreversibilidade, sugerindo um provável comportamento de spin glass de acordo com Almeida-Thouless


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  • Electromagnetism, Classical Mechanics, Statistical Mechanics, Quantum Mechanics.

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  • LÁZARO LUIS DE LIMA SOUSA
  • ESTUDO DA DUPLA PEROVISKITA $La_2MnFeO_6$ PREPARADA POR REAÇÃO DO ESTADO SÓLIDO

  • Orientador : JOSE HUMBERTO DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FERNANDO LUIS DE ARAUJO MACHADO
  • GUSTAVO DE OLIVEIRA GURGEL REBOUCAS
  • JOSE HUMBERTO DE ARAUJO
  • MARCO ANTONIO MORALES TORRES
  • SUZANA NOBREGA DE MEDEIROS
  • Data: 30/07/2018

  • Mostrar Resumo
  • 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.


  • Mostrar Abstract
  • In this work, three samples of $La_2MnFeO_6$  (LFMO) were prepared by solid state reaction, heat treated at 1200 $^{\circ}C$ at treatment times equivalent to 24, 48 and 96 $hrs$, each identified by name LFMO24, LFMO48 and LFMO96, respectively. The obtained structures are double-$perovskite$, monoclinic with spatial group $ P2_1 / n $ and lattice parameters given by $a$ = 5.52 Å, $b$ = 5.51 Å and $c$ = 7.81 Å. The sample crystallite sizes are equivalent to 361.0 $nm$ (LFMO24), 348.9 $nm$ (LFMO48) and 370.83 $nm$ (LFMO96). According to the specific heat (HC) measurements, the LFMO's have a ferrimagnetic phase transition of approximately 10 $K$, according to data adjustment using the mean field theory. Phase transitions due to charge location were observed, occurring at different temperatures depending on the degree of ordering of each system, in which the most disorganized state tends to have this transition tending to 140 $K$. An excess in HC is identified and modulated according to the sum of the defects of Frenkel and Schottky, where LFMO24 and LFMO48 presented smaller and greater amount of defects, respectively. The contribution of the crystalline lattice was stipulated using the Thirring Model, with Debye temperatures of the order of the expected for this type of material. DC, AC and magnetic hysteresis magnetization measurements confirm the existence of weak ferromagnetism behavior at room temperature in all LFMOs, in samples LFMO48 and LFMO96 it is assigned directly to the atoms of $Mn$, but in LFMO24, sample that presented higher value of magnetization at this temperature, there is an increase provided to the $Fe$ ions, in spite of the $M$ spectroscopy for the $^{57}Fe$, to show a doublet. The real part of the AC susceptibility, $\chi_{AC}^{'}$, complemented by different theoretical models, confirms a cluster-glass type phase, generated by agglomerates in a certain temperature range in the LFMO's, by about 30 $K$, where $\chi_ AC^{'}$ shows peaks that vary with frequency $f$. The strong presence of the Griffiths phase in the $1/\ chi_{AC}^{'} curves of LFMO48 and LFMO96 suggest that this phase is initiated at 65 $K$, occurring differently at LFMO24.

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  • MARIA APARECIDA DOS SANTOS
  • RESTRIÇÕES DE MODELOS INFLACIONÁRIOS β-EXPONENCIAL UTILIZANDO DADOS DA RADIAÇÃO CÓSMICA DE FUNDO

  • Orientador : RAIMUNDO SILVA JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FABIO CABRAL CARVALHO
  • JAILSON SOUZA DE ALCANIZ
  • LEO GOUVEA MEDEIROS
  • RAIMUNDO SILVA JUNIOR
  • RODRIGO FERNANDES LIRA DE HOLANDA
  • Data: 31/07/2018

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  • Nos últimos anos, o cenário inflacionário tornou-se um dos modelos mais importante na descrição do Universo em seus instantes iniciais. Ele surge inicialmente como solução aos problemas da cosmologia padrão, mas tem se destacado principalmente como o mecanismo capaz de gerar as perturbações iniciais que deram origem às estruturas em grande escala do Universo. Suas previsões teóricas podem ser testadas com os dados observacionais atuais, que permitem restringir várias classes de modelos inflacionários presentes na literatura. Sendo assim, neste trabalho analisamos uma classe de modelos inflacionários generalizados propostos por Alcaniz e Carvalho [1], conhecida como inflação β-exponencial e mostramos que esse tipo de potencial pode surgir no contexto da cosmologia de branas, em que o campo que descreve o tamanho da dimensão-extra é interpretado como o inflaton. Discutimos a viabilidade observacional desta classe de modelos à luz dos últimos dados da Radiação Cósmica de Fundo (RCF), obtidos pelo o satélite Planck, através de uma análise Bayesiana, e impomos restrições aos parâmetros do modelo. Encontramos que os dados da RCF preferem fracamente o modelo padrão ΛCDM em relação à inflação β-exponencial. No entanto, quando as medidas locais atuais do parâmetro Hubble, H0, são consideradas, o modelo β-exponencial é moderadamente preferido em relação à cosmologia ΛCDM, tornando o estudo desta classe de modelos inflacionários interessante no contexto atual da tensão de H0.


  • Mostrar Abstract
  • In recent years, the inflationary scenario has become one of the most important models in the description of the Universe in its early instants. It initially emerges as a solution to the problems of standard cosmology, but has mainly stood out as the mechanism capable of generating the initial perturbations that gave rise to the large-scale structures of the Universe. Their theoretical predictions can be tested with the current observational data, which allow to restrict several classes of inflationary models present in the literature. Thus, in this work we analyze a class of generalized inflationary models proposed by Alcaniz and Carvalho [1], known as β-exponential inflation and we show that this type of potential can arise in the context of brane cosmology, in which the field describing the size-extra dimension is interpreted as the inflaton. We discuss the observational viability of this class of models in the light of the latest Cosmic Radiation Background (RCF) data obtained by the Planck satellite through a Bayesian analysis and impose constraints on the model parameters. We find that the RCF data weakly prefer the standard model ΛCDM in relation to the β-exponential inflation. However, when the current local measurements of the Hubble parameter, H0, are considered, the β-exponential model is moderately preferred in relation to the ΛCDM cosmology, making the study of this class of inflationary models interesting in the current context of H0 voltage.

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  • JOSE CRISANTO DA COSTA NETO
  • Séries de potência formal para as distribuições estáveis de Lévy: o caso simétrico.

  • Orientador : MADRAS VISWANATHAN GANDHI MOHAN
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DORY HELIO AIRES DE LIMA ANSELMO
  • ERNESTO CARNEIRO PESSOA RAPOSO
  • JOAO MEDEIROS DE ARAUJO
  • MADRAS VISWANATHAN GANDHI MOHAN
  • MARCOS GOMES ELEUTERIO DA LUZ
  • Data: 17/08/2018

  • Mostrar Resumo
  • Um problema relevante na Física Estatística e na Física Matemática consiste em derivar expressões numericamente precisas e formas analíticas exatas para calcular as distribuições de Lévy α-estáveis P_α(x;β). Na prática, estas distribuições são usualmente expressas em termos da integral de Fourier de sua função característica. De fato, expressões na forma fechada são relativamente escassas, dado o enorme espaço de parâmetros: 0<α ≤2 (índice Lévy), -1 ≤ β ≤ 1  (assimetria), σ> 0 (escala) e  - ∞ <µ<∞ (deslocamento). No âmbito formal, importantes resultados exatos dependem de funções especiais, tais como as funções Meijer-G, Fox-H e somas finita de funções hipergeométricas, com apenas alguns casos excepcionais expressos

    em termos de funções elementares (distribuições gaussiana e de Cauchy). De um ponto de vista mais prático, métodos como expansões em séries, por exemplo, permitem uma estimativa das distribuições de Lévy com alta precisão numérica, porém a maioria das abordagens estão restritas a um pequeno subconjunto dos parâmetros, além de fazerem o uso de algoritmos sofisticados relativamente demorados. Como contribuição adicional a este problema, propomos novos métodos para descrever as distribuições estáveis simétricas, com parâmetros β = 0, µ = 0, σ= 1. Obtemos uma descrição através de uma forma fechada analítica, via séries de potência formais fazendo uso do procedimento da soma de regularização de Borel (para α=2/M, M = 1, 2, 3 ...). Também obtemos uma expressão aproximada (para 0<α≤ 2) que foi desenvolvida por meio da divisão do domínio da variável de integração em sub-intervalos (janelas), construindo a expansão em séries adequada

    dentro de cada uma delas, em seguida, calculando as integrais termo a termo.


  • Mostrar Abstract
  • A relevant problem in Statistical Physics and Mathematical Physics is to derive numerically precise expressions and exact analytical forms to calculate the distributions of Lévy α-stable P_α(x;β). In practice, these distributions are usually expressed in terms of the Fourier Integral of its characteristic function. In fact, known closed-form expressions are relatively scarce given the huge space of parameters: 0 < α ≤ 2 (Lévy index), -1 ≤ β ≤ 1 (asymmetry), σ > 0 (scale) and - ∞ < µ < ∞ (offset). In the formal context, important exact results rely on special functions,

    such as the Meijer-G, Fox-H functions and finite sum of hypergeometric functions, with only a few exceptional cases expressed

    in terms of elementary functions (Gaussian and Cauchy distributions). From a more practical point of view, methods such as series expansions, e.g., allow an estimation of the Lévy distributions with high numerical precision, but most of the approaches are restricted to a small subset of the parameters and, although sophisticated, this algorithms are time-consuming. As an additional contribution to this problem, we propose new methods to describe the symmetric stable distributions, with parameters β = 0, µ = 0, σ = 1. We obtain a description through a closed analytical form, via series of formal power making use of the Borel regularization sum procedure (for α = 2/M, M = 1, 2, 3...). Furthermore we obtain an approximate expression (for 0 < α ≤ 2) by dividing the domain of the integration variable into sub-intervals (windows), performing proper series expansion

    inside each window, and then calculating the integrals term by term.

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  • ANALINE PINTO VALERIANO BANDEIRA
  • PROPRIEDADES ESTÁTICAS E DINÂMICAS DE SUPER-REDES E MULTICAMADAS QUASIPERIÓDICAS

  • Orientador : CLAUDIONOR GOMES BEZERRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CLAUDIONOR GOMES BEZERRA
  • DORY HELIO AIRES DE LIMA ANSELMO
  • LEONARDO DANTAS MACHADO
  • CARLOS HUMBERTO OLIVEIRA COSTA
  • JOAO MILTON PEREIRA JUNIOR
  • Data: 30/08/2018

  • Mostrar Resumo
  • Neste trabalho, investigamos as propriedades estáticas e dinâmicas em super-redes e
    filmes finos quasiperiódicos, respectivamente. A propagação de ondas de spins foi investigada
    em uma super-rede quasiperiódica construída de acordo com a sequência de Octonacci, no
    regime de troca, compostas por dois tipos de materiais ferromagnéticos com estrutura de rede
    cúbica simples cujas interfaces interagem via acoplamento bilinear e biquadrático. O modelo
    teórico utilizado é baseado no hamiltoniano de Heisenberg com o uso do método da matriz
    transferência e da aproximação RPA para a obtenção do espectro de bandas permitidas e
    de transmitância das ondas de spin, onde foi também analisada a influência do acoplamento
    biquadrático na espessura de ambos. Realizamos ainda uma investigação das propriedades
    magnéticas estáticas em nanofilmes magnéticos quasiperiódicos construídos em direções de
    pouca simetria cristalográfica, [211] e [321], seguindo dois modelos de quasiperiodicidade.
    No primeiro modelo os filmes magnéticos são empilhados quasiperiodicamente com todos os
    espaçadores de mesma espessura, enquanto que no segundo são os espaçadores que seguem
    uma quasiperiodicidade, além de possuírem espessuras diferentes. Por sua vez, cada modelo é
    construído seguindo as sequências de Fibonacci e de Octonacci. A teoria utilizada para o estudo
    dos filmes finos é baseada num modelo fenomenológico que descreve sistemas magnéticos
    nanométricos, onde a energia total leva em consideração os termos de energia Zeeman,
    de anisotropia cúbica e uniaxial, além dos acoplamentos bilinear e biquadrático. As fases
    magnéticas são descritas através da análise dos gráficos da magnetização e magnetoresistência
    gigante, assim também como através de diagramas de fases 3D.
    Palavras chaves: ondas de spin, acoplamento bilinear, acoplamento biquadrático, transmitância,

    propriedades estáticas, fases, diagramas de fases 3D.


  • Mostrar Abstract
  • In this study, we investigate the static and dynamics properties of magnetic multilayer and thin film systems, respectively. The propagation of spin waves was investigated in a quasiperiodic superlattice which structure was built according to the so-called Octonacci sequence, composed by two simple cubic ferromagnetic materials interacting through bilinear and biquadratic exchange couplings at their interfaces. The ferromagnetic materials are described by the Heisenberg model, and a transfer matrix treatment is employed, with the calculations performed for the exchange-dominated regime, taking into account the random phase approximation (RPA) to obtain the band and transmittance spectra. In addition, the influence of the biquadratic coupling on the band and transmittance spectra is discussed. We also performed an investigation of the static magnetic properties of nanometric films, with low symmetry crystallographic growth directions ([211] and [321]), by using two quasiperiodic models. For the model 1, the magnetic thin films are stacked quasiperiodically, with the non-magnetic spacers having the same thickness, while for the model 2, the non-magnetic spacers follows the quasiperiodicity, with different thicknesses. For both models the quasiperiodicity is according to the Fibonacci and Octonacci quasiperiodic sequences. The theoretical modelling is based on a realistic magnetic energy taking in account the Zeeman, cubic and uniaxial anisotropy terms, besides the bilinear and biquadratic couplings. From the equilibrium configurations magnetization, magnetoresistance and phase diagrams are obtained

     

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  • BRUNO LUSTOSA DE MOURA
  • ASTEROSSISMOLOGIA E ESPECTROSCOPIA DE ESTRELAS GIGANTES DO CLUMP

  • Orientador : JOSE DIAS DO NASCIMENTO JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOSE DIAS DO NASCIMENTO JUNIOR
  • MATTHIEU SEBASTIEN CASTRO
  • JEFFERSON SOARES DA COSTA
  • FRÉDÉRIC BAUDIN
  • MARCELO EMÍLIO
  • MARIA CRISTINA DE ASSIS RABELLO SOARES
  • Data: 31/10/2018

  • Mostrar Resumo
  • A pulsação das estrelas passou a ser, de décadas para cá, uma dos principais mecanismos para obtenção de informações sobre os seus interiores. Com o advento das missões fotométricas espaciais, além dessa informações, a necessidade de compreender como os parâmetros globais da estrela se comportavam em relação aos modos de pulsação tornou-se crucial para todo o estudo da evolução estelar, em especial na fase estrelas gigantes. Muitos códigos computacionais usam estatísticas inferenciais para a extração dessas informações, todos muito peculiares aos estados evolutivos desde a sequência principal até o ramo assintótico das gigantes. Nosso trabalho foi desenvolver uma ferramenta que servirá de base para novos ensaios e trabalhos, dentro da Asterossismologia de estrelas do Clump, os quais a obtenção dos valores de máxima frequência de oscilação e as separações entre essas frequências sejam pilares para a compreensão física estelar. Atrelado a isso, as modelagens corretas associadas à inclusão da metalicidade obtidas a partir da espectroscopia, podem gerar modificações, ainda não completamente entendidas nas relações de escala sísmicas para a massa e o raio. Desta forma, o estudo da sismologia de estrelas do Clump pode ser a chave para um cenário promissor para a Arqueologia Galáctica e para a completa compreensão dos processos no interior estelar.


  • Mostrar Abstract
  • The pulsation of the stars has become, from decades to now, one of the main mechanisms to obtain information about their interiors. With the advent of the missions, the need to understand how
    global parameters of the star behaved in relation to the modes is crucial to the entire study of stellar evolution, especially in the Red Giant Branch. Many computational codes use inferential statistics for gather
    information, all very peculiar to evolutionary states since the main sequence
    until the asymptotic giant branch. Our work was to develop a tool
    which will serve as a basis for new trials and works, within the Asteroseismology of Clump stars, which obtain the values of maximum oscillation frequency and the separations between these frequencies are pillars for stellar physical understanding. Herein to this, the correct modeling associated with the inclusion of metallicity obtained
    from spectroscopy, may generate changes, not yet fully understood
    in the seismic scales relations for mass and radius. In this way, the study of seismology of Clump stars may be the key to a promising scenario for Archeology Galactic and for the complete understanding of processes in the stellar interior.

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  • GERDIVANE FERREIRA DUARTE
  • Propriedades Estatísticas de Redes Complexas Reais

  • Orientador : LUCIANO RODRIGUES DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANTONIO DE MACEDO FILHO
  • LUCIANO RODRIGUES DA SILVA
  • MADRAS VISWANATHAN GANDHI MOHAN
  • MARCO ANTONIO ALVES DA SILVA
  • RAIMUNDO SILVA JUNIOR
  • Data: 14/11/2018

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  • Apresentamos um estudo de redes sociais baseado na análise de nomes de família, brasileiros e portugueses (sobrenomes). Construímos redes cujos nós são nomes de famílias e cujas arestas representam relações de parentesco entre duas famílias (cada indivíduo). A partir dessas redes extraímos a distribuição de conectividade, o coeficiente de agregação, o menor caminho médio e a centralidade. Descobrimos que a distribuição de conectividade segue uma lei de potência. Associamos o número de hubs, a centralidade e a entropia ao grau de miscigenação das sociedades. Nossos resultados mostram que a sociedade portuguesa é mais heterogênea que a sociedade brasileira. Todas as redes analisadas conduzem a leis de potência com expoente gama da ordem de 2 na distribuição de grau. Conclui-se que esse parâmetro tende a ser independente do tamanho N da rede considerada. A correlação de grau de todas as redes é negativa, mostrando que os vértices com maior conectividade estão conectados a vértices com menor conectividade. Finalmente, a rede de sobrenomes apresenta características de mundo pequeno.


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  • We present a study of social networks based on the analysis of Brazilian and Portuguese family names (surnames). We construct networks whose nodes are names of families and whose edges represent parental relations between two families (each individual). From these networks we extract the connectivity distribution, clustering coefficient, shortest path and centrality. We find that the connectivity distribution follows an approximate power law. We associate the number of hubs, centrality and entropy to the degree of miscegenation in the societies in both countries. Our results show that Portuguese society has a higher miscegenation degree than Brazilian society. All networks analyzed lead to approximate inverse square power laws in the degree distribution. We conclude that this parameter tends to be independent of the network size considered. The assortative mixing of all networks is negative, showing that the more connected vertices are connected to vertices with lower connectivity. Finally, the network of surnames presents some small world characteristics.

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  • RAFAEL LEAL DA SILVA
  • Síntese e caracterização de nanoestruturas de ferritas dopadas com samário e recobertas com polímeros.

  • Orientador : JOSE HUMBERTO DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • GUSTAVO DE OLIVEIRA GURGEL REBOUCAS
  • JOSE ALZAMIR PEREIRA DA COSTA
  • JOSE HUMBERTO DE ARAUJO
  • MARCO ANTONIO MORALES TORRES
  • RODOLFO BEZERRA DA SILVA
  • UBIRATAN CORREIA SILVA
  • Data: 29/11/2018

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  • Nesse trabalho apresentamos a síntese e caracterização de nanopartículas de magnetita e ferrita de cobalto dopadas com Sm: Fe2.68Sm0.32O4 e CoFe(2-x)SmxO4 ( x = 0, 0.05, 0.10, 0.15 and 0.20). As nanopartículas de magnetita foram produzidas usando o método poliol, onde o polímero polivinilpirrolidona (PVP) foi usado para proteger as nanopartículas da oxidação. As nanopartículas de ferritas de cobalto dopadas com Sm, foram produzidas pelo método da reação por coordenação iônica (RCI) e recobertas por uma matriz de quitosana.

    A estrutura cristalina e as propriedades magnéticas foram estudadas por difração de raios-X (DRX), microscopia eletrônica de transmissão (MET), espectroscopia Mössbauer e magnetometria DC.

    A amostra de magnetita possui uma estreita distribuição de tamanho de partículas com um diâmetro de 5,2 nm. As partículas apresentam comportamento superparamagnetico na temperatura ambiente com temperatura média de bloqueio de TB = 9.9 K e constante magnetocristalina de 4×105 J/m3 em 5 K. Em temperatura ambiente, a curva M-H apresenta comportamento simétrico (Hc=0) e o espectro Mössbauer tem um único componente paramagnético, enquanto a 5 K a magnetização de saturação é de 18.9 emu/g e a curva M-H, field cooling (FC) apresenta um deslocamento com um campo de exchange bias de ~110 Oe. Os resultados magnéticos são discutidos em termos da distribuição de cátions na rede espinélio inversa, como determinado por espectroscopia Mössbauer. Uma pequena contribuição magnética da camada superficial das nanopartículas foi considerada na interpretação da anisotropia magnetocristalina.

    As amostras de ferrita de cobalto apresentam partículas revestidas pelo biopolimero quitosana com uma estreita variação de tamanhos dependentes da concentração de íons de Sm nas amostras, indo de 9,49 nm até 5,62 nm. Os valores de campo coercivo, magnetização de saturação e anisotropia efetiva sofreram sensíveis variações com a dopagem. Um ajuste teórico foi realizado levando em consideração uma distribuição composta por dois tipos de partículas, bloqueadas e superparamagnéticas. O espectro Mössbauer só foi perfeitamente ajustado quando se utilizou três sextetos em cada sítio cristalográfico, para temperatura ambiente e 12 K. Os resultados Mössbauer foram interpretados considerando uma distribuição aleatória dos íons de Sm nos sítios A e B. Os estudos de liberação de calor foram realizados pela aplicação de um campo magnético AC de 70,5 kHz e intensidade de 200 Oe. O valor máximo obtido de SAR para essa série de amostra foi de 12,09 W/g, indicando que estas partículas têm potencial para uso em hipertermia.


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  • This work was shown in the physical and characterization of nanoparticles magnetite and ferrite of cobalt doped with Sm: Fe 2.68Sm0.32O4 and CoFe (2-x) SmxO4 (x = 0.05, 0.10, 0.15 and 0.20). As magnetite nanoparticles were produced using the polyol method, where the polymer polyvinylpyrrolidone (PVP) was used for protection as nanoparticles of the oxidation. As nanoparticles of Sm-doped cobalt ferragens, they were constructed by the ionic rope reaction (ICR) method and covered by a chitosan matrix.
    A crystal structure and magnetic properties were studied by X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), Mössbauer spectroscopy and DC magnetometry.
    A magnetite sample has a print size distribution having a diameter of 5.2 nm. As the bees presented under the superparamagnetic effect of 4 × 105 J / m3 at 5 K. In a constant environment, the MH presented the has a single paramagnetic component, while the 5 K is a saturation magnetization of 18.9 emu / ha MH curve , field cooling (FC) has a displacement with a bias shift field of ~ 110 Oe. The benefits are discussed in terms of spatial distribution of actions, as determined by Mössbauer spectroscopy. Immunization of magnetocrystalline anisotropy.
    The cobalt silver samples are coated by the chitosan biopolymer, with a variable variation of the Sm-ion concentration dependent sizes, ranging from 9.49 nm to 5.62 nm. The coercive field values, saturation magnetization and anisotropy were subjected to structural changes with doping. A theological dose was made taking into account the form of distribution of particles, blocked and superparamagnetic. The mega-sounds spectrum was when performance was used in three sixths in each of the crystallographic groups, at room temperature and at 12 K. The results were calculated in relation to the random distribution of Smenoe A and B levels. were for applications of an AC magnetic field of 70.5 kHz and intensity of 200 Oe. The value was maximum for the sampling of a series of 12.09 W / g, which aims to use hyperthermia.

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  • PIERRE NIAU AKMANSOY
  • Vínculos de Eletrodinâmicas Não Lineares

  • Orientador : LEO GOUVEA MEDEIROS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LEO GOUVEA MEDEIROS
  • FARINALDO DA SILVA QUEIROZ
  • JACOPO VITI
  • BRUTO MAX PIMENTEL ESCOBAR
  • RODRIGO SANTOS BUFALO
  • Data: 14/12/2018

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  • As eletrodinâmicas não lineares (NLED) são generalizações da eletrodinâmica de Maxwell que surgem e encontram aplicações em diversos âmbitos: na gravitação, no estudo clássico do vácuo quântico, nos limites de baixas energias das teorias de cordas, entre outros. Por causa disto, é importante deduzir a validade empírica destas teorias comparando suas previsões com os resultados experimentais correspondentes. Com o objetivo de vincular os valores acessíveis aos parâmetros que caracterizam estas teorias, nesta tese são usadas a medição mais precisa da energia de ionização do átomo de hidrogênio e a seção de choque obtida observação pioneira do espalhamento fóton-fóton pela Colaboração ATLAS em colisões ultraperiféricas de íons de chumbo.

     

    A forma como as eletrodinâmicas tipo Born-Infeld, uma família de NLED, modifica o potencial Coulombiano produzido pelo núcleo do átomo de hidrogênio é calculada. Usando a teoria de perturbação, a correção da energia do estado fundamental é obtida. É notável que a estrutura da teoria de perturbação impõe a necessidade de usar a forma completa da Lagrangiana. Por causa disto, apesar de se comportarem de forma semelhante no limite de baixas energias, cada eletrodinâmica tipo Born-Infeld modifica a energia de ionização de forma particular. Ao comparar com a medição experimental da energia de ionização, um vínculo para o parâmetro b que caracteriza estas eletrodinâmicas é obtido da ordem de b≥10^21 V/m.

     

    As NLED prevêem naturalmente a interação entre fótons. Assim, a seção de choque γγγγ passa a possuir uma contribuição devido às correções não lineares da Lagrangiana de Maxwell além da do Modelo Padrão. Na aproximação de fótons equivalentes, a seção de choque completa PbPb→PbPb+γγ em colisões ultraperiféricas de chumbo é obtida através da convolução da seção de choque do subprocesso γ γγγ com os fluxos de fótons produzidos pelos íons. Assim, a comparação da seção choque completa com a seção de choque experimental obtida pelo ATLAS permite obter o vínculo mais preciso dos parâmetros não lineares α~β≤2x10^-10 GeV^-4 ≈ 10^-47 m^3/J.


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  • Nonlinear electrodynamics (NLED) are a generalization of Maxwell's electrodynamics that arises and is used in several fields such as: gravitation, classical consequences of the quantum vacuum, low energy limits of string theories etc. Because of this, it's an important task to evaluate the empirical validity of these theories by comparing their predictions with the corresponding experimental measurements. In this thesis, the ionization energy of the hydrogen atom and the photon-photon scattering cross section recently observed by the ATLAS Collaboration with ultraperipheral collisions of lead ions are used.

     

    The way in which Born-Infeld-like theories, a class of NLED, modify the Coulomb potential produced by the hydrogen atom's nucleus is calculated. Then, using the perturbation theory, the first order correction of the ground state energy is derived. It is remarkable that, although this class of NLED behaves identically in the low energy limit, each theory produces a slightly different correction. This is due to the framework of perturbation theory which forces the use of the complete Lagrangian. Comparison with the measurement of the ionization energy constrains the parameter b, which characterizes this class of theories, to be b≥10^21 V/m.

     

    The direct interaction between photons is one of the most striking features of NLED. Therefore, the cross section for γγγγ scattering acquires a contribution due to nonlinear corrections to Maxwell's Lagrangian besides the Standard Model ones. In the equivalent photon approximation, the complete scattering cross section for PbPb→PbPb+γγin ultraperipheral collisions is derived through the convolution of the subprocess cross section γγγγ with the photon fluxes produced by the ions. Comparison of the complete cross section with the experimental measurement obtained by the ATLAS Collaboration yields the most precise constrain for the nonlinear parameters α~β≤2x10^-10 GeV^-4 ≈ 10^-47 m^3/J.

2017
Dissertações
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  • LARISSA DE FARIAS RIBEIRO
  • Redes sem Escala Típica: Visão Geral,
    Modelos alternativos e Técnicas Computacionais

  • Orientador : LUCIANO RODRIGUES DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LUCIANO RODRIGUES DA SILVA
  • MAURICIO LOPES DE ALMEIDA
  • RAIMUNDO SILVA JUNIOR
  • TIAGO DE MEDEIROS VIEIRA
  • Data: 13/01/2017

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  • Estamos inseridos num mundo formado por redes e nos últimos anos estudos sobre
    redes e suas propriedades tˆ em se expandido consideravelmente. A principal raz˜ ao ´ e que diversos
    sistemas podem ser modelados atrav´ es das chamadas Redes Complexas. Exemplos de sistemas
    facilmente modelados como redes s˜ ao: a sociedade, a Web, o c´ erebro, dentre outros. Para
    compreender o comportamento desses sistemas, v´ arios modelos na ´ area de Redes Complexas
    foram propostos. Barab´ asi e Albert propuseram um modelo que inclu´ıa dois mecanismos b´ asicos
    (crescimento e liga¸ c˜ ao preferencial), reproduzindo um comportamento caracter´ıstico de alguns
    sistemas reais: a distribui¸ c˜ ao de conectividade em lei de potˆ encia. Como consequˆ encia do
    modelo de Barab´ asi e Albert, foram surgindo outros modelos de redes, considerando diferentes
    tipos de fatores inclu´ıdos no mecanismo de liga¸ c˜ ao preferencial. Modelos que utilizam este
    mecanismo explicam satisfatoriamente o aparecimento das distribui¸ c˜ oes que seguem lei de
    potˆ encia em redes reais. Entretanto, a liga¸ c˜ ao preferencial n˜ ao ´ e o único mecanismo atrav´ es
    do qual uma rede pode crescer e gerar este tipo de distribui¸ c˜ ao de conectividade. Por isso, neste
    trabalho analisamos dois modelos que utilizam mecanismos diferentes da liga¸ c˜ ao preferencial
    e que s˜ ao capazes de gerar redes sem escala t´ıpica: o modelo de cópia de v´ ertices e o modelo
    de transforma¸ c˜ ao de redes poissonianas. Comparamos os resultados com as redes decorrentes
    do modelo de Barab´ asi e Albert, pois acreditamos que estudar modelos distintos que geram
    resultados similares nos permite ampliar nossos conhecimentos referentes a aplica¸ c˜ ao de redes
    complexas e sobre os mecanismos capazes de gerar essas redes. Devido ` a necessidade de
    produ¸ c˜ ao e divulga¸ c˜ ao de materiais introdut´ orios ` as t´ ecnicas computacionais fundamentais
    para a simula¸ c˜ ao de redes, tamb´ em apresentamos neste trabalho algumas t´ ecnicas utilizadas
    para implementar as redes dos modelos apresentados.


  • Mostrar Abstract
  • We are embedded in a networked world, and in the last few years network studies and their
     properties have expanded considerably. The main reason is that several systems can be 
    modeled through so-called complex networks. Examples of systems easily modeled as networks are: 
    the society, the Web, the brain, among others. To understand the behavior of these systems, several 
    models in the area of Complex Networks have been proposed. Barabási and Albert proposed 
    a model that included two basic mechanisms (growth and preferential bonding),
     reproducing a characteristic behavior in some real systems: distribution of 
    connectivity in power law. As a consequence of the Barabási and Albert model,
     other network models emerged, considering different types of factors included i
    n the preferential link mechanism.
     Models that use this mechanism satisfactorily explain the
     emergence of distributions that follow power law in real networks.
     However, the preferred connection is not the only mechanism through which a network can grow and 
    generate this type of connectivity distribution. Therefore, in this work we analyze two models that use
    different mechanisms of preferential linkage and that are able to generate networks without a typical scale:
     the vertex copy model and the deconstruction model of Poisson networks. We compare the results 
    with the networks derived from the Barabási and
     Albert model,
     because 
    we believe that studying di
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  • NATHAN LIMA PESSOA
  • Controle de paredes de domínio em nanoanéis de NiFe em estruturas núcleo-casca cilíndricas com acoplamento dipolar.

  • Orientador : ARTUR DA SILVA CARRICO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ARTUR DA SILVA CARRICO
  • JOSE HUMBERTO DE ARAUJO
  • GUSTAVO DE OLIVEIRA GURGEL REBOUCAS
  • Data: 25/01/2017

  • Mostrar Resumo
  •  Sistemas magnéticos nanoestruturados têm sido o foco de intenso 
    esforço de investigação nos últimos anos. Do ponto de vista teórico puro,
     o interesse se concentra em novas fases magnéticas que podem emergir 
    de efeitos dipolares em sistemas, com constricções geométricas, com 
    imensões da ordem dos comprimentos magnéticos fundamentais. 
    Há também um grande interesse do ponto de vista de aplicações, 
    tais como sensores magnéticos, nano-osciladores e novos desenhos
     de memórias magnéticas. Motivado por resultados experimentais recentes, 
    mostrando a possibilidade de confinamento de muros de domínio em nanorings ferromagnéticos, 
    por constricções magnéticas como entalhes e assimetrias, além de estudos que revelam uma forte

  • Mostrar Abstract
  • Nanostructured magnetic systems have been the focus of intense research effort in recent years. From the pure theoretical point of view, the interest focus on new magnetic phases that might emerge from dipolar effects in systems, with geometric constrictions, with dimensions of the order of fundamental magnetic lengths. There is also a large interest from the viewpoint of applications, such as magnetic sensors, nano-oscillators and new designs of magnetic memories. Motivated by recent experimental results, showing the possibility of domain wall confinement in ferromagnetic nanorings, by magnetic constrictions like notches and asymmetries, in addition to studies which reveal a strong 

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  • LEANDRO DE ALMEIDA
  • Estudo da Topologia de Microlentes Gravitacionais e a Descoberta de Exoplanetas Distantes.

  • Orientador : JOSE DIAS DO NASCIMENTO JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOSE DIAS DO NASCIMENTO JUNIOR
  • MATTHIEU SEBASTIEN CASTRO
  • FRANCISCO JOSÉ JABLONSKI
  • Data: 10/02/2017

  • Mostrar Resumo
  • Na última década, o número de exoplanetas descobertos cresceu exponencialmente, principalmente devido as observações realizadas pela missão Kepler, que no ano de 2016, juntamente com observações da missão K2, publicou a descoberta de 1284 planetas de uma só vez. Estas descobertas foram feitas utilizando o método de trânsito planetário, que não possui sensibilidade para planetas de baixa massa muito distantes de suas estrelas. Então a maioria das descobertas apresenta planetas gigantes com órbitas próximas às suas estrelas. Em contrapartida, a técnica de detecção através de microlentes gravitacionais é sensível à planetas de baixa massa em órbitas de 0.5 AU até 10 AU. Esta técnica pode detectar planetas em estrelas de baixa luminosidade, pois, depende apenas do campo gravitacional combinado da estrela-planeta, o que seria difícil para as outras técnicas que dependem da luz emitida pela estrela. Até o momento, foram descobertos 47 planetas através desta técnica, que é uma quantidade relativamente pequena comparada com os outros métodos. Nesta dissertação mostramos de maneira detalhada as equações por detrás da teoria de microlentes gravitacionais e suas aplicações na detecção de planetas distantes de baixa massa. Nos focamos na caracterização e análise de sistemas com topologia fechada, em que o planeta tem entre 10^-5 e 10^-6 da massa da estrela e com seu semi-eixo maior em torno de 1 AU, que são sistemas com características de massa e distância parecidos com o sistema Sol-Terra. Também apresentamos uma sugestão de parametrização para o parâmetro de impacto \mu_0 e o ângulo de impacto \alpha de forma a reduzir o tempo de busca em curvas de luz geradas a partir de sistemas com topologia fechada ou close. Apresentamos ainda os principais passos para o desenvolvimento de dois algoritmos que utilizam o método semi-analítico de resolução da equação da lente e o método de simulação por força bruta "Inverse Ray Shooting" (IRS) respectivamente. Esses códigos simulam a topologia e curva de luz de eventos de microlentes gravitacionais, e foram usados para produzir todas as figuras e gráficos apresentados nesta dissertação. Ao final, demonstramos a capacidade do modelo semi-analítico na simulação de curvas teóricas e comparamos essas curvas com eventos reais de microlentes gravitacionais.


  • Mostrar Abstract
  • Abstract: In the last decade, the number of exoplanets discovered has grown exponentially, mainly due to Kepler observations which, along with observations of the K2 mission, announced the discovery of 1284 planets at once in 2016. These discoveries were done using the planetary transit method, which has low sensitivity for low-mass planets far away from their stars. Thus most of the discoveries of giant planets were of orbits close to their stars. In contrast, the gravitational microlensing technique is sensitive to low-mass planets orbiting between $ 0.5 $ AU and $ 10 $ $ AU $. Because it depends only on the combined gravitational field of the star-planet, this technique can detect planets around low brightness stars, which would be difficult for other techniques that depend on star emitted light. Until now, astronomers have discovered 47 planets through this technique, which is relatively low number, when compared to the other methods like transit and radial velocity. In this dissertation we show in detail the equations behind the gravitational microlensing theory and its applications to detect distant low-mass planets. We focus on the characterization of systems with closed topology, where the planet has between 10^-5 and10^-6 of the mass of the star and with a semi-major axis about 1 AU (planet with Earth-like mass around 1AU of a star with Sun-like mass). We also present a suggestion of parameterization for the impact parameter \mu_0 and the impact angle \alpha in order to reduce the search time consuming for light curves generated from systems with close topology. We present the main steps for the development of two algorithms that use the semi-analytical method of solution of the lens equation and the brute force of simulation method Inverse Ray Shooting (IRS) respectively. These codes simulate the topology and light curve of microlensing events, and were used to simulate our systems presented in this dissertation. As a main result, we demonstrate the ability of the model to generate theoretical curves and compared these light curves with real microlensing events.

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  • DANYELLE PRISCILA DA SILVA
  • Estudo experimental do sistema binário samário ferro

  • Orientador : JOSE HUMBERTO DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOSE HUMBERTO DE ARAUJO
  • SUZANA NOBREGA DE MEDEIROS
  • JOÃO MARIA SOARES
  • Data: 14/02/2017

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  • As ligas intermetálicas, compostas por um elemento de terras raras e um metal de transição, têm atraído grande interesse científico nas últimas décadas. Tal interesse ocorre porque estes tipos de materiais possuem propriedades magnéticas que os tornam fortes candidatos para a produção de ímãs permanentes de alto desempenho. Existe um grande número de compostos que podem ser formados a partir da combinação de um elemento de terra rara e um metal de transição 3d. Neste trabalho foi realizado um estudo experimental de uma dessas combinações, o sistema samário de ferro. As amostras utilizadas neste estudo foram ligas preparadas por fusão a arco, com as seguintes concentrações: Sm30Fe70, Sm40Fe60, Sm50Fe50, Sm70Fe30 e Sm80Fe20. Posteriormente, foram investigados por difração de raios X, metalografia, análise termomagnética e magnetometria. Nestas amostras foram identificados três intermediários: Sm2Fe17, SmFe3 e SmFe2. Os parâmetros de rede e as temperaturas de Curie destes compostos foram determinados. As propriedades magnéticas das três primeiras amostras (Sm30Fe70, Sm40Fe60 e Sm50Fe50) foram consistentes com a relação e características magnéticas dos compostos intermetálicos presentes. No entanto, para as duas últimas amostras (Sm70Fe30 e Sm80Fe20), o estudo indicou uma possível formação de fases metaestáveis. Houve também uma dependência das propriedades magnéticas na concentração de samário.

     


  • Mostrar Abstract
  • Intermetallic alloys composed of a rare earth element and a transition metal have attracted great scientific interest in the last decades. Such interest occurs because these types of materials possess magnetic properties that make them strong candidates for the production of permanent high performance magnets. There are a large number of compounds that can be formed from the combination of a rare earth element and a 3d transition metal. In this work was carried out an experimental study of one of these combinations, the samarium iron system. The samples used in this study were alloys prepared by arc melt, with the following concentrations: Sm30Fe70, Sm40Fe60, Sm50Fe50, Sm70Fe30 and Sm80Fe20. Subsequently, they were investigated by X-ray diffraction, metallography, thermomagnetic analysis and magnetometry. In these samples three intermediates were identified: Sm2Fe17, SmFe3 and SmFe2. The network parameters and Curie temperatures of these compounds were determined. The magnetic properties of the first three samples (Sm30Fe70, Sm40Fe60 and Sm50Fe50) were consistent with the ratio and magnetic characteristics of the intermetallic compounds present. However, for the last two samples (Sm70Fe30 and Sm80Fe20), the study indicated a possible formation of metastable phases. There was also a dependence of the magnetic properties on the samarium concentration.

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  • CACIANO SOARES COSTA
  • O Modelo Blume-Capel em Campo Aleatório Gaussiano

  • Orientador : FRANCISCO ALEXANDRE DA COSTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FRANCISCO ALEXANDRE DA COSTA
  • JOAO MEDEIROS DE ARAUJO
  • LUCIANO RODRIGUES DA SILVA
  • GISLENE MICARLA BORGES DE LIMA
  • Data: 24/02/2017

  • Mostrar Resumo
  • Neste trabalho investigamos o modelo Blume-Capel (BC), com interações de longo alcance e em um campo magnético aleatório distribuído de forma gaussiana. O modelo pode ser resolvido exatamente e por isso obtemos diagramas de fases, bastantes ricos, a partir da densidade de energia livre. Inicialmente revisamos a solução do modelo BC a sob influência de um campo de anisotropia cristalina uniforme e na ausência de campo magnético, recuperando resultados bem conhecidos na literatura. Em seguida revisamos o modelo BC sob o efeito de um campo magnético aleatório com distribuição bimodal e campo cristalino uniforme, introduzido por Kaufman e Kanner, dando atenção especial para os diagramas de fases em termos de anisotropia versus temperatura. Finamente, fizemos um estudo do modelo no campo magnético aleatório obedecendo a uma distribuição gaussiana. Os diagramas de fases obtidos exibem um comportamento muito rico em termos de fenômenos críticos, incluindo em alguns casos pontos tricríticos, associados a linhas de transições de primeira ordem e contínuas.


  • Mostrar Abstract
  • In this work we investigate the infinite ranged Blume-Capel model (BC), under a random field following a Gaussian distribution. The model is exactly soluble and from the corresponding free energy density we have obtained a wealthy of phase diagrams. We initially revisit the BC model under a uniform crystal field and in zero magnetic field. This allowed us to regain the well-known mean-field results for this model. In the next step we revised the Kaufman-Kanner work on the BC model under a bimodal random magnetic field and uniform crystal field. In the case we paid special attention to crystal field versus temperature phase diagrams.

    Finally, we investigated the phase diagrams for the Gaussian random field case. The obtained phase diagrams display a rich variety of critical phenomena, with the presence of tricritical points, in some cases, related to the occurrence of  both frist-oder and continuous transition lines.     

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  • RONIEL DE LIMA ARAÚJO
  • Propriedades estruturais, eletrônicos, ópticas e vibracionais do cristal L-Treonina: simulações computacionais no formalismo DFT

  • Orientador : UMBERTO LAINO FULCO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • UMBERTO LAINO FULCO
  • CARLOS ANTONIO BARBOZA
  • MANOEL SILVA DE VASCONCELOS
  • ANTONIO DE MACEDO FILHO
  • Data: 17/03/2017

  • Mostrar Resumo
  • Neste trabalho, estudamos as propriedades estruturais, eletrônicas,
     ópticas e vibracionais dos cristais ortorrômbicos de treonina, obtidos através 
    de simulações computacionais no formalismo DFT (Teoria Funcional da Densidade), 
    nas aproximações de densidade local (LDA-CAPZ) e no gradiente generalizado GGA-PBE).
     L-treonina é um aminoácido essencial que desempenha um papel importante nos sistemas 
    biológicos, sendo o último dos 20 aminoácidos que compõem as proteínas, a serem identificados. 
    Para o cristal l-treonina, a otimização da geometria cristalina, parâmetros de rede, ângulos e
     distâncias interatômicas, estrutura de banda, densidade de átomo a átomo, absorção óptica, 
    função dielétrica, índice de refração, condutividade ótica, função de perda, espectro infravermelho e Raman. 
    Os parâmetros de rede calculados estão próximos dos resultados experimentais, foram obtidos um gap de banda E (Γ → Γ) = 5,06 eV e um gap de banda E (X → S) = 4,91 eV indiretos dentro do GGA e LDA, respectivamente. A análise da densidade de estados de elétrons permitiu identificar as contribuições por átomo para os estados das bandas de valência e de condução, nas propriedades ópticas é possível observar uma sensibilidade ao plano de polarização da luz incidente 001. Foi obtido um bom acordo entre Os espectros 
    vibracionais IR e Raman dados teóricos e experimentais do cristal l-treonina.

  • Mostrar Abstract
  • In this work, we study the structural, electronic, optical and vibrational properties of orthorhombic l-threonine crystals, obtained through computational simulations in the DFT formalism (Density Functional Theory), the local density approximations (LDA-CAPZ) and the generalized gradient (GGA-PBE). L-threonine is an essential aminoacid that plays an important role in biological systems, being the last of the 20 aminoacids that make up the proteins, to be identified. For the crystal l-threonine, the optimization of crystalline geometry, network parameters, angles and inter atomic distances, band structure, state-by-atom density, optical absorption, dielectric function, refractive index, Optical conductivity, loss function, infrared spectrum and Raman. The calculated network parameters are close to the experimental results, a band gap direct E(Γ → Γ)=5,06 eV and band gap indirect E(X→S)=4,91 eV were obtained within the GGA and LDA level, respectively. The analysis of the electron states density allowed to identify the contributions per atom for the states of the valence and conduction bands, in the optical properties it is possible to observe a sensitivity to the plane of incident light polarization 001. A good agreement was obtained between the vibrational spectra IR and Raman theoretical and experimental data of the crystal l-threonine.

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  • ACÁCIO SILVEIRA DE MELO
  • Meander-line Multilayer Magnetoimpedance: Dinâmica da magnetização em tricamadas ferromagnéticas

  • Orientador : MARCIO ASSOLIN CORREA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MARCIO ASSOLIN CORREA
  • TOMMASO MACRI
  • ANTÔNIO MARCOS HELGUEIRA DE ANDRADE
  • Data: 23/03/2017

  • Mostrar Resumo
  • O efeito magnetoimpedância (MI) é uma das ferramentas mais completas para a aná-
    lise magnética de nanoestruturas, uma vez que é possível observar o comportamento mag-
    nético dinâmico em diferentes faixas de frequências e campos magnéticos aplicados, em
    regimes magnéticos saturado e não saturados. Nos últimos anos, estudos têm investigado
    a in?uência da geometria das amostras no efeito MI, em particular, sistemas na forma de
    tricamadas e de Meander-line, separadamente. Baseado nisso, este trabalho busca uma
    integração destas duas geometrias com o objetivo de estudar as propriedades estruturais e
    o comportamento magnético quase-estático e dinâmico em tricamadas de [NiFe/Cr/NiFe].
    As amostras foram produzidas através da técnica de Magnetron Sputtering, sobre subs-
    trato amorfos de vidro, com espessura das camadas ferromagnética variando entre 75 nm e
    142.5 nm, enquanto a espessura da camada de Cr varia entre 15 nm e 150 nm, totalizando
    um conjunto de 10 amostras. Em particular, a espessura total da tricamada foi mantida
    constante em 300 nm independente da amostra produzida. Associado a isto, para cada
    conjunto de espessura acima citado foram utilizados três diferentes geometrias no plano
    do substrato, a primeira na forma retangular, tradicionalmente estudada, e as outras
    duas na forma Meander-line, produzidas utilizando-se máscaras durante o crescimento
    dos ?lmes. A caracterização estrutural, através da difração de raios X, mostrou um com-
    portamento cristalográ?co tradicionalmente encontrados para ?lmes de NiFe crescidos em
    substratos amorfos, com uma textura [111]. A caracterização magnética quase-estática foi
    realizada através de curvas de magnetização, obtidas para diferentes direções de campo
    magnético aplicado no plano do ?lme em relação ao eixo principal da amostra, através
    da técnica de magnetometria de amostra vibrante (VSM). De uma forma geral, as curvas
    de magnetização revelam propriedades magnéticas isotrópicas no plano e são fortemente
    dependentes da espessura das camadas ferromagnéticas de NiFe. Por outro lado, uma
    fraca dependência com a geometria estudada (retangular ou Meander-line) é observado,
    como esperado. Finalmente, para o estudo da dinâmica da magnetização, foi utilizada a
    técnica de magnetoimpedância em uma ampla faixa de campo (±700 Oe) e frequência (0.5
    até 3.0 GHz). Além disso, duas con?gurações entre campos e correntes foram exploradas,
    denominadas aqui de con?guração longitudinal (campo e corrente na mesma direção) e
    transversal (campo aplicado perpendicularmente à corrente). As medidas de magnetoim-
    pedância apresentam uma estrutura de picos duplos ou múltiplos picos, característicos do
    efeito FMR, maior responsável pelas variações do efeito MI no intervalo de frequências
    estudado. Com respeito a dependência do efeito em função da razão entre as espessuras
    das camadas de NiFe e Cr, é possível observar uma forte in?uência da anisotropia mag-
    nética na estrutura de picos das curvas de MI, principalmente nas amostras com camadas
    ferromagnéticas mais espessas, este fato está ligado a contribuição de anisotropia para
    fora do plano. Por ?m, uma análise das curvas em relação a geometria das amostras re-
    vela mudanças no comportamento da dinâmica de magnetização, acarretando em curvas
    assimétricas e uma grande complexidade na estrutura de picos observado.


  • Mostrar Abstract
  • The magnetoimpedance effect (MI) is an interesting tool for a completely analysis of the magnetic nanostructures, since is possible to observe the magnetization dynamics behavior at a wide range of frequency and external magnetic field,  in both saturated and unsaturated regimes.  In the last years studies about the MI effect as a function of sample geometry has been performed. In particular in trilayer systems and meander-lines samples, separately.  Based on this, here we seeks the integration  between these two geometry (trilayer and meander-line) and the structural and magnetic properties (quasi-static and dynamics) are explored in [NiFe/Cr/NiFe] trilayered samples. The samples were produced by Magnetron Sputtering technique under glass amorphous substrate with thicknesses of 75 - 142.5 nm for the ferromagnetic layer and 15-150 nm for the Cr layer, totalizing 10 samples. However, the total thicknesses of the trilayered samples are remained constant of 300 nm, irrespectively of the produced sample. Associated with this, for each set of thicknesses three in-plane substrate geometry were explored. The first one, a rectangular geometry, traditionally studied, the last two a meander-line geometry are studied. In particular, to reach these geometry for the samples, masks were used during the deposition process.  The structural characterization, trough X-ray diffraction, shows a crystalline behavior with a [111] texture, usually found for NiFe thin films grown onto amorphous substrate. The quasi-static characterization was performed through magnetization curves, obtained from a Vibrating Sample Magnetometer (VSM), with external magnetic field applied in the film-plane for distinct direction with respect to the mains axis of the samples, to verify the anisotropy behavior. In a general point of view, the magnetization curves reveal the isotropic behavior in the film-plane and a strongly dependence with the NiFe thicknesses.  On the other hand, a weak dependence with the sample geometry (rectangular or meander-line) is observed, as expected. Finally, for the magnetization dynamics study the magnetoimpedance effect was used in a wide range of field ( 700 Oe) and frequency (0.5 up to 3.0 GHz). Besides, two field configuration between the external magnetic field and the drive current were explored, named by longitudinal and transverse measurements. The MI measurements present a double or multiple peaks structures, characteristic of the FMR contribution in the MI variations in this frequency range. With respect to the MI effect dependence,  as a function of the thicknesses ratio of the NiFe and Cr layers,  is possible to observe a strongly influence of the out-of-plane magnetic anisotropy in the peaks structures in the MI curves, mainly for the samples with thick NiFe layer.  Lastly, the MI curves as a function of the sample geometry reveal changes in the dynamics magnetization, carrying asymmetric MI curves and a complexity in the peak structure.

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  • PEDRO RICARDO VASCONCELOS DE MORAES JÚNIOR
  • Uma origem multifractal para a turbulência no meio interestelar

  • Orientador : DANIEL BRITO DE FREITAS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DANIEL BRITO DE FREITAS
  • BRUNO LEONARDO CANTO MARTINS
  • CAIO FÁBIO TEIXEIRA CORREIA
  • Data: 13/04/2017

  • Mostrar Resumo
  • Nos últimos anos os estudos sobre sistemas complexos vem ganhando força e ferramentas para poder simulá-lo e verificar seu comportamento estatisticamente. Grande parte disso se deve a muitos sistemas que passaram a se comportar de forma não-linear e dissipativo.  Para esses casos, as geometrias convencionais como a euclidiana, não é possível para a proeza de explica-lo, com isso a geometria dos fractais surgiu como alternativa importante para o trato deste meio, sendo leis de escalas (potência) se aplicando muito bem para esse sistema sendo exemplificado em forma de séries temporais e superfícies (geometrias bidimensionais e tridimensionais). Assim, uma variedade de métodos foi contabilizada para esse tratamento, entre eles estão a análise via expoente de Hurst e análise multifractal.  Nosso trabalho tem como objetivo propor um novo método para analisar multifractalmente imagens bidimensionais, sendo essas imagens advindas de simulações de nuvens do meio interestelar. Primeiro passo foi gerar 12 simulações MHD em que se diferenciavam a partir de valores de pressão e campo magnético, depois gerada a imagem em 2D que é aplicado sobre elas o método de tratamento multifractal MFDMA. Com a aplicação deste método é possível avaliar as imagens através de um quadro contendo os expoentes de análise multifractal, sendo possível avaliar o comportamento de escala nas imagens e verificar o grau de complexidade, e ainda descobrir quais as fontes causadoras da multifractalidade, usando dois métodos de análise multifractal que são embaralhamento dos dados da imagem original e substituição dos dados originas a partir da transformada de Fourier.   Os resultados mostraram que para todas as imagens o método de embaralhamento consegue destruir a fonte de multifractalidade da imagem original e ainda se comportar como um monofractal, enquanto o outro método é ineficaz, concluindo que os fatores não -lineares não estão incluídos dentre as fontes e indicando como fonte de multifractalidade as correlações de longo alcance. Outro resultado importante é a relação do grau de multifractalidade ∆h com a pressão.


  • Mostrar Abstract
  • In recent years studies on complex systems have been gaining strength and tools to be able to simulate and verify their behavior statistically. Much of this is due to many systems that have come to behave in a nonlinear and dissipative way. For these cases conventional geometries such as Euclidean is not possible for the prowess of explaining it, with this the geometry of the fractals emerged as an important alternative for the treatment of this medium, being laws of scales(power) applying very well for this system being exemplified in the form of time series and surfaces (two-dimensional and three-dimensional geometries).Thus a variety of methods we recounted for this treatment, among them are the analysis via exponent of Hurst and multifractal analysis. Our work aims to propose a new method to analyze two-dimensional images multi-fractally, being these images coming from clouds simulations of the interstellar medium. First step was to generate 12 MHD simulations in which they differed from values of pressure and magnetic field, then generated the 2D image that is applied on them the multifractal MFDMA treatment method. With the application of this method it is possible to evaluate the images through a frame containing the exponents of multifractal analysis, being possible to evaluate the scale behavior in the images and verify the degree of complexity, and to find out which sources cause multifractality, using two methods of multifractal analysis that are shuffling the original image data and replacing the original data from the Fourier transform. The results show that for all images the shuffling method can destroy the multifractal source of the original image and still behave like a monofractal, While the other method is ineffective, concluding that nonlinear factors are not included among the sources and indicating as a source of multifractality the long-range correlations. Another important result is the relation of the degree of multifractality ∆h with the pressure.

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  • LOUIS GUSTAVO DA COSTA SOBRAL E SÁ
  • Propriedades térmicas e mecânicas do NHG sob tração

  • Orientador : LUIZ FELIPE CAVALCANTI PEREIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LEONARDO DANTAS MACHADO
  • LUIZ FELIPE CAVALCANTI PEREIRA
  • SERGIO ANDRÉ FONTES AZEVEDO
  • Data: 24/07/2017

  • Mostrar Resumo
  • Materiais em 1 e 2 dimenso ̃es, tais como nanofios, nanotubos, grafeno e nitreto de boro, atraem enorme interesse devido a seu potencial de aplica ̧co ̃es em novos dispositi- vos eletroˆnicos e no gerenciamento do calor. Em contraste aos materiais tridimensionais, o transporte de calor em baixas dimenso ̃es pode ser bem diferente. Grafeno exibe extraor- dina ́rias propriedades f ́ısicas, incluindo uma extrema alta condutividade t ́ermica. Um novo material cristalino bidimensional como o grafeno com uma estequiometria C2N, com bura- cos uniformemente distribu ́ıdos e ́atomos de nitrogˆenio em seu plano basal, o grafeno com buracos nitrogenado [ou nitrogenated holey graphene (NHG)], foi recentemente sintetizado. Aqui apresentamos uma investigac ̧ ̃ao da condutividade t ́ermica do NHG via simula ̧c ̃oes com dinaˆmica molecular fora do equil ́ıbrio baseado no potencial interatoˆmico de Tersoff. N ́os re- alizamos uma ana ́lise dos efeitos de tamanho finito e extrapolamos os nossos resultados para estimar as propriedades de longas folhas do NHG. Foi computada uma condutividade t ́ermica intr ́ınseca 67,23 W/mK do NHG a temperatura ambiente, com um livre caminho m ́edio efe- tivo de 16,84 nm. Ambas as quantidades s ̃ao muito menores do que as correspondentes para o grafeno. Sob tra ̧ca ̃o uniaxial e biaxial foi observado o aumento da condutividade t ́ermica e do correspondente livre caminho m ́edio efetivo, embora n ̃ao seja t ̃ao acentuada como no grafeno.


  • Mostrar Abstract
  • One and two-dimensional materials, such nanowires, nanotubes, graphene, and boron nitride, triggered enormous interest due to their potential application in novel electronic and heat management devices. In contrast to three-dimensional bulk materials, thermal transport in low-dimensions can be quite different. Graphene exhibits extraordinary physical properties, including an extremely high thermal conductivity. A novel graphene-derived two- dimensional crystal with a C2N stoichiometry and evenly distributed holes and nitrogen atoms in its basal plane, nitrogenated holey graphene (NHG), has recently been synthesized. Here we report an investigation of the thermal conductivity of NHG via non-equilibrium molecular dynamics simulations based on the Tersoff interatomic potential. We perform an analysis of finite-size effects and extrapolate our simulation results to estimate the properties of very large NHG sheets. The intrinsic thermal conductivity of NHG at room temperature was found to be 67.23 W/m-K, with an effective phonon mean free path of 16.84 nm. Both quantities are much smaller than the corresponding ones for graphene. Under uniaxial or biaxial strain we observe an increase in thermal conductivity and the corresponding effective phonon mean-free-path, although not as pronounced as in graphene. 

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  • ALLYSON IRINEU ARAÚJO LIMA
  • Investigação das Propriedades Ópticas e Eletrônicas do Metalorgânico

    [(CH3)2NH2]Zn(HCOO)3 Triclínico

  • Orientador : MANOEL SILVA DE VASCONCELOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MANOEL SILVA DE VASCONCELOS
  • UMBERTO LAINO FULCO
  • JOSE DE MIRANDA HENRIQUES NETO
  • Data: 07/08/2017

  • Mostrar Resumo
  • Propriedades estruturais, eletrônicas e ópticas do [(CH3)2NH2] Zn(HCOO)3 Triclínico foram determinadas através de cálculos de primeiros princípios desenvolvidos no referencial da Teoria do Funcional da Densidade (DFT) conforme codificado no Software CASTEP, utilizando-se a aproximação da densidade local (LDA) e aproximação do gradiente generalizado (GGA). Uma boa concordância entre os parâmetros de rede calculados e os experimentais foi obtida. Contudo, na aproximação GGA os resultados da otimização foram mais compatíveis com os dados experimentais, apresentando na pior margem de erro +0,87% para o parâmetro de rede a. Além disso, constatamos que esse material é um semicondutores de gap largo, com valores de 3,67 eV (LDA) e 4,23 eV (GGA) de energia de band gap, já nas propriedades ópticas observamos um comportamento isotrópico na aproximação GGA e um comportamento semi-isotrópico para a aproximação LDA. Neste trabalho obtivemos a Otimização da Estrutura Cristalina, Estrutura Eletrônica de Bandas, Densidade de Estados, Função Dielétrica e Absorção Óptica desses materiais para as duas aproximações.


  • Mostrar Abstract
  • The structural, electronic and optical properties of [(CH3)2NH2] Zn (HCOO)3 Triclinic were determined by first principles calculations developed in the Density Functional Theory (DFT) as encoded in the CASTEP Software, using Local density approximation (LDA) and generalized gradient approximation (GGA). A good agreement between the calculated and experimental network parameters was obtained. In the GGA approach, the results of the optimization were more compatible with the experimental data, presenting in the worst margin of error +0,87% for the network parameter a. In addition, we found that this material is a broad band gap semiconductor, with values of 3,67 eV (LDA) and 4,23 eV (GGA) in energy band gap, while in the optical properties we observed an isotropic behavior in the GGA approximation and a semi -isotropic for the LDA approach. In this work we obtained the Optimization of Crystalline Structure, Electronic Banding Structure, State Density, Dielectric Function and Optical Absorption of these materials for the two approaches.

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  • RAIMUNDO NAZARENO DA SILVA CONCEIÇÃO FILHO
  • Síntese e Caracterização de Nanopartículas Magnéticas do Sistema Samário Cobalto

  • Orientador : JOSE HUMBERTO DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ARTUR DA SILVA CARRICO
  • GUSTAVO DE OLIVEIRA GURGEL REBOUCAS
  • JOSE HUMBERTO DE ARAUJO
  • MARCO ANTONIO MORALES TORRES
  • Data: 01/09/2017

  • Mostrar Resumo
  • Neste trabalho utilizamos o método químico poliol para a preparação de nanopartículas de Sm-Co. As amostras sintetizadas foram nomeadas das seguintes formas: ARS-0%; ARS-5%;ARS-7% e ARS-9%, sendo as porcentagens referente a variação do Ácido Acético utilizado na síntese. A caracterização estrutural foi realizada via difração de raio X e microscopia eletrônica de transmissão (MET). Os parâmetros estruturais foram determinados pelo método de Rietvelt utilizando o software Maud.  As  seguintes fases foram identificadas: SmCo7; Sm2Co7;  Sm2Co17 e Sm5Co19.  Para o estudo das propriedades magnéticas, medidas com o magnetômetro de amostra vibrante fora utilizadas para obtenção de curvas de magnetizações em função do campo magnético aplicado à temperatura ambiente. O PPMS foi utilizado para medir curvas da magnetização em função da temperatura. As temperaturas de Curie obtidas estão de acordo com as fases obtidas pelos métodos de caracterização estrutural. Foram obtidas imagens das amostras através do MEV e MET  para estudo morfológico e determinação do tamanho das nanopartículas das amostras. Nossos resultados mostram  a viabilidade do método poliol para obtenção de nanopartículas de Sm-Co e a influencia do Ácido Acético no processo de síntese.


  • Mostrar Abstract
  • In this work we used the chemical polyol method for the preparation of Sm-Co nanoparticles. The synthesized samples were named in the following forms: ARS-0%; ARS-5%, ARS-7% and ARS-9%, being the percentages referring to the variation of Acetic Acid used in the synthesis. The structural characterization was performed by     X-ray diffraction and transmission electron microscopy (TEM). The structural parameters were determined by the Rietvelt method using the Maud software. The following phases were identified: SmCo7; Sm2CO7; Sm2Co17 and Sm5Co19. For the study of magnetic properties, measurements with the vibrating sample magnetometer were used to obtain magnetization curves as a function of the magnetic field applied at room temperature. The PPMS was used to measure magnetization curves as a function of temperature. The Curie temperatures obtained are in accordance with the phases obtained by the structural characterization methods. Images of the samples were obtained through the SEM and MET for morphological study and determination of the size of the nanoparticles of the samples. Our results show the feasibility of the polyol method to obtain Sm-Co nanoparticles and the influence of Acetic Acid in the synthesis process.

Teses
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  • TIBERIO MAGNO DE LIMA ALVES
  • Propriedades magnéticas estáticas de nanopós (Co1,2Fe1,8-xMnxO4 – CoFe2O4) e filmes finos (FeCuNbSiB) magnéticos: Teoria e experimento

  • Orientador : CLAUDIONOR GOMES BEZERRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CLAUDIONOR GOMES BEZERRA
  • FELIPE BOHN
  • SUZANA NOBREGA DE MEDEIROS
  • FERNANDO LUIS DE ARAUJO MACHADO
  • JACQUES COUSTEAU DA SILVA BORGES
  • VAMBERTO DIAS DE MELLO
  • Data: 26/01/2017

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  • As nanoestruturas magnéticas têm recebido grande atenção da comunidade acadêmica, não só devido às suas várias aplicações tecnológicas, mas também do ponto de vista de física básica, exibindo comportamentos, efeitos e propriedades de grande interesse. Neste contexto, podemos citar as propriedades magnéticas anisotrópicas dos filmes finos ferromagnéticos de FeCuNbSiB, dos nanopós de ferritas de cobalto com substituição Fe−Mn (Co1,2Fe1,8-xMnxO4) e também da própria ferrita de cobalto estequiométrica (CoFe2O4). Neste trabalho, desenvolvemos 3 modelos e sistemas numéricos baseados em rotação coerente da magnetização, um para cada amostra supracitada, no intuito de descrever e/ou quantificar tais efeitos anisotrópicos. Através dos processos de modelagem e simulação, constatamos que os filmes finos de FeCuNbSiB, produzidos pela técnica de magnetron sputtering, apresentaram uma formação de textura de eixos de anisotropia que pode ser modelada através de uma função distribuição estatística. Os cálculos numéricos aplicados em medidas longitudinais, transversais e polares da magnetização indicaram que, de fato, o mecanismo dominante na histerese magnética dos filmes finos estudados aqui é consistente com a rotação coerente da magnetização. As simulações indicaram que o comportamento de difícil saturação nas curvas de histerese magnética dos nanopós de Co1,2Fe1,8-xMnxO4, a baixa temperatura, pode ser modelado através de uma superposição de anisotropias cúbica e uniaxial [001] com configuração plano fácil, compatível com uma simetria tetragonal. O comportamento cintura de vespa nas curvas de histerese magnética do nanopó de CoFe2O4 pode ser atribuído aos efeitos das interações dipolares entre cristalitos que possuem uma anisotropia uniaxial plano fácil.


  • Mostrar Abstract
  • Magnetic nanostructures have received great attention from the academic community, not only due to their various technological applications, but from basic physics point of view, displaying behaviors, effects and properties of great interest. In this context, we can mention the anisotropic magnetic properties of FeCuNbSiB ferromagnetic thin films, cobalt ferrites nanopowders with Fe−Mn substitution (Co1,2Fe1,8-xMnxO4) and also stoichiometric cobalt ferrite itself (CoFe2O4). In this work, we have developed three models and numerical systems based on coherent rotation of the magnetization, one for each cited sample above, in order to describe and/or quantifying such anisotropic effects. Through modeling and simulation processes, we found that thin films of FeCuNbSiB, produced by magnetron sputtering technique, had a texture formation of anisotropy axes that can be modeled by a statistical distribution. The numerical calculations applied in longitudinal, transverse and polar measurements of magnetization indicated that, indeed, the dominant mechanism in the magnetic hysteresis of thin films studied here is consistent with coherent rotation of magnetization. The simulations indicated the behavior of difficult saturation in magnetic hysteresis curves of Co1,2Fe1,8-xMnxO4 nanopowders, at low temperature, could be modeled by a superposition of cubic and uniaxial [001] easy plane configuration anisotropies, compatible with a tetragonal symmetry. The wasp-waisted behavior in magnetic hysteresis curves of CoFe2O4 nanopowder could be attributed to effects of dipolar interactions between crystallites with a uniaxial anisotropy in easy plane configuration.

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  • ELOISE CRISTINA DE SOUZA RODRIGUES
  • Síntese e caracterização de nanocompositos de partículas de α-Fe, wüstita  e magnetita para aplicações biomédicas.

  • Orientador : MARCO ANTONIO MORALES TORRES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOSE HUMBERTO DE ARAUJO
  • JOÃO MARIA SOARES
  • MARCO ANTONIO MORALES TORRES
  • NELSON ORLANDO MORENO SALAZAR
  • SUZANA NOBREGA DE MEDEIROS
  • Data: 03/02/2017

  • Mostrar Resumo
  • Nanopartículas de óxido de Fe tem sido bastante usadas em aplicações biomédicas devido a sua biocompatibilidade e biodegradabilidade. Dentre dessas aplicações destacamos a hipertermia magnética para o tratamento de diversos tipos de cânceres. Neste trabalho usamos a moagem de alta energia para a produção de nanopartículas de magnetita com tamanho inferior a 70 nm. Preparamos dois grupos de amostras, o primeiro grupo apresentou as fases de magnetita e α-Fe, o segundo grupo apresentou as fases de magnetita, α-Fe e wüstita. Para melhorar a dispersibilidade do material em meio aquoso, revestimos as nanopartículas com o surfactante acido oleico e o polímero Pluronic-F127. As propriedades estruturais e químicas das amostras foram analisadas através da difração de raios X, microscopia eletrônica de transmissão e espectroscopia Mössbauer. As propriedades magnéticas foram estudadas através de medidas de susceptibilidade AC e de medidas de magnetização em função do campo e da temperatura. Das medidas Mössbauer observamos uma quantidade significativa de Fe2,5+ nos sítios octaedrais do óxido de Fe, esse resultado indicou que o material tem uma estequiometria próxima da magnetita. As medidas magnéticas mostraram a transição de Verwey da magnetita em 120 K. Através das imagens de microscopia eletrônica verificamos que a wüstita encontra-se depositada sobre as nanopartículas de magnetita. O nosso estudo mostra que a presença da  wüstita e a funcionalização com acido oleico evitaram a oxidação do Fe2+ presente na magnetita. O deslocamento das curvas de histerese, nas medidas feitas com a amostra resfriada em presença de campo magnético, é atribuído à interação de troca que ocorre na interface entre a wüstita e a magnetita. As medidas de susceptibilidade AC mostraram picos característicos de paredes de domínio, indicando que uma parcela das partículas é multidomínio. Quando as nanopartículas funcionalizadas e não funcionalizadas foram submetidas a um campo magnético alternado apresentaram uma variação de temperatura e 11º C e 53º C, respectivamente. Os resultados indicam que as amostras tem potencial para uso em hiperthermia magnética.


  • Mostrar Abstract
  • Iron Oxide nanoparticles have been used em several biomedical applications  due to their biocompatibility and biodegradability. Among these applications, magnetic hyperthermia of tumors has been proposed as an alternative treatment of several neoplastic diseases. In this work, we have used high energy ball milling to produce iron oxide  nanoparticles with sizes smaller than 70 nm. We have prepared two groups of samples, the first group is composed of magnetite and α-Fe, the second group is composed of magnetite, wüstite and α-Fe nanoparticles. To improve the sample´s dispersibility in aqueous medium, the samples were functionalized with oleic acid and Pluronic-F127 three-block copolymer. The structural and chemical properties of samples were studied through x-ray diffraction, transmission electron microscopy (TEM) and Mössbauer spectroscopy. The magnetic properties were studied through AC susceptibility and DC magnetization as a function of temperature and field.  From the Mössbauer studies we noticed a significant fraction of Fe2,5+ located in octahedral sites of iron oxide, this result indicates that the samples  has a an stoichiometry similar to pure magnetite. The magnetic measurements showed the Verwey transition at about 120 K. From the TEM images we verified that the wüstite phase is formed on the surface of magnetite nanoparticles. Therefore, we showed that the wüstite phase and oleic acid surfactant prevent the magnetite nanoparticles from further oxidation. The shift of hystereis loops observed in the field-cooled samples was ascribed to exchange interaction between the wüstite and magnetite phases. The AC susceptibility showed characteristic peaks of magnetite wall domains, this result indicated that a fraction of particles are multidomain. The samples were submitted to an AC magnetic field and we observed an increase in temperature of e 11º C and 53º C for samples functionalized and bare, respectively. The combination of magnetic properties, the ability to release heat in presence of an AC field, and the stability of particles in aqueous suspension suggest that these samples are good candidates for magnetic hyperthermia.

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  • CRISLANE DE SOUZA SANTOS
  • A Equação de Raychaudhuri e o Caráter Não Atrativo da Gravidade f(R)  

  • Orientador : JANILO SANTOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDÉSIO MIGUEL BARBOZA JÚNIOR
  • JAILSON SOUZA DE ALCANIZ
  • JANILO SANTOS
  • RAIMUNDO SILVA JUNIOR
  • RICCARDO STURANI
  • Data: 24/03/2017

  • Mostrar Resumo
  • A evidência observacional da expansão acelerada do Universo tem sido a principal razão para uma revisão da evolução cosmológica como previsto pela Relatividade Geral (RG). Atualmente existe duas principais abordagens para resolver este problema: pela introdução nas equações de Einstein de um termo o qual representa um novo tipo de fluido (a chamada energia escura) possuindo características exóticas ou pela modificação da teoria de gravitação. Nesta tese nós focamos na segunda abordagem, particularmente, as teorias conhecidas como teorias f (R) de gravidade as quais têm recebido muita atenção nos últimos anos. Neste contexto, a equação de Raychaudhuri permite examinar a estrutura do espaço-tempo como um todo sem soluções específicas das equações de Einstein, desempenhando assim um papel central para a compreensão da atração gravitacional em Astrofísica e Cosmologia. Na teoria da Relatividade Geral sem uma constante cosmológica, uma contribuição não-positiva da geometria do espaço-tempo a equação de Raychaudhuri é usualmente interpretada como a manifestação do caráter atrativo da gravidade. Neste caso, condições de energia específicas - de fato a condição de energia forte - deve ser assumida, a fim de garantir o carácter atrativo. No contexto das teorias f(R) de gravidade, no entanto, mesmo assumindo as condições de energia padrões pode-se ter uma contribuição positiva para a equação de Raychaudhuri. Além de nos fornecer uma maneira simples de explicar a observada expansão acelerada do Universo, este fato abre a possibilidade de um caráter repulsivo deste tipo de gravidade. Nesta tese nós abordamos o carácter atrativo/não-atrativo da gravidade f(R) à luz da equação de Raychaudhuri e fazemos uso da condição de energia forte, juntamente com estimativas recentes dos parâmetros cosmográficos, para colocar limites em uma classe paradigmática de teorias f(R) de gravidade.


  • Mostrar Abstract
  • The observational evidence of the accelerated expansion of the Universe has been the main reason for a revision of the cosmological evolution as predicted by General Relativity (GR). Currently there are two main approaches to solving this problem: by introducing in the Einstein’s equations a term which represent a new kind of fluid (the so-called dark energy) possessing exotic features or by the modification of the gravitation theory. In this thesis we focus on the second approach, particularly the theories know as f(R) theories of gravity, which have received many attention in the last years. In this framework, the Raychaudhuri equation makes possible to examine the whole of spacetime structures without specific solutions of Einstein’s equations, playing so a central role to the understanding of gravitational attraction in Astrophysics and Cosmology. In the general relativity theory of gravity without a cosmological constant, a non-positive contribution from the spacetime to Raychaudhuri’s equation is usually interpreted as manifestation of the attractive character of gravity. In this case, particular energy conditions - indeed the strong energy condition - must be assumed in order to guarantee this attractive character. In the context of f(R) theories of gravity however, even assuming the standard energy conditions we may have a positive contribution to Raychaudhuri’s equation. Besides giving us a simple way to explain the observed accelerated expansion of the Universe, this fact opens the possibility of a repulsive character of this kind of gravity. In this thesis we address the attractive/non-attractive character of f(R) theories of gravity at the light of Raychaudhuri’s equation and make use of the strong energy condition, jointly with recente estimated values for the cosmographic parameters, in order to put bounds on a paradigmatic class of f(R) theories of gravity. 

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  • CARLENE PAULA SILVA DE FARIAS
  • Título do trabalho:  Ordens Concorrentes no URu2Si2: do Magnetismo aos Líquidos de Spin.

  • Orientador : ALVARO FERRAZ FILHO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALVARO FERRAZ FILHO
  • RODRIGO GONCALVES PEREIRA
  • TOMMASO MACRI
  • PASCOAL PAGLIUSO
  • SERGIO GARCIA MAGALHÃES
  • Data: 10/04/2017

  • Mostrar Resumo
  • O objetivo central desta tese é investigar as fases ordenadas em competição no composto de férmion pesado metálico URu2Si2, que apresenta uma rede tetragonal  de corpo centrado, mais conhecida como rede BCT. Primeiramente apresentamos um estudo sobre a competição entre as fases antiferromagnéticas (AF) e líquidos de spin (LS). No caso antiferromagnético, a análise é baseada na teoria das ondas de spin. Enquanto que para os líquidos de spin, nós usamos a representação dos líquidos de spin algébricos. Em seguida, nós apresentamos uma teoria efetiva para explicar o espalhamento Raman nessas fases específicas. Por fim, nós fornecemos  uma conexão com entre os resultados desse trabalho e a fase de ordem escondida do URu2Si2.


  • Mostrar Abstract
  • The main objective of this thesis is to investigate the competing ordered phases in the metallic heavy fermion compound URu2Si2,  which displays a body-centered tetragonal lattice. We first provide a study case of the competition between antiferromagnetic (AF) and spin liquid (SL) phases. The antiferromagnetic state is study with spin-wave theory. Whereas the spin liquid analysis is carry out in an algebraic spin liquid representation. In the second part, we describe an effective theory for Raman scattering experiments at these particularly phases. We provide insight about the hidden order phase displayed by the heavy fermion compound URu2 Si2 .

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  • FRANCISCO JÂNIO CAVALCANTE
  • Evolução do índice de freio magnético para estrelas do tipo solar.

  • Orientador : DANIEL BRITO DE FREITAS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DANIEL BRITO DE FREITAS
  • BRUNO LEONARDO CANTO MARTINS
  • JOSE RENAN DE MEDEIROS
  • EDUARDO JANOT PACHECO
  • MACKSON MATHEUS FRANÇA NEPOMUCENO
  • Data: 26/05/2017

  • Mostrar Resumo
  • O presente trabalho é baseado nos efeitos do freio magnético para a evolução da perda de momento
    angular e, consequentemente, a relação entre rotação estelar e idade. Em geral, essa taxa de perda
    definida por dJ/dt depende da velocidade angular Ω na forma dJ/dt ∝ Ω^{q}, onde q é um
    parâmetro da mecânica estatística não-extensiva. No contexto da rotação estelar, esse parâmetro
    está diretamente relacionado com o índice de freio. Para q igual à unidade, o cenário de saturação
    do campo magnético é recuperado. Tal abordagem foi proposta e investigada por de Freitas e De
    Medeiros para estrelas de campo não saturadas. Nesta tese, propomos uma nova abordagem não-
    extensiva para a evolução da rotação estelar com base no modelo Reiners e Mohanty.
    Desenvolvemos uma versão não-extensiva do torque de Reiners e Mohanty, e comparamos com o
    modelo proposto por de Freitas e De Medeiros, usando uma amostra de velocidade (v seni) para
    ∼16000 estrelas F e G de campo. Como resultado, mostramos que os modelos de Kawaler e
    Reiners-Mohanty exibem fortes discrepâncias em relação ao domínio de validade do índice
    entrópico q. Essas discrepâncias são principalmente devido à sensibilidade do raio estelar. Os
    nossos resultados também mostraram que o modelo de Kawaler modificado é consistente dentro
    de um amplo alcance de massa, enquanto o modelo Reiners e Mohanty é restrito a massas menores
    do que estrelas do tipo G6.
    Nós também dedicamos parte desta tese para estudar o comportamento evolutivo do índice de
    freio magnético para estrelas fora da sequência principal. Nessa abordagem, consideramos que o
    índice de freio sofre uma variação ao longo da evolução da estrela, ou seja, não é uma constante,
    mas depende do efeito de dI/dt. Assim, justificamos o fato de as estrelas gigantes do tipo G serem
    regidas pela mesma lei de Skumanich. Todavia, deve ser corrigida de um fator. Nesta tese,
    mostramos que esse fator é devido a não-conservação do volume da estrela, que se torna mais
    evidente em estágios evolutivos mais tardios, como é o caso das gigantes. Constatamos que o efeito
    de dI/dt é melhor considerando que o volume da estrela não é conservado.


  • Mostrar Abstract
  • The present work is based on the effects of the magnetic braking for the evolution of the loss of
    angular momentum and, consequently, the relation between stellar rotation and age. In general, this
    rate of loss defined by dJ/dt depends on the angular velocity Ω in the form dJ/dt ∝ Ω^{q}, where
    q is a parameter of the non-extensive statistical mechanics. In the context of stellar rotation, this
    parameter is directly related to the braking index. For q equal to the unit, the magnetic field
    saturation scenario is recovered. Such an approach was proposed and investigated by de Freitas
    and De Medeiros for unsaturated field stars. In this thesis, we propose a new non-extensive
    approach to the evolution of stellar rotation based on the Reiners and Mohanty model. We
    developed a non-extensive version of the Reiners and Mohanty torque, and compared with the
    model proposed by de Freitas and De Medeiros, using a velocity sample (v seni) for ~16000 stars
    F and G field. As a result, we show that the Kawaler and Reiners-Mohanty models exhibit strong
    discrepancies in relation to the domain of validity of the entropic index q. These discrepancies are
    mainly due to the sensitivity of the stellar radius. Our results also showed that the modified Kawaler
    model is consistent within a wide mass range, while the Reiners and Mohanty model is restricted
    to masses smaller than G6 stars.
    We also devoted part of this thesis to studying the evolutionary behavior of the magnetic braking
    index for stars outside the main sequence. In this approach, we consider that the brake index
    undergoes a variation along the evolution of the star, that is, it is not a constant, but depends on the
    effect of dI /dt. Thus, we justify the fact that G-type giant stars are governed by the same Skumanich
    law. However, they must be corrected by one factor. In this thesis, we show that this factor is due
    to non-conservation of the volume of the star, which becomes more evident in later evolutionary
    stages, as is the case of the giants. We found that the dI/dt effect is best considering that the star
    volume is not conserved.

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  • SUZANA ARAÚJO BARBOSA
  • Estudo das Propriedades Magnéticas e Estruturais dos Sistemas Nanoestruturados de Ni-Cu e Haleto CuCl

  • Orientador : MARCO ANTONIO MORALES TORRES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MARCO ANTONIO MORALES TORRES
  • JOSE HUMBERTO DE ARAUJO
  • SUZANA NOBREGA DE MEDEIROS
  • JOSE ALZAMIR PEREIRA DA COSTA
  • JOSÉ ANTONIO HUAMANÍ COAQUIRA
  • Data: 28/08/2017

  • Mostrar Resumo
  • Neste trabalho apresenta-se um estudo, de cunho experimental, de nanopartículas cristalinas não agregadas e monodispersas de três sistemas a base de Ni e/ou Cu, produzidas a partir do método sol-gel e com o auxílio do polímero quitosana. O primeiro sistema é um nanocompósito com diâmetro médio de 9-27 nm. As amostras contêm principalmente a fase de Ni e as fases α e β do hidreto de níquel (NiH). A fase α-NiH apresentou uma contribuição magnética significativa para T<50 K, e os hidretos mostraram-se quimicamente estáveis ao longo de vários meses. O segundo sistema tem fase única e referente ao semicondutor iônico Cu(I)Cl com partículas esféricas de diâmetro médio de 9 nm. O terceiro sistema consiste na solução sólida de átomos de Ni e Cu, e suas amostras contêm várias fases de ligas de NixCu(1-x) para 0,50<x<0,92, com diâmetros médios na faixa de 11-90 nm. Os resultados de microscopia eletrônica de transmissão sugerem que as fases ricas em Cu estão dispostas nos contornos das partículas, enquanto os centros das mesmas parecem ser ricos em Ni. Nas medidas magnéticas para 300<T<800 K percebeu-se mudanças na magnetização relacionadas com as transições magnéticas das ligas com 75<x<92. Para temperaturas abaixo da transição de Curie (Tc) da liga Ni92Cu8 foi verificado um aumento do sinal magnético devido à fase de Hopkinson. Já para T>Tc foi observada a formação da fase de Griffiths, a qual é devida a clusters de Ni que se encontram dispersos num ambiente rico em Cu. Os parâmetros críticos obtidos para esta fase estão de acordo com a literatura. As análises das curvas de histerese revelam uma constante de anisotropia magnetocristalina efetiva (Keff) maior que a constante K1 do Ni puro e esse resultado foi atribuído a contribuições de anisotropia de superfície. A fase de Griffiths e o valor aumentado de Keff devem ter sua origem nas fases ricas em Cu, na periferia das nanopartículas. Experimentos de aquecimento das amostras em presença de campo magnético AC mostraram taxas de absorção específicas com valores crescentes de acordo com o teor de Ni. A máxima variação de temperatura ocorreu em 200 s, indicando que tais ligas podem ser usadas em hipertermia magnética para o tratamento de cânceres.


  • Mostrar Abstract
  • The aim of this work is to synthesize and study crystalline, non-aggregated and monodispersed nanoparticles of three systems containing Ni and/or Cu. The samples were prepared through the sol-gel method assisted by chitosan polymer. The first system is a nanocomposite with average particle size of 9-27 nm. The phases are mainly Ni, α-NiH and β-NiH. The α-NiH phase showed a significant magnetic contribution at temperatures below 50 and the hydrides were chemically stable when stored in air along several months. The second system is an ionic semiconductor of Cu(I)Cl with spherical particles and with average diameter of 9 nm. The third system consists of the solid solution of Ni and Cu atoms, and these samples are a mixing of NixCu(1-x) (0,50<x<0,92) alloys with average particle sizes in the range of 11-90 nm. The transmission electron microscopy images seems to reveal Cu rich alloy phases near to the particles surface, and Ni rich alloys located at the center. Magnetic measurements as a function of temperature in the range of 300-800 K showed evidences of magnetic transitions related to alloys with 75<x<92. For temperatures below Tc of the Ni92Cu8 alloy, it was observed a magnetic signal due to the Hopkinson phase. For T>Tc we noticed a feature related to the Griffiths phase which is due to Ni clusters dispersed in the Cu rich alloy phase. The critical parameters for this phase are in close agreement with the literature. The analysis of the hysteresis curves revealed an enhancement of the magnetocrystalline anisotropy constant (Keff) and this result was ascribed to the development of a surface magnetic anisotropy. The Griffiths phase and the Keff effect seem to be related the Cu rich alloy phase, which may be located at the nanoparticles surface. Experiments in samples subjected to AC magnetic field showed absorption specific rates with increasing values in agreement with the whole Ni content of the samples. The maximum variation of temperatures occurred for intervals of 200 s, indicating that these samples have potential for use in magneto hyperthermia in the treatment of tumors.

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  • THIAGO CRISOSTOMO CARLOS NUNES
  • Papel da Dimensionalidade no Modelo de Qualidade: Conexões com a Mecânica Estatística não Extensiva

  • Orientador : LUCIANO RODRIGUES DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANTONIO DE MACEDO FILHO
  • DANIEL JUDSON BEZERRA SOARES
  • JOAO MEDEIROS DE ARAUJO
  • LUCIANO RODRIGUES DA SILVA
  • RAIMUNDO SILVA JUNIOR
  • SAMURAÍ GOMES DE AGUIAR BRITO
  • Data: 08/09/2017

  • Mostrar Resumo
  • Redes sem escala são bastante populares hoje em dia, uma vez que muitos sistemas estão bem representados por tais estruturas. Para estudar esses sistemas, foram propostos vários modelos. No entanto, a maioria deles não levam em conta a distância euclidiana nó à nó, ou seja, a distância geográfica. Em redes reais, a distância entre os sítios pode ser muito relevante, por exemplo, os casos em que se pretende minimizar custos. Neste cenário estudamos o papel da dimensionalidade d no Modelo de Bianconi-Barabási com um crescimento de ligação preferencial envolvendo distâncias euclidianas. A ligação preferencial neste modelo segue a regra Π_i∝ η_i k_i/r_ij^(α_A )  (1≤i≤j;α_A  ≥ 0), onde η_i caracteriza o fitness do i-ésimo sítio e é escolhido aleatoriamente dentro do intervalo (0, 1]. Verificamos que a distribuição de grau P(k) para as dimensões d = 1, 2, 3, 4 são bem ajustadas por P(k)∝e_q^(k/κ), onde e_q^(k/κ) é a função q-exponencial que surge naturalmente da Mecânica Estatística não-extensiva. Determinamos o índice q e κ como funções das quantidades α_A e d e verificamos numericamente se ambos apresentam um comportamento universal em relação à variável α_A/d. O mesmo comportamento também foi exibido pelo expoente dinâmico 𝛽 que caracteriza a taxa de ligações de um determinado sítio.


  • Mostrar Abstract
  • Scale-free networks are quite popular nowadays since many systems are well represented by such structures. In order to study these systems, several models were proposed. However, most of them do not take into account the node-to-node Euclidean distance, i.e., the geographical distance. In real networks, the distance between sites can be very relevant, e.g., those cases where it is intended to minimize costs. Within this scenario we studied the role of dimensionality d in the Bianconi-Barabási model with a preferential attachment growth involving Euclidean distances. The preferential attachment in this model follows the rule , where  characterizes the fitness of the i-th site and is randomly chosen within the (0, 1] interval. We verified that the degree distribution P(k) for dimensions d = 1,2,3, 4 are well fitted by ,   is the q-exponential function naturally emerging within nonextensive statistical mechanics. We determine the index q and  as functions of the quantities and d, and numerically verify that both present a universal behavior with respect to the scaled variable  The same behavior also has been displayed by the dynamical 𝛽 exponent which characterizes the steadily growing number of links of a given site.

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  • CRISTÓVÃO PORCIANO DO NASCIMENTO JÚNIOR
  • Síntese, Caracterização estrutural e dielétrica do niobato de ferro.

  • Orientador : SUZANA NOBREGA DE MEDEIROS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLOS CHESMAN DE ARAUJO FEITOSA
  • SERGIO ANDRÉ FONTES AZEVEDO
  • SUZANA NOBREGA DE MEDEIROS
  • TIBERIO MAGNO DE LIMA ALVES
  • UILAME UMBELINO GOMES
  • Data: 14/09/2017

  • Mostrar Resumo
  • O niobato de ferro (FeNbO4) tem sido aplicado como fotoânodo em conversores de energia solar, sensores a gás, tecnologias catalíticas, fotodectoras e dispositivos eletrônicos. No entanto, as descrições de suas propriedades dielétricas ainda são muito escassas. Foi preparado três tipos de amostras a partir da moagem de alta energia (24h, 48h e 72h) dos precursores de: Nb2O5, α-Fe e H2O. Depois do processo de moagem, os pós resultantes da moagem passaram pelo processo de calcinação por 4 horas a 1300ºC. O tempo de calcinação foi o mesmo para todas. Todas essas amostras passaram pela caracterização dielétrica, mas antes elas foram prensadas a 1570 Kgf e sinterizadas à 1000_C por 24 horas. As caracterizações estruturais das amostras foram realizadas através da difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura e fluorescência de raios X. Os resultados revelaram que a amostra moída por 24h tem 94,48 % de FeNbO4 e 5,52 % de Fe2O3, para 48h tem 97,82 % de FeNbO4 e 2,18 % de Fe2O3, para 72h tem 93,68 % de FeNbO4 e 6,32 % de Fe2O3. As propriedades dielétricas foram analisadas através das curvas características I-V e da permissividade dielétrica complexa com relação a frequência. As curvas características obtidas mostraram um comportamento semelhante a dispositivos eletrônicos semicondutores, pertencente a família dos tiristores. O nosso estudo trata de uma nova rota de síntese para obtenção do niobato de ferro. Os resultados indicam que as amostras têm grande potencial para aplicação em dispositivos eletrônicos.


  • Mostrar Abstract
  • Iron niobate (FeNbO4) has been applied to the photodiode in solar energy converters,
    gas sensors, photo detectors, and electronic devices. However, a full description of your
    dielectric properties is still scarceness so. By using a high energy mill, was prepared three
    kinds of samples (24, 48 and 72 hours) of precursors. After milling process, the resultant
    ponders were to calcinate for precisely 4 hours and in a temperature of 1 300 celsius.
    We used a hydraulic press about 1570 Kgf to produce samples. Next, samples were calcinated during a time considered the same for all of them and underwent to dielectric
    characterization. In the way to characterize the samples, the formers were submitted to
    X rays, scanning electronic microscopy and X rays uorescence. Results have been shown
    that samples milling by 24 hours, has 94.48% of FeNbO4 and 5.52% of Fe2O3, by 48h
    has 97.82% of FeNbO4 and 2,18% de Fe2O3, and by 72h 93,68% of FeNbO4 and 6.32% of
    Fe2O3. Dielectric properties were analyzed through I-V characteristic curves and complex
    dialectic permitivity against frequency. Characteristic curves exhibited semiconductors
    electronic devices behave like thyristor class. Furthermore, actual work constitutes a fully
    new route to sintering iron niobate. Results still indicated the samples have potential
    application in the electronic devices.

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  • NEYMAR PEREIRA DA COSTA
  • PROPRIEDADES TERMOELÉTRICAS DE FILMES NANOMÉTRICOS DE LIGAS DE TELURIO SELENIO E ANTIMONIO PRODUZIDOS POR MAGNETRON SPUTTERING DC.

  • Orientador : CARLOS CHESMAN DE ARAUJO FEITOSA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALEXANDRE BARBOSA DE OLIVEIRA
  • CARLOS CHESMAN DE ARAUJO FEITOSA
  • CHARLIE SALVADOR GONCALVES
  • CLÁUDIO BENEDITO SILVA FURTADO
  • SUZANA NOBREGA DE MEDEIROS
  • Data: 14/09/2017

  • Mostrar Resumo
  • A presente tese traz um método de produção de alvos semicondutores cujo material é proveniente de módulos termoelétricos comerciais. Os alvos têm a finalidade e foram utilizados em sistema magnetron sputtering. Os materiais que compõem os alvos são ligas ternárias semicondutoras, uma de telureto de bismuto e antimônio, que se caracteriza como tipo P e a outra ligada é um seleneto de bismuto e telúrio, cuja composição o caracteriza como tipo N. Estas ligas dos sistemas Bi2Te3-ySey e Bi2-xSbxTe3 apresentam propriedades termoelétricas de alto desempenho dentro da faixa de temperatura entorno da ambiente. A partir desses alvos, foram produzidos filmes termoelétricos de espessura nanométrica, em dois lotes, cujas amostras foram submetidas a tratamentos térmicos após sua produção. Foram investigadas as propriedades termoelétricas dos filmes, à temperatura ambiente, no sistema de medidas de propriedades físicas, o PPMS. Para isso foi utilizado a opção de transporte térmico TTO, o qual possibilita a aquisição de dados de grandezas físicas como o coeficiente Seebeck α, a condutividade térmica κ e a resistividade elétrica ρ. Com essas grandezas reunidas, foi calculado o Fator de Potência e a Figura de Mérito que é um fator adimensional que determina o quanto o material é promissor para aplicações em conversão de energia e refrigeração termoelétrica. Medidas de voltagem por corrente pelo método quatro pontas colinear, foram realizadas e mostraram um indicativo de utilização para o semicondutor tipo P como sensor de chaveamento térmico. Uma importante perspectiva é o desenvolvimento de um substrato, utilizando os filmes como termoelementos planares e assim, funcionar como dispositivo termoelétrico, capaz de promover gradientes térmicos em aplicações a outros sistemas como os magneto galvanométricos.


  • Mostrar Abstract
  • The present thesis discusses a semiconductor target production method whose material is obtained from commercial thermoelectric modules. The targets are used in a magnetron sputtering system. The materials consist of two semiconductor ternary alloys, one made of bismuth telluride and antimony, characterized as type P and the other of bismuth selenide and telluride, characterized as type N. These alloys of Bi2Te3-ySey and Bi2-xSbxTe3 systems exhibit high-performance thermoelectric properties within an ambient temperature range. Based on these data, thermoelectric films of nanometric thickness were produced in two batches, whose samples were submitted to post-production thermal treatments. We investigated the thermoelectric properties of films, at ambient temperature in the physical property measurement system (PPMS). To that end, the thermal transport option (TTO), which makes it possible to acquire data on physical quantities such as Seebeck coefficient α, thermal conductivity κ and electrical resistivity ρ, was applied. These quantities were used to calculate the power factor and figure of merit, which is an adimensional factor that determines how promising the material is for energy conversion and thermoelectric refrigeration applications. Measures of voltage current using the four-point collinear method showed that the type P semiconductor can be used as a thermal keying sensor. An important perspective is the development of a substrate, using films as planar thermoelements, thereby functioning as a thermoelectric device capable of promoting thermal gradients in applications for other systems such as magnetic-galvanometric.

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  • SILAS SARMENTO PEDROSA
  • Efeitos dipolares sobre fases magnéticas de aglomerados superparamagnéticos

  • Orientador : ARTUR DA SILVA CARRICO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANA LUCIA DANTAS
  • ARTUR DA SILVA CARRICO
  • GUSTAVO DE OLIVEIRA GURGEL REBOUCAS
  • JOSE HUMBERTO DE ARAUJO
  • SUZANA NOBREGA DE MEDEIROS
  • Data: 15/09/2017

  • Mostrar Resumo
  • Há presentemente grande interesse de pesquisa em aglomerados de nanopartículas superparamagnéticas, devido em parte à alta demanda para aplicações biomédicas, e ao mesmo tempo ao grande interesse, do ponto de vista fundamental, em novas fases magnéticas. A suscetibilidade magnética inicial e o campo de fuga, são fatores essenciais para otimização de sistemas para aplicações biomédicas. Há, ao mesmo tempo, grande interesse em confirmar a existência de ferromagnetismo dipolar, em sistemas onde a energia de troca não é fator dominante. Desenvolvemos um estudo teórico do impacto da interação dipolar sobre as fases magnéticas de nanopartículas superparamagnéticas, confinadas em aglomerados esféricos e elipsoidais. Consideramos nanopartículas de Fe3O4 com tamanhos no intervalo de 9 nm a 12 nm, arranjadas com densidade uniforme em aglomerados de tamanho da ordem de centenas de nanômetros. Mostramos que as fases magnéticas, e a suscetibilidade inicial, são controladas pela interação dipolar, e que a topologia do arranjo de nanopartículas, o tamanho das nanopartículas e a densidade de empacotamento são fatores que controlam as propriedades magnéticas. Mostramos que a interação dipolar pode estabilizar fases magnéticas clássicas, conhecidas apenas para sistemas com alto conteúdo de energia de troca e de anisotropia. Além disso, as fases magnéticas em remanência têm uma característica peculiar: a média térmica do momento de cada nanopartícula pode se aproximar do valor de saturação, mantendo o aglomerado superparamagnético. Aglomerados elipsoidais de alta excentricidade são os sistemas de escolha para aplicações biomédicas porque podem exibir expressivo aumento de suscetibilidade magnética, mantendo um campo de fuga de baixa intensidade em remanência. O modelo teórico reproduz satisfatoriamente resultados experimentais de aglomerados esféricos de Fe3O4, e de sistemas de partículas de Fe e Co de baixa dimensionalidade.


  • Mostrar Abstract
  • Superparamagnetic nanoparticles clusters are currently driving considerable research attention. The interest stems from chances of designing systems with promising potential for technological applications, and from the fundamental viewpoint, tailoring new magnetic phases. The initial magnetic susceptibility and the stray field, at remanence, are key features for the optimization of magnetic systems for biomedical applications. Also, the existence of dipolar ferromagnetism, in the absence of exchange energy, has been one of the focus of magnetism for decades. We report a theoretical discussion of the impact of the dipolar interactions on the magnetic phases of superparamagnetic nanoparticles confined in spherical and ellipsoidal clusters. We consider Fe3O4 nanoparticles, with size ranging from 9nm to 12nm, arranged with uniform density in hundreds nanometer size volumes. We show that the magnetic phases, and the initial susceptibility, are controlled by the dipolar interaction. Also, the topological nanoparticle arrangement, the nanoparticle size, and the packing density, are key features. We show that the dipolar interaction alone may stabilize classical magnetic phases, well known for systems with large content of exchange and anisotropy energies. In addition, we have found that at remanence the nanoparticles clusters magnetic phase have a unique property. The dipolar energy leads to thermal stabilization of the individual nanoparticles moments. Large nanoparticles densities may allow nearly full thermal value of the nanoparticles magnetic moments. Despite this, the nanoparticles cluster is superparamagnetic, with a rather small stray field at remanence, as required for biomedical safety. Nanoparticle clustering in large eccentricity ellipsoidal volumes are promising systems for both low field and large field biomedical applications. For low field applications, there is a large increase in the initial susceptibility, with enhancement in the efficacy of vector targeting and also for hyperthermia absorption rate. For high field applications, the enhancement of the stray is much stronger than that for spherical clusters. Our theoretical model reproduces typical properties of Fe3O4 nanoparticles spherical clusters, as well as intriguing results for Fe and Co quasi-one-dimensional systems.

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  • FRANCYS ANTHONY DA SILVA
  • Rotação e Atividade de Estrelas F,G, e K observadas pelos satelites CoRoT e KEPLER

  • Orientador : JOSE DIAS DO NASCIMENTO JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOSE DIAS DO NASCIMENTO JUNIOR
  • MATTHIEU SEBASTIEN CASTRO
  • FRÉDÉRIC BAUDIN
  • MARCELO EMÍLIO
  • MARIA CRISTINA DE ASSIS RABELLO SOARES
  • Data: 01/12/2017

  • Mostrar Resumo
  • A questão de quão singular o Sol aparenta ser quando o comparamos com uma  classe de estrelas de tipo solar, em termos da sua atividade e rotação, tem  sido objeto de uma intensa investigação nas últimas três décadas. Recentemente, os telescópios espaciais CoRoT e Kepler observaram inúmeras estrelas (163 mil estrelas com o CoRoT e 400 mil estrelas com o Kepler) com uma riqueza e precisão sem precedentes, nos dando a oportunidade de estudar a rotação e a variabilidade estelar com base em curvas de luz para milhares de estrelas de tipo solar (de tipos F, G e K).  As curvas de luz para esta classe de estrelas geralmente mostram flutuações devido à modulação rotacional originadas por características magnéticas (manchas e/ou fáculas) na superfície de uma estrela, como também depende do período do ciclo magnético. Nesta Tese, apresentamos medidas do período de rotação de uma grande amostra de estrelas que encontram-se na vizinhança solar e que foram  observadas pelos satélites CoRoT e Kepler. Os períodos de rotação foram detectados unificando as  técnicas de função de autocorrelação, Lomb-Scargle e wavelet.  Identificamos também, um conjunto de estrelas análogas e gêmeas solares da missão Kepler, de onde derivamos seus estados evolutivos, períodos  de rotação e idades usando a girocronologia. Já para a atividade estelar utilizamos um  proxy da modulação da curva de luz como indicativo.  Com base na física solar, comparamos  a variabilidade temporal da irradiância solar total (TSI) com a variação do período de rotação solar ao longo de um ciclo solar. Utilizamos esta analise na interpretação da variabilidade das curvas de luz dos  satélites CoRoT e Kepler para tentar conectar as estruturas responsáveis pela evolução intrínseca modulação das curvas de luz, bem como determinar o impacto do ciclo solar nas medidas do período de rotação para as estrelas do tipo F, G e K.


  • Mostrar Abstract
  • The question of how typical the Sun is within the class of solar-type stars,  in terms of activity and rotation has been the subject of active investigation over the past three decades. Recently, the CoRoT and Kepler space telescope observed  Thousand of stars (163 thousands for CoRoT and 400 thousand for Kepler) with an unprecedented richness and precision providing an opportunity to study the rotation and variability of solar-type stars (F, G and K) based on light curves . Light curves of those solar-type stars often show fluctuations due to rotational modulation by magnetic features (starspots and faculae) on stellar surfaces, and this is also dependent of the magnetic cycle period. In this Thesis, we are presenting rotation period measurements of a large sample of field stars in the solar neighbourhood, observed by CoRoT  and KEPLER satellites.  Rotation periods was measured from an unified technique  analysis composed by autocorrelation function, Lomb Scargle periodogram  and wavelet.  We also identified a sample of solar twins and analogs observed by the Kepler mission from which we determined their evolutionary status, rotation period and age from gyrochronology.  For the rotation activity we used a proxy based on the light curve modulation.  To interpret our results concerning the rotation measurements, based on solar physics, we compared the temporal variability of total solar irradiance (TSI) and the solar rotation period along a solar cycle. We used this interpretation with the variability of the CoRoT and Kepler light curves  to undertand  the connection of  the structures responsible for the intrinsic evolution and the light curve  modulation, as well as to determine the impact of the solar cycle on the measurements of the rotation period for F, G and K type stars.

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  • HUMBERTO SCALCO GIMENES
  • Modelo Lambda-CDM com matéria escura dissipativa não-extensiva

  • Orientador : RAIMUNDO SILVA JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FABIO CABRAL CARVALHO
  • JOAO MEDEIROS DE ARAUJO
  • MADRAS VISWANATHAN GANDHI MOHAN
  • MATTHIEU SEBASTIEN CASTRO
  • Maria Aldinez Dantas
  • RAIMUNDO SILVA JUNIOR
  • Data: 27/12/2017

  • Mostrar Resumo
  • Muitos modelos em cosmologia tipicamente supõe uma viscosidade padrão. Nesta tese, nós estudamos uma interpretação alternativa para a origem da viscosidade volumar. Usando estatística não-aditiva proposta por Tsallis, propomos uma componente de viscosidade volumar que só pode existir por um efeito não-extensivo através da correspondência não-extensiva/dissipativa (NexDC). Consideramos o modelo Lambda-CDM para um universo plano com uma componente de matéria escura dissipativa não-extensiva, seguindo a teoria de Eckart para a viscosidade volumar, sem nenhuma abordagem perturbativa. Com o intuito de analisar vínculos cosmológicos, foi usado uma das mais recentes observações de Supernova tipo Ia, oscilações acústicas de bárions e radiação cósmica de fundo. É mostrado que somente existe efeito viscoso em um cenário com 2 sigma de confiança.


  • Mostrar Abstract
  • Many models in cosmology typically assume the standard bulk viscosity. On this thesis, we study an alternative interpretation for the origin of the bulk viscosity. Using nonadditive statistics proposed by Tsallis, we propose a bulk viscosity component that can only exist by a nonextensive effect through the nonextensive/dissipative correspondence (NexDC). We consider the LambdaCDM model for a flat universe with a dissipative nonextensive viscous dark matter component, following the Eckart theory of bulk viscosity, without any perturbative approach. In order to analyse cosmological constraints, we use one of the most recent observations of Type Ia Supernova, baryon acoustic oscillations and cosmic microwave background data. It's shown that only exists viscous effect in 2 sigma confidence level scenarios.

2016
Dissertações
1
  • IVANDSON PRAEIRO DE SOUSA
  • Modelos de Dímeros em Redes Planares Mistas

  • Orientador : FRANCISCO ALEXANDRE DA COSTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FRANCISCO ALEXANDRE DA COSTA
  • JOAO MEDEIROS DE ARAUJO
  • IDALMIR DE SOUZA QUEIROZ JÚNIOR
  • Data: 29/02/2016

  • Mostrar Resumo
  • Neste trabalho apresentamos soluções para modelos de dimeros em redes planares obtidas através do método combinatório fazendo uso de pfaffianas. Em particular foram determinadas as energias livres para redes redes 4-6, 3-6 e 3-4. Além da energia livre em cada caso, também foram calculadas a liberdade molecular e a entropia no limite de altas temperaturas. Foram tratadas de três tipos  diferentes de redes 4-6, dois dos quais apresentaram transições de fases. Mostramos também dois tipos de redes 3-6, que possuem um comportamento crítico parecido com o das redes 4-6 discutidos neste trabalho. A rede 3-4 é geometricamente semelhante à rede triangular, porém apresentando um comportamento crítico diferente. Em todos os casos, investigamos numericamente o comportamento da energia livre e suas duas primeiras  derivadas, com a finalidade de compreender melhor o comportamento termodinâmico do sistema.  Também revisamos nessa dissertação resultados já obtidos na literatura para as redes retangular,  hexagonal, triangular e para a rede 4-8, usando a abordagem combinatorial das pfaffianas.


  • Mostrar Abstract
  • In this study we present solutions for dimer models in mixed planar lattices, obtained from
    combinatorial method. In this method the partition function is obtained from the pfaffian
    associated with the problem. Particularly, in the thermodynamic limit, the free energy
    densities for 4-6, 3-6 and 3-4 lattices were determined. Besides the determination of the
    free energy for each case, we also computed the molecular freedom and the density of
    entropy in the high temperature limit. We considered three types of distinct 4-6 lattices,
    in which two of them exhibit phase transition. We also discuss the solutions for two types
    of 3-6 lattices which exhibit critical behavior similar to the 4-6 lattices cases discussed in
    the present work. The 3-4 lattice is geometrically similar to the triangular lattice problem,
    but presents distinct critical behavior. In all cases, we study numerically the behavior
    of free energy density as well as the behavior of its first derivatives, in order to better
    understand the thermodynamic behavior of the corresponding system. We also revise
    some results already presented in literature for the square, hexagonal, triangular and the
    mixed 4-8 lattices, treated by the pfaffian combinatorial approach.

2
  • ÍCARO KENNEDY FRANCELINO MOURA
  • Testes cosmológicos aplicados a modelos de energia escura

  • Orientador : NILZA PIRES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • NILZA PIRES
  • RAIMUNDO SILVA JUNIOR
  • Maria Aldinez Dantas
  • Data: 02/03/2016

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  • Grandes esforços observacionais têm sido direcionados para investigar a natureza da chamada energia escura. Nesta dissertação derivamos vínculos sobre modelos de energia escura utilizando três diferentes observáveis: medidas da taxa de expansão H(z) (compiladas por Meng et al. em 2015);  módulo de distância de 580 Supernovas do Tipo Ia  (catálogo Union Compilation 2.1, 2011); e as observações do pico de oscilação de bárions (BAO) e a radiação cósmica de fundo (CMB) utilizando a chamada razão CMB/BAO, que relaciona 6 picos de BAO  (um pico determinado através dos dados do Survey 6dFGS, dois através do SDSS e três através do WiggleZ). A análise estatística utilizada foi o método do χ2 mínimo (marginalizado ou minimizado sobre h sempre que possível) para vincular os parâmetro cosmológicos: Ωm, ΩΛ, ω e δω0. Esses testes foram aplicados em duas parametrizações do parâmetro ω da equação de estado da energia escura, p=ωρ (aqui, p é a pressão e ρ é a densidade de energia da componente). Numa,  ω é considerado constante e menor que -1/3, conhecido como modelo XCDM; na outra parametrização, o parâmetro da equação de estado varia com o redshift, no qual o chamamos de Modelo GS. Esta última parametrização é baseada em argumentos que surgem da teoria da inflação cosmológica. Para efeitos de comparação também foi feita a análise do modelo ΛCDM. A comparação dos modelos cosmológicos com as diferentes observações leva a diferentes melhores ajustes. Assim, para classificar a viabilidade observacional dos diferentes modelos teóricos, utilizamos dois critérios de informação, ou seja, o critério de informação bayesiana (BIC) e o critério de informação Akaike (AIC). A ferramenta matriz de Fisher foi incorporada aos nossos testes para nos fornecer a incerteza dos parâmetros de cada modelo teórico. Verificamos que a complementariedade dos testes é necessária para não termos espaços paramétricos degenerados. Fazendo o processo de minimização encontramos, dentro da região de 1σ (68%), que para o Modelo XCDM os melhores ajustes dos parâmetros são Ωm=0,28±0,012 e ωX=-1,01±0,052. Enquanto que para o Modelo GS os melhores ajustes são Ωm=0,28±0,011 e δω0=0,00±0,059. E realizando uma marginalização encontramos, dentro da região de 1σ (68%), que para o Modelo XCDM os melhores ajustes dos parâmetros são Ωm=0,28±0,012 e ωX=-1,01±0,052. Enquanto que para o Modelo GS os melhores ajustes são Ωm=0,28±0,011 e δω0=0,00±0,059.


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  • Grandes esforços observacionais têm sido direcionados para investigar a natureza da chamada energia escura. Nesta dissertação derivamos vínculos sobre modelos de energia escura utilizando três diferentes observáveis: medidas da taxa de expansão H(z) (compiladas por Meng et al. em 2015);  módulo de distância de 580 Supernovas do Tipo Ia  (catálogo Union Compilation 2.1, 2011); e as observações do pico de oscilação de bárions (BAO) e a radiação cósmica de fundo (CMB) utilizando a chamada razão CMB/BAO, que relaciona 6 picos de BAO  (um pico determinado através dos dados do Survey 6dFGS, dois através do SDSS e três através do WiggleZ). A análise estatística utilizada foi o método do χ2 mínimo (marginalizado ou minimizado sobre h sempre que possível) para vincular os parâmetro cosmológicos: Ωm, ΩΛ, ω e δω0. Esses testes foram aplicados em duas parametrizações do parâmetro ω da equação de estado da energia escura, p=ωρ (aqui, p é a pressão e ρ é a densidade de energia da componente). Numa,  ω é considerado constante e menor que -1/3, conhecido como modelo XCDM; na outra parametrização, o parâmetro da equação de estado varia com o redshift, no qual o chamamos de Modelo GS. Esta última parametrização é baseada em argumentos que surgem da teoria da inflação cosmológica. Para efeitos de comparação também foi feita a análise do modelo ΛCDM. A comparação dos modelos cosmológicos com as diferentes observações leva a diferentes melhores ajustes. Assim, para classificar a viabilidade observacional dos diferentes modelos teóricos, utilizamos dois critérios de informação, ou seja, o critério de informação bayesiana (BIC) e o critério de informação Akaike (AIC). A ferramenta matriz de Fisher foi incorporada aos nossos testes para nos fornecer a incerteza dos parâmetros de cada modelo teórico. Verificamos que a complementariedade dos testes é necessária para não termos espaços paramétricos degenerados. Fazendo o processo de minimização encontramos, dentro da região de 1σ (68%), que para o Modelo XCDM os melhores ajustes dos parâmetros são Ωm=0,28±0,012 e ωX=-1,01±0,052. Enquanto que para o Modelo GS os melhores ajustes são Ωm=0,28±0,011 e δω0=0,00±0,059. E realizando uma marginalização encontramos, dentro da região de 1σ (68%), que para o Modelo XCDM os melhores ajustes dos parâmetros são Ωm=0,28±0,012 e ωX=-1,01±0,052. Enquanto que para o Modelo GS os melhores ajustes são Ωm=0,28±0,011 e δω0=0,00±0,059.

3
  • ISAAC DE MACÊDO FÉLIX
  • Transporte térmico em nanofitas de grafeno-nitreto de boro

  • Orientador : LUIZ FELIPE CAVALCANTI PEREIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDERSON LUIZ DA ROCHA BARBOSA
  • CLAUDIONOR GOMES BEZERRA
  • LUIZ FELIPE CAVALCANTI PEREIRA
  • SERGIO ANDRÉ FONTES AZEVEDO
  • Data: 29/03/2016

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  • A capacidade de manipular propriedades térmicas de super-redes pode ajudar na descoberta de materiais mais promissores para aplicações na nanotecnologia. Por meio de simulações de dinâmica molecular de não-equilíbrio, investigamos o transporte térmico em nanofitas BNC, revezando periodicamente quantidades equivalentes de grafeno e nitreto de boro ao longo do seu comprimento, nomeando de período de rede o tamanho de cada par de domínio (grafeno-nitreto de boro). Este trabalho revela que a condutividade térmica nessa super-rede varia não-monotonicamente com o períodos de rede, podendo dessa forma ser controlada de acordo com os domínios de grafeno e nitreto de boro. Isso possibilita identificar o período de rede que fornece a menor condução de calor nessa super-rede. Nesse sentido, para nanofitas com período de rede de 3,43 nm, registramos uma condutividade térmica de ~ 89 W/m·K. Este valor é muito menor do que o encontrado para grafeno e nitreto de boro isolados. O transporte térmico em nanofitas BNC é dominado por vibrações na sua rede cristalina (fônons). Associamos o comportamento não-monotônico da condutividade térmica dessa super-rede com o transporte térmico de fônons coerentes e incoerentes. Por meio da densidade de estados vibracionais (VDOS) e da dispersão de fônons, analisamos seu espectro vibracional.


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  • A capacidade de manipular propriedades térmicas de super-redes pode ajudar na descoberta de materiais mais promissores para aplicações na nanotecnologia. Por meio de simulações de dinâmica molecular de não-equilíbrio, investigamos o transporte térmico em nanofitas BNC, revezando periodicamente quantidades equivalentes de grafeno e nitreto de boro ao longo do seu comprimento, nomeando de período de rede o tamanho de cada par de domínio (grafeno-nitreto de boro). Este trabalho revela que a condutividade térmica nessa super-rede varia não-monotonicamente com o períodos de rede, podendo dessa forma ser controlada de acordo com os domínios de grafeno e nitreto de boro. Isso possibilita identificar o período de rede que fornece a menor condução de calor nessa super-rede. Nesse sentido, para nanofitas com período de rede de 3,43 nm, registramos uma condutividade térmica de ~ 89 W/m·K. Este valor é muito menor do que o encontrado para grafeno e nitreto de boro isolados. O transporte térmico em nanofitas BNC é dominado por vibrações na sua rede cristalina (fônons). Associamos o comportamento não-monotônico da condutividade térmica dessa super-rede com o transporte térmico de fônons coerentes e incoerentes. Por meio da densidade de estados vibracionais (VDOS) e da dispersão de fônons, analisamos seu espectro vibracional.

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  • REBECCA DE MOURA BRAZ DINIZ
  • Caminhantes Aleatórios Com Perfil de Memória Binomial

  • Orientador : JOAO MEDEIROS DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOAO MEDEIROS DE ARAUJO
  • ANANIAS MONTEIRO MARIZ
  • FRANCISCO ALEXANDRE DA COSTA
  • GISLENE MICARLA BORGES DE LIMA
  • Data: 27/05/2016

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  • Grande tem sido o interesse nas difusões anômalas, pois se apresentam nas mais diversas áreas do conhecimento. A introdução de perfil de memória no caminhante aleatório torna-o numa dinâmica estocástica não-markoviana, cujas correlações criam superdifusão, persistencia e log-periodicidade. Apresentamos uma revisão da literatura sobre os perfis de memória e introduzimos nosso modelo. O modelo de memória binomial pode selecionar diferentes regiões de perda de memória, desde a inicial até a recente. Dessa forma, investigamos o impacto da posição da perda de memória no comportamento superdifusivo do caminhante aleatório e unificamos muitos dos resultados da literatura. Obtivemos que memórias iniciais geram maior superdifusão medidas pelo coeficiente de Hurst, enquanto que memórias recentes tendem a diminuir a superdifusão, tornando mais caminhantes adeptos da difusão normal. Também investigamos o regime de memória curta inicial, com largura tendendo a zero.  Observamos log-periodicidade para alguns caminhantes sugerindo regimes diferentes de comportamento log-periodico, incluindo aqueles considerados de difusão normal. Uma particularidade do modelo binomial são os resutados extremamente simétricos para o diagrama Hxr.


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  • Grande tem sido o interesse nas difusões anômalas, pois se apresentam nas mais diversas áreas do conhecimento. A introdução de perfil de memória no caminhante aleatório torna-o numa dinâmica estocástica não-markoviana, cujas correlações criam superdifusão, persistencia e log-periodicidade. Apresentamos uma revisão da literatura sobre os perfis de memória e introduzimos nosso modelo. O modelo de memória binomial pode selecionar diferentes regiões de perda de memória, desde a inicial até a recente. Dessa forma, investigamos o impacto da posição da perda de memória no comportamento superdifusivo do caminhante aleatório e unificamos muitos dos resultados da literatura. Obtivemos que memórias iniciais geram maior superdifusão medidas pelo coeficiente de Hurst, enquanto que memórias recentes tendem a diminuir a superdifusão, tornando mais caminhantes adeptos da difusão normal. Também investigamos o regime de memória curta inicial, com largura tendendo a zero.  Observamos log-periodicidade para alguns caminhantes sugerindo regimes diferentes de comportamento log-periodico, incluindo aqueles considerados de difusão normal. Uma particularidade do modelo binomial são os resutados extremamente simétricos para o diagrama Hxr.

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  • CARLOS AUGUSTO PITOMBEIRA VIANA
  • Processos Não-Randômicos Associados ao Aquecimento do Disco Galático.

  • Orientador : DANIEL BRITO DE FREITAS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DANIEL BRITO DE FREITAS
  • BRUNO LEONARDO CANTO MARTINS
  • JOSÉ RONALDO PEREIRA DA SILVA
  • Data: 30/05/2016

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  • Neste trabalho, analisamos os mecanismos que regem os processos que governam o aquecimento do disco galáctico através da dinâmica das velocidades espaciais U, V e W extraídas do Catálogo Genebra-Copenhagen. Nós partimos da premissa, até então aceita a priori, de que os processos que atuam no disco galáctico são de natureza aleatória e responsáveis por um aquecimento puro revelado pela componente W. Em seguida, nós utilizamos um modelo baseado na Mecânica Estatística Não-Extensiva onde derivamos as funções de distribuição de probabilidade que quantificam o afastamento da Gaussianidade dado o perfil da cauda da distribuição mensurado pelo índice entrópico q. Nossos resultados revelam que a aleatoriedade ocorre apenas em regiões limitadas de idade independente da velocidade espacial e faixa espectral, contrariando assim a premissa acima destacada. Além disso, utilizando as distribuições do tipo não-Gaussianas para descrever o comportamento das velocidades U, V e W, nós encontramos que o aumento da dispersão da velocidade, sigma, com a idade das estrelas segue uma lei do tipo lei de potência, indicando que existe um desencadeamento do tipo avalanche ocorrendo em diferentes escalas. Finalmente, nossos resultados colocam um novo olhar nessa questão e abre um caminho para o estudo das componentes cinemáticas Galácticas pela ótica de modelos estatísticos mais robustos que levam em conta os efeitos de não-gaussianidade e não-linearidade.


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  • Neste trabalho, analisamos os mecanismos que regem os processos que governam o aquecimento do disco galáctico através da dinâmica das velocidades espaciais U, V e W extraídas do Catálogo Genebra-Copenhagen. Nós partimos da premissa, até então aceita a priori, de que os processos que atuam no disco galáctico são de natureza aleatória e responsáveis por um aquecimento puro revelado pela componente W. Em seguida, nós utilizamos um modelo baseado na Mecânica Estatística Não-Extensiva onde derivamos as funções de distribuição de probabilidade que quantificam o afastamento da Gaussianidade dado o perfil da cauda da distribuição mensurado pelo índice entrópico q. Nossos resultados revelam que a aleatoriedade ocorre apenas em regiões limitadas de idade independente da velocidade espacial e faixa espectral, contrariando assim a premissa acima destacada. Além disso, utilizando as distribuições do tipo não-Gaussianas para descrever o comportamento das velocidades U, V e W, nós encontramos que o aumento da dispersão da velocidade, sigma, com a idade das estrelas segue uma lei do tipo lei de potência, indicando que existe um desencadeamento do tipo avalanche ocorrendo em diferentes escalas. Finalmente, nossos resultados colocam um novo olhar nessa questão e abre um caminho para o estudo das componentes cinemáticas Galácticas pela ótica de modelos estatísticos mais robustos que levam em conta os efeitos de não-gaussianidade e não-linearidade.

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  • ZAIRA BRUNA BORGES DE OLIVEIRA
  • Teoria cinética relativística: efeitos não-extensivos sobre o Teorema-H

  • Orientador : RAIMUNDO SILVA JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • RAIMUNDO SILVA JUNIOR
  • EDÉSIO MIGUEL BARBOZA JÚNIOR
  • JAILSON SOUZA DE ALCANIZ
  • Data: 03/06/2016

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  • O Teorema-H relativístico, incluindo efeitos não-extensivos, foi calculado usando o q-cálculo. A hipótese de caos molecular foi generalizada com o objetivo de introduzir fortes correlações estatísticas entre as funções de distribuições relativísticas. A positividade da fonte de entropia conduz a um vínculo termodinâmico sobre o parâmetro entrópico, q Є [0,2]. Também foi provado que os estados de equilíbrio colisional (termo da fonte de entropia nula) são descritos por uma lei de potência relativística  que estende  a distribuição exponencial de Juttner, que se reduz, no domínio clássico, a função lei de potência de Tsallis. Todos os resultados fornecem os resultados padrões no limite extensivo (q=1), mostrando assim que o formalismo de Tsallis é compatível com as questões abordadas na teoria da relatividade especial.


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  • The relativistic H-theorem, including non-extensive effects, was calculated using the q-calculation.
     The hypothesis of molecular chaos was generalized in order to introduce strong statistical
     correlations between the functions of relativistic distributions. The positivity of the entropy 
    source leads to a thermodynamic bond on the entropy parameter, q Є [0.2]. It has also been 
    proved that states of collisional equilibrium (term of the null entropy source) are described by a 
    law of relativistic power that extends the exponential distribution of Juttner, which reduces, in 
    the classical domain, the power law function of Tsallis. All results provide the standard results 
    at the extensive limit (q = 1), thus showing that Tsallis's formalism is compatible with the
     issues addressed in special relativity theory.
     
     
     
7
  • MÁRCIO ASSUNÇÃO TEIXEIRA
  • Ferramentas da astroestatística para o estudo da velocidade radial estelar

  • Orientador : DANIEL BRITO DE FREITAS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DANIEL BRITO DE FREITAS
  • BRUNO LEONARDO CANTO MARTINS
  • JOSÉ RONALDO PEREIRA DA SILVA
  • Data: 18/07/2016

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  • O método da velocidade radial estelar é usada desde as descobertas dos primeiros exoplanetas.
    Esse método tem se mostrado bem sucedido na obtenção dos parâmetros orbitais dos
    exoplanetas, como, por exemplo, a excentricidade da órbita, o período de translação, a relação de
    massa do planeta, a distância do periastro, entre outros. A análise dos dados de velocidade radial
    contém vários problemas, devido a sua função matemática ser altamente não-linear e multimodal.
    Para a inferência desses parâmetros, métodos estatísticos adequados são necessários na análise dos
    dados.
    Nesse trabalho, desenvolvemos algoritmos que nos permite realizar inferências estatísticas.
    Os métodos de inferência utilizados são o método do 2 mínimo, o método de Monte Carlo
    via cadeia de Markov e o Nested Sampling. Estudamos cada um dos métodos, simulando dados,
    com adição de ruído, e aplicando-os em dois casos: na equação linear e para funções senoidais. Por
    último, aplicamos os métodos estatísticos para o caso da velocidade radial estelar, fazendo uso de
    dados da estrela HD 187085, com o objetivo de determinar a eficácia de tais métodos, comparando
    os resultados com os obtidos na literatura.


  • Mostrar Abstract
  • A velocidade radial estelar tem sido usada desde as descobertas dos primeiros exoplanetas. Esse método tem se mostrado bem sucedido na obtenção dos parâmetros orbitais dos exoplanetas, como, por exemplo, a excentricidade da órbita, o período de translação, a massa do planeta, a distância do periastro, entre outros. A análise dos dados de velocidade radial contém vários problemas, devido a sua função matemática ser altamente não-linear e multimodal. Para a inferência desses parâmetros, métodos estatísticos robustos são necessários na análise dos dados.


    Nesse trabalho, desenvolvemos algoritmos que nos permite realizar inferências estatísticas. Os métodos de inferência utilizados são o método do 2 mínimo, o método de Monte Carlo via cadeia de Markov e o Nested Sampling. Estudamos cada um dos métodos, simulando dados, com adição de ruído, e aplicando-os em dois casos: na equação linear e para funções senoidais. Por último, aplicamos os métodos estatísticos para o caso da velocidade radial estelar, fazendo uso de dados da estrela HD 187085, com o objetivo de determinar a eficácia de tais métodos, comparando os resultados com os obtidos na literatura.

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  • EVERSON FRAZÃO DA SILVA
  • Estudo dos Cristais Fotônicos Quasi-Periódicos de Fibonacci, Octonacci e Dodecanacci com Grafenos

  • Orientador : MANOEL SILVA DE VASCONCELOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MANOEL SILVA DE VASCONCELOS
  • DORY HELIO AIRES DE LIMA ANSELMO
  • CARLOS HUMBERTO OLIVEIRA COSTA
  • Data: 26/10/2016

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  • A riqueza das propriedades ópticas e eletrônicas do grafeno tem atraído um enorme interesse. O grafeno tem alta mobilidade e transparência óptica, além da flexibilidade, robustez e estabilidade. Até recentemente, o foco principal tem sido a física fundamental e a física dos dispositivos eletrônicos. No entanto, acreditamos que o verdadeiro potencial dos grafenos encontra-se na fotônica e na optoeletrônica, onde a combinação das suas propriedades ópticas e electrônicas são únicas e podem ser plenamente exploradas, mesmo na ausência de um “band gap” eletrônico.  Nesta tese estudamos os espectros de transmissividade óptica em multicamadas dielétricas periódicas (cristais fotônicos) e em multicamadas que obedecem a sequências quasiperiodicas (quasi-cristais fotônicos) compostos por grafenos e comparamos nossos resultados com as mesmas estruturas sem grafenos. Deste modo, no primeiro momento calculamos o espectro de transmitância em cristais fotônicos, formados por alternadas camadas de dielétricos com permissividades eA e eB,  apenas para efeitos comparativos. No segundo momento introduzimos entre os materiais dielétricos monocamadas de grafeno. Em seguida, estudamos os quasicristais fotônicos de  Fibonacci, com e sem grafenos entres as camadas dielétricas, que podem ser gerados por uma relação de recorrência do tipo: Sj+1 = SjSj-1,  onde S0= B e S1=A. Em ambos os casos utilizamos a técnica da matriz transferência para obter os espectros de transmitância. Estudamos ainda uma generalização da estrutura de Fibonacci chamada de quasicristais de Octonacci, onde o enésimo estagio da dessas estrutura de multicamadas (Sn) é dado pela regra de recorrência Sn = Sn-1 Sn-2Sn-1, com n>2 com S1= A e S2= B. Finalmente, por completeza, estudamos mais uma generalização da sequencia de Fibonacci chamada de Dodecanacci, que pode ser gerada apartir da regra de inflação: A->AABAA e B->AB.  Nossos resultados mostram que todo os espectros ópticos são afetados e seus “band gaps” ligeiramente transladados para altas freqüências. Também mostramos que as propriedades de fractalidade e auto-similaridade dos espectros são mantidas, para altas freqüências. Nossos resultados revelam um bom insight para aplicação em novos dispositivos a base de multicamadas quasiperiódicas, em vez dos famosos refletores de Bragg.


  • Mostrar Abstract
  • The richness of optical and electronic properties of graphene has attracted enormous interest. Graphene has high mobility and optical transparency, in addition to flexibility, robustness and stability. Until recently, the main focus has been on fundamental physics and the physics of electronic devices. However, we believe that the full potential of graphene is in photonics and optoelectronic, where the combination of their optical and electronic properties are unique and can be fully exploited even in the absence of an electronic "band gap". In this master thesis we studied the optical transmissivity spectra in periodic dielectric multilayer (photonic crystals) and multilayers who obey quasiperiodic sequences (photonic quasicrystals) composed of graphene and compare our results with the same structures without graphene. Thus, first we calculate the transmittance spectrum photonic crystal formed by alternating layers of dielectric permittivities with  and B, for comparative purposes. In the second stage, we have introduced between the dielectric monolayers a monolayer of graphene. Then we study the photonic Fibonacci’s quasicrystals, with and without graphene entres the dielectric layers, which can be generated by a recurrence relation of the type: Sj + 1 = Sj Sj-1 where S0 = B and S1 = A. In both cases we use the transfer-matrix technique to obtain the transmittance spectra. We have also studied a generalization of the Fibonacci quasicrystal structure called “Octonacci”, where the n-th stage of these multilayer structure (Sn) is given by the recurrence rule: Sn = Sn-1 Sn-2Sn-1, with n>2 to S1=A and S2=B. Finally, for completeness, we study the further generalization of the Fibonacci sequence called Dodecanacci, which can be generated starting from the inflation rule: A-> AABAA and B-> AB. Our results show that all the optical spectra are affected and their "band gap", and slightly translated to high frequencies. We also show that the properties of fractality and self-similarity of the spectra are maintained to high frequencies. Our results show a good insight into new devices that use the quasiperiodic multilayer instead of the well known Bragg reflectors.

9
  • MILTON GOMES DE SOUZA NETTO
  • Classificação do ruído astrofısico na presença de um transito planetario

  • Orientador : DANIEL BRITO DE FREITAS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DANIEL BRITO DE FREITAS
  • JOSE RENAN DE MEDEIROS
  • MARIA LIDUINA DAS CHAGAS
  • Data: 28/10/2016

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  • Motivados pelo crescente aumento no número de projetos de pesquisas em exoplanetas
    e pela escassez de modelos matem´ aticos que levem em considera¸ c˜ ao ru´ıdos n˜ ao-Gaussianos
    e correlacionados na fotometria dos dados, n´ os analisamos a altera¸ c˜ ao do parˆ ametro es-
    tat´ıstico expoente de Hurst, H, em s´ eries temporais com diversos tipos de ru´ıdo astrof´ısico,
    com e sem a presen¸ ca de um trˆ ansito planetário. Neste sentido, determinamos o valor do
    expoente de Hurst para duas curvas de luz provenientes do banco público de dados da
    miss˜ ao CoRoT. Usamos, para estimar o valor de H, dois m´ etodos: a análise R/S (sigla do
    inglˆ es rescaled range) e a transformada r´ apida de Fourier, fft (sigla do inglˆ es fast Fou-
    rier transform). Para isso, desenvolvemos um simulador de ru´ıdo astrof´ısico onde geramos
    s´ eries temporais de diversos tipos de ru´ıdo e estimamos o valor de H para todas as s´ eries
    simuladas. Na sequˆ encia, geramos um trânsito planet´ ario sint´ etico e o inserimos nos ru´ıdos
    para ent˜ ao recalcularmos o valor de H. Notamos que a presen¸ ca do trânsito planet´ ario
    alterou significativamente o valor do expoente de Hurst e que o m´ etodo da análise R/S
    ´ e mais adequado do que o m´ etodo da transformada r´ apida de Fourier quando se trata de
    s´ eries temporais na presen¸ ca de ru´ıdos n˜ ao-Gaussianos. Verificamos que o expoente de
    Hurst pode ser um descriminante poderoso para distinguir s´ eries temporais com compor-
    tamento variado, em particular, a distin¸ c˜ ao entre s´ eries apresentando trˆ ansito. Estimamos
    ainda o expoente de Hurst para 30 estrelas da base de dados públicos da miss˜ ao Kepler e
    o relacionamos com o per´ıodo orbital de planetas presentes nesses sistemas.


  • Mostrar Abstract
  • Motivated by the growing number of missions and data in the exoplanet field and the shortage of mathematical models that use non-Gaussian and correlated noise in the photometry data, we analyze the change of the statistical parameter Hurst exponent, H, in time series of a variety types of astrophysical noise with and without the presence of a planetary transit. In addition, we determined the value of the Hurst exponent for two light curves from the public database of the CoRoT mission. To estimate the value of H we used two methods, the rescaled range analysis R/S and the fast Fourier transform, fft. To do this, we developed an astrophysical noise simulator, generating time series of several types of noises and estimate the value of H for all of time series. After, we generated a synthetic planetary transit and insert in the noise background and then recalculate the value of H. We note that the presence of planetary transit change significantly the value of the Hurst exponent, and the method of R/S analysis is more suitable than the Fourier Transform. We have found that the Hurst exponent can be a powerful discriminant to distinguish time series with different kind of variability, in particular the distinction between time series presenting a planetary transit. We also have estimated the Hurst exponent for 30 stars from public database of Kepler mission and relate to the orbital period of planets present in these systems.

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  • RAFAEL RAMON FERREIRA
  • Um estudo qualitativo e quantitativo da estrela HD 43587 baseado em dados da missão CoRoT e espectroscopia

  • Orientador : MATTHIEU SEBASTIEN CASTRO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MATTHIEU SEBASTIEN CASTRO
  • JOSE DIAS DO NASCIMENTO JUNIOR
  • GUSTAVO ANDRES GUERRERO ERASO
  • Data: 04/11/2016

  • Mostrar Resumo
  • Entre vários aspectos relacionados à história de atividade do Sol, o 
    período prolongado de evolução do Sol com baixo nível de atividade 
    cromosférica e uma baixa quantidade de manchas observadas em 
    comparação com outras épocas, conhecido como Maunder Minimum,
     permanece como um enigma para a teoria da evolução estelar. Neste trabalho 
    estudamos HD 43587 uma estrela solar analógica que é um alvo sísmico 
    primário da missão CoRoT e apresenta medições de índice de atividade ao longo 
    de 50 anos pelo programa de Mount Wilson e outras medições espectroscópicas.
     Com base na semelhança do HD 43587 com o Sol e utilizando as observações coletadas 
    pelo satélite CoRoT, bem como dados da literatura, nossa análise preliminar
     (abundância de lítio e atividade cromossérgica) confirma o estado evolutivo de HD 43587. A curva de luz CoRoT indica Também um perfil de actividade plano, que é um indicativo de actividade cromosférica muito baixa. 
    Todas estas medições e análises fazem desta estrela um candidato mínimo excelente de Maunder.

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  • Among several aspects related to the Sun's activity history, the extended period of the Sun's evolution with a low chromospheric activity level and a low quantity of observed sunspots compared with other epochs, known as Maunder Minimum, remains as a puzzle for the stellar evolution theory.  In this work we study HD 43587 a solar analog star that is a seismic primary target from the CoRoT mission and presents measurements of activity index along 50 yrs by the Mount Wilson program and outher spectroscopic measurements.  Based on the similarity of HD 43587 with the Sun and by using observations collected by the CoRoT satellite as well as data from the literature, our preliminary analysis (Lithium abundance and chromosferic activity) confirms the evolutionary status of HD 43587. The CoRoT light curve indicates also a flat activity profile, that is a indicative of very low chromospheric activity. All this measurements and analysis make this star an excellent Maunder minimum candidate.

Teses
1
  • DANILO OLIVEIRA PEDREIRA
  • Estudo teórico das propriedades eletrônicas e termodinâmicas de nanofitas quasiperiódicas BCN

  • Orientador : CLAUDIONOR GOMES BEZERRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CLAUDIONOR GOMES BEZERRA
  • CARLOS CHESMAN DE ARAUJO FEITOSA
  • LUIZ FELIPE CAVALCANTI PEREIRA
  • CLÁUDIO BENEDITO SILVA FURTADO
  • SERGIO ANDRÉ FONTES AZEVEDO
  • Data: 19/02/2016

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  • Materiais em nanoescala compostos por átomos de boro, carbono e nitrogênio apresentam propriedades únicas e podem ser úteis no desenvolvimento de novas tecnologias. Nesta tese, investigamos algumas propriedades de nanofitas BCN com arranjo quasiperiódico dado por uma sequência Fibonacci. Analisamos propriedades como: estabilidade estrutural, densidade eletrônica de estados, calor específico eletrônico, estrutura de bandas e gap de energia. Realizamos cálculos de primeiros princípios baseados na teoria do funcional da densidade implementado como no código SIESTA. Os resultados mostraram que nanofitas com maior geração Fibonacci tendem a apresentar um valor fixo para a energia de formação. A densidade eletrônica de estados foi utilizada para calcular o calor específico. Encontramos um comportamento oscilatório do calor específico eletrônico, para o regime de baixas temperaturas. Analisamos a estrutura de bandas para determinar o gap de energia. O gap de energia apresenta oscilações como função do índice n da geração Fibonacci. Nosso trabalho sugere que uma escolha apropriada dos blocos de construção da sequência quasiperiódica do material pode levar a um controle do gap de energia para nanofitas quasiperiódicas.


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  • Materiais em nanoescala compostos por átomos de boro, carbono e nitrogênio apresentam propriedades únicas e podem ser úteis no desenvolvimento de novas tecnologias. Nesta tese, investigamos algumas propriedades de nanofitas BCN com arranjo quasiperiódico dado por uma sequência Fibonacci. Analisamos propriedades como: estabilidade estrutural, densidade eletrônica de estados, calor específico eletrônico, estrutura de bandas e gap de energia. Realizamos cálculos de primeiros princípios baseados na teoria do funcional da densidade implementado como no código SIESTA. Os resultados mostraram que nanofitas com maior geração Fibonacci tendem a apresentar um valor fixo para a energia de formação. A densidade eletrônica de estados foi utilizada para calcular o calor específico. Encontramos um comportamento oscilatório do calor específico eletrônico, para o regime de baixas temperaturas. Analisamos a estrutura de bandas para determinar o gap de energia. O gap de energia apresenta oscilações como função do índice n da geração Fibonacci. Nosso trabalho sugere que uma escolha apropriada dos blocos de construção da sequência quasiperiódica do material pode levar a um controle do gap de energia para nanofitas quasiperiódicas.

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  • KLAYDSON REINALDO CELINO
  • Anisotropia magnética em nanofilmes com assimetria cristalográfica

  • Orientador : CLAUDIONOR GOMES BEZERRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CLAUDIONOR GOMES BEZERRA
  • CARLOS CHESMAN DE ARAUJO FEITOSA
  • DORY HELIO AIRES DE LIMA ANSELMO
  • CARLOS HUMBERTO OLIVEIRA COSTA
  • RAIMUNDO NOGUEIRA DA COSTA FILHO
  • Data: 26/02/2016

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  • Esta Tese compreende um estudo teórico sobre a influência da anisotropia magnetocristalina nas propriedades magnéticas estáticas e dinâmicas de filmes finos: monocamadas e tricamadas acopladas através dos campos de troca bilinear e biquadrático, para situações nas quais os sistemas são crescidos em direções não usuais [hkl] de baixa simetria. Usando uma teoria baseada em um modelo fenomenológico realístico para descrever sistemas magnéticos nanométricos, consideramos a energia magnética livre total incluindo a interação Zeeman, anisotropias magnetocristalinas cúbica e uniaxial, anisotropias desmagnetizante e de superfície, bem como os termos de troca. Os cálculos numéricos são conduzidos através da minimização da energia magnética total a partir da determinação das configurações estáticas de equilíbrio. Consideramos parâmetros experimentais da literatura para ilustrar nossos resultados em sistemas tipo Fe/Cr/Fe. Em particular, um total de seis diferentes cenários magnéticos é analisado para três grupos de campos de troca e as direções de crescimento de baixa simetria [211] e [321]. Após minimizarmos numericamente a energia total, utilizamos as configurações de equilíbrio para obter curvas de magnetização e de magnetoresistência com as respectivas fases magnéticas e os campos críticos de transições de fases. Estes resultados também são usados para a determinação da fronteira de ocorrência dos estados saturados. Dentro do contexto das ondas de spin, resolvemos a equação de movimento para estes sistemas a fim de encontrarmos as respectivas relações de dispersão associadas. Os resultados mostram curvas de magnetização e magnetoresistência similares em ambos os cenários [211] e [321], com comportamento de transição magnética equivalente. No entanto, a combinação entre simetrias peculiares e a influência da energia de troca resulta em propriedades cativantes, incluindo a geração de estados magnéticos dependentes da direção de crescimento e aumento de incompatibilidade entre valores de campo de saturação da magnetização e magnetoresistência para eixos anisotrópicos cúbicos intermediários, particularmente no regime onde os campos de troca bilinear e biquadrático são comparáveis. As relações de dispersão e os resultados estáticos são coerentes, com as fases magnéticas também presentes em ambos os modos acústico e óptico. Excitações de Goldstone são observadas particularmente nos eixos anisotrópicos cúbicos intermediários, um efeito relacionado às transições de segunda ordem e à quebra espontânea de simetria imposta pela combinação entre o acoplamento biquadrático e as anisotropias cúbica e uniaxial.


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  • Esta Tese compreende um estudo teórico sobre a influência da anisotropia magnetocristalina nas propriedades magnéticas estáticas e dinâmicas de filmes finos: monocamadas e tricamadas acopladas através dos campos de troca bilinear e biquadrático, para situações nas quais os sistemas são crescidos em direções não usuais [hkl] de baixa simetria. Usando uma teoria baseada em um modelo fenomenológico realístico para descrever sistemas magnéticos nanométricos, consideramos a energia magnética livre total incluindo a interação Zeeman, anisotropias magnetocristalinas cúbica e uniaxial, anisotropias desmagnetizante e de superfície, bem como os termos de troca. Os cálculos numéricos são conduzidos através da minimização da energia magnética total a partir da determinação das configurações estáticas de equilíbrio. Consideramos parâmetros experimentais da literatura para ilustrar nossos resultados em sistemas tipo Fe/Cr/Fe. Em particular, um total de seis diferentes cenários magnéticos é analisado para três grupos de campos de troca e as direções de crescimento de baixa simetria [211] e [321]. Após minimizarmos numericamente a energia total, utilizamos as configurações de equilíbrio para obter curvas de magnetização e de magnetoresistência com as respectivas fases magnéticas e os campos críticos de transições de fases. Estes resultados também são usados para a determinação da fronteira de ocorrência dos estados saturados. Dentro do contexto das ondas de spin, resolvemos a equação de movimento para estes sistemas a fim de encontrarmos as respectivas relações de dispersão associadas. Os resultados mostram curvas de magnetização e magnetoresistência similares em ambos os cenários [211] e [321], com comportamento de transição magnética equivalente. No entanto, a combinação entre simetrias peculiares e a influência da energia de troca resulta em propriedades cativantes, incluindo a geração de estados magnéticos dependentes da direção de crescimento e aumento de incompatibilidade entre valores de campo de saturação da magnetização e magnetoresistência para eixos anisotrópicos cúbicos intermediários, particularmente no regime onde os campos de troca bilinear e biquadrático são comparáveis. As relações de dispersão e os resultados estáticos são coerentes, com as fases magnéticas também presentes em ambos os modos acústico e óptico. Excitações de Goldstone são observadas particularmente nos eixos anisotrópicos cúbicos intermediários, um efeito relacionado às transições de segunda ordem e à quebra espontânea de simetria imposta pela combinação entre o acoplamento biquadrático e as anisotropias cúbica e uniaxial.

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  • FRANCISCO CESAR DE MEDEIROS FILHO
  • Influência da interação dipolar nas fases magnéticas de nanopartículas esféricas com estrutura núcleo@camada.

  • Orientador : ARTUR DA SILVA CARRICO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ARTUR DA SILVA CARRICO
  • JOSE HUMBERTO DE ARAUJO
  • SUZANA NOBREGA DE MEDEIROS
  • IDALMIR DE SOUZA QUEIROZ JÚNIOR
  • VAMBERTO DIAS DE MELLO
  • Data: 29/02/2016

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  • As nanopartículas tipo núcleo@camada tem despertado a atenção de vários pesquisadores

    devido a grande aplicabilidade que estas oferecem. A possibilidade de combinar diferentes funcionalidades de materiais magnéticos as torna peça chave em várias áreas. Como exemplo disso, existem as mídias de gravação em que a anisotropia eficaz da nanopartículas é reduzida acoplando um material magneticamente duro a um com baixa anisotropia. Nos sistemas biomédicos, a conversão de energia eletromagnética em calor tem se tornado uma poderosa técnica de caráter não invasivo para aplicações biotecnológicas, tais como vetorização e liberação controlada de fármacos no tratamento de doenças. Além disso, esse tipo de nanoestrutura destaca-se em sensores magnéticos, desenvolvimento de novos medicamentos e ímãs permanentes. As nanopartículas magnéticas tipo núcleo@camada são controladas por meio de propriedades intrínsecas dos materiais do núcleo e da casca bem como das interações entre eles, além dos efeitos de tamanho e geometria. Assim, foi desenvolvido nesta tese um estudo teórico acerca da contribuição da interação dipolar entre materiais de propriedades magnéticas diferentes em nanopartículas núcleo@camada convencionais de geometria esférica. Os materiais analisados foram a CoFe2O4, MnFe2O4 e CoFe2 em várias combinações e tamanhos. Os resultados apontam que o impacto do campo dipolar do núcleo sobre a camada, faz com que a esta reverta sua magnetização precocemente, antes do núcleo, em nanopartículas de CoFe2O4 (22nm)@ CoFe2 (2nm), causando com isso, uma diminuição no campo coercivo de 65% em comparação com as nanopartículas simples de CoFe2O4 (HC=13.6 KOe) de mesmo diâmetro. O formato da curva de magnetização é altamente influenciada pelos parâmetros já citados. A alta anisotropia do núcleo em nanopartículas convencionais torna-o uma fonte de campo dipolar estável sobre a camada, que varia numa escala de comprimento da ordem do raio deste núcleo. Além disso, o impacto do campo dipolar é reforçado pelas restrições geométricas e pelas propriedades magnéticas de ambos os materiais. Em sistemas com núcleo revestido com uma fina camada de espessura inferior ao comprimento de troca, a interação da interface pode prender a reversão da camada, ocorrendo assim, uma reversão uniforme da magnetização. Contudo esse efeito só é pertinente nos sistemas em que os efeitos do campo dipolar são fracos comparados com a interação de troca.


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  • As nanopartículas tipo núcleo@camada tem despertado a atenção de vários pesquisadores

    devido a grande aplicabilidade que estas oferecem. A possibilidade de combinar diferentes funcionalidades de materiais magnéticos as torna peça chave em várias áreas. Como exemplo disso, existem as mídias de gravação em que a anisotropia eficaz da nanopartículas é reduzida acoplando um material magneticamente duro a um com baixa anisotropia. Nos sistemas biomédicos, a conversão de energia eletromagnética em calor tem se tornado uma poderosa técnica de caráter não invasivo para aplicações biotecnológicas, tais como vetorização e liberação controlada de fármacos no tratamento de doenças. Além disso, esse tipo de nanoestrutura destaca-se em sensores magnéticos, desenvolvimento de novos medicamentos e ímãs permanentes. As nanopartículas magnéticas tipo núcleo@camada são controladas por meio de propriedades intrínsecas dos materiais do núcleo e da casca bem como das interações entre eles, além dos efeitos de tamanho e geometria. Assim, foi desenvolvido nesta tese um estudo teórico acerca da contribuição da interação dipolar entre materiais de propriedades magnéticas diferentes em nanopartículas núcleo@camada convencionais de geometria esférica. Os materiais analisados foram a CoFe2O4, MnFe2O4 e CoFe2 em várias combinações e tamanhos. Os resultados apontam que o impacto do campo dipolar do núcleo sobre a camada, faz com que a esta reverta sua magnetização precocemente, antes do núcleo, em nanopartículas de CoFe2O4 (22nm)@ CoFe2 (2nm), causando com isso, uma diminuição no campo coercivo de 65% em comparação com as nanopartículas simples de CoFe2O4 (HC=13.6 KOe) de mesmo diâmetro. O formato da curva de magnetização é altamente influenciada pelos parâmetros já citados. A alta anisotropia do núcleo em nanopartículas convencionais torna-o uma fonte de campo dipolar estável sobre a camada, que varia numa escala de comprimento da ordem do raio deste núcleo. Além disso, o impacto do campo dipolar é reforçado pelas restrições geométricas e pelas propriedades magnéticas de ambos os materiais. Em sistemas com núcleo revestido com uma fina camada de espessura inferior ao comprimento de troca, a interação da interface pode prender a reversão da camada, ocorrendo assim, uma reversão uniforme da magnetização. Contudo esse efeito só é pertinente nos sistemas em que os efeitos do campo dipolar são fracos comparados com a interação de troca.

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  • ELIÂNGELA PAULINO BENTO
  • Entropias generalizadas: vínculos termodinâmicos da terceira lei.

  • Orientador : RAIMUNDO SILVA JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • RAIMUNDO SILVA JUNIOR
  • JOAO MEDEIROS DE ARAUJO
  • MADRAS VISWANATHAN GANDHI MOHAN
  • FERNANDO DANTAS NOBRE
  • MARCOS GOMES ELEUTERIO DA LUZ
  • Data: 22/04/2016

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  • Com base na terceira lei da termodinâmica, questionamos se as entropias generalizadas satisfazem ou não esta propriedade fundamental. Em linhas gerais, a terceira
    lei afirma que, para sistemas com estados fundamentais não degenerados em equilíbrio,
    a entropia se aproxima de zero conforme a temperatura (em escala absoluta) também se
    aproxima de zero. No entanto, a entropia pode desaparecer apenas com a temperatura no
    zero absoluto. Neste contexto, propomos um procedimento analítico direto para testar se
    uma entropia generalizada satisfaz a terceira lei, assumindo apenas uma forma geral de
    entropia S e energia U de um sistema de N níveis clássico arbitrário. Matematicamente,
    o método depende do cálculo exato do parâmetro β = dS/dU em termos das probabilidades de microestados pi. Finalmente, determinamos a relação entre o limite mínino da
    entropia S → 0 (ou, mais geral, S → Smin) e o limite mínimo de temperatura β → ∞. A
    nível de comparação, aplicamos o método para as entropias de Boltzmann-Gibbs (modelo
    padrão), Kaniadakis e Tsallis (modelos generalizados). Para as duas últimas, ilustramos o
    poder do método calculando os intervalos dos parâmetros entrópicos em que a entropia
    satisfaz a terceira lei. Os resultados obtidos mostraram que, para a κ-entropia, os valores
    usualmente atribuídos ao parâmetro κ satisfazem a terceira lei (−1 < κ < 1). Entretanto,
    para a q-entropia o mesmo não ocorre. Mostramos que, a q-entropia pode desaparecer a
    temperaturas diferentes de zero para certos valores de q. Como exemplo concreto, consideramos o modelo de Ising unidimensional com interações de primeiros vizinhos, o qual
    é um dos mais importantes modelos em toda a física. Classicamente, o modelo de Ising é
    resolvido por meio do ensemble canônico, porém ele também pode ser resolvido por meio
    de ensembles generalizados.


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  • Based on the third law of thermodynamics, we question 
    whether generalized entropies satisfy this fundamental property. 
    In general terms, the third Law states that, for systems with fundamental
     states not degenerate in equilibrium, The entropy approaches zero as the 
    temperature (in absolute scale) is also Approaches zero. However, the entropy
     can disappear only with the temperature in the Absolute zero. In this context, we 
    propose a direct analytical procedure to test whether Generalized entropy satisfies 
    the third law, assuming only a general form of Entropy S and energy U of an arbitrary 
    classical N-level system. Mathematically, The method depends on the exact calculation 
    of the parameter β = dS / dU in terms of the probabilities of microstates pi. Finally, we 
    determine the relation between the Entropy S → 0 (or, more generally, S → Smin) and 
    the minimum temperature limit β → ∞. THE Comparison, we apply the Boltzmann-Gibbs 
    entropy method (model Standard), Kaniadakis and Tsallis (generalized models). For 
    the last two, we illustrate the Power of the method by calculating the intervals of the 
    entropic parameters in which the entropy Satisfies the third law. The results obtained
     showed that, for the κ-entropy, the values Usually assigned to the parameter κ satisfy 
    the third law (-1 <κ <1). However, For q-entropy the same does not occur. We have 
    shown that q-entropy can disappear Temperatures of zero for certain values of q. As a 
    concrete example, we consider the one-dimensional Ising model with interactions of first
     neighbors, which Is one of the most important models in all physics. Classically, the Ising
     model is Resolved through the canonical ensemble, 
    but it can also be solved through Of generalized ensembles.
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  • THIAGO RAFAEL DA SILVA MOURA
  • Transiente superdifusivo em caminhadas aleatórias com perfil de memória q-exponencial

  • Orientador : LUCIANO RODRIGUES DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDEMERSON SOLANO BATISTA DE MORAIS
  • JOSÉ CARLOS CRESSONI
  • LUCIANO RODRIGUES DA SILVA
  • MADRAS VISWANATHAN GANDHI MOHAN
  • UMBERTO LAINO FULCO
  • Data: 02/05/2016

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  • Propomos nesta pesquisa um modelo de caminhada aleatória com perfil de decaimento q-exponencial. A função q-exponencial é uma generalização da função exponencial ordinária. No limite q→1, a função q-exponencial torna-se a função exponencial ordinária. Nosso modelo apresenta um comportamento difusivo Markoviano, onde se sabe que o Teorema Central do Limite proibe superdifusão neste caso. Apesar de neste problema não ser esperado o surgimento de uma transição superdifusiva no limite assintótico conseguimos observar tais transições para caminhadas de tamanho finito.


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  • Propomos nesta pesquisa um modelo de caminhada aleatória com perfil de decaimento q-exponencial. A função q-exponencial é uma generalização da função exponencial ordinária. No limite q→1, a função q-exponencial torna-se a função exponencial ordinária. Nosso modelo apresenta um comportamento difusivo Markoviano, onde se sabe que o Teorema Central do Limite proibe superdifusão neste caso. Apesar de neste problema não ser esperado o surgimento de uma transição superdifusiva no limite assintótico conseguimos observar tais transições para caminhadas de tamanho finito.

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  • THARCISYO SA E SOUSA DUARTE
  • Espectropolarimetria e espectroscopia de alta resolução para estrelas análogas e gêmeas solares

  • Orientador : JOSE DIAS DO NASCIMENTO JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOSE DIAS DO NASCIMENTO JUNIOR
  • MATTHIEU SEBASTIEN CASTRO
  • JEFFERSON SOARES DA COSTA
  • GABRIEL ARMANDO PELLEGATTI FRANCO
  • GUSTAVO FREDERICO PORTO DE MELLO
  • Data: 20/05/2016

  • Mostrar Resumo
  • O estudo das estrelas do tipo-solar inclui naturalmente as estrelas análogas e gêmeas, que são estrelas idênticas ao Sol. Estes objetos desempenham um papel fundamental no âmbito da astrofísica moderna, principalmente, na investigação da nossa estrela como um objeto comum. Dentre os diversos parâmetros físicos observáveis, a atividade magnética e cromosférica -

    para um conjunto de estrelas muito similares ao Sol (análogas e gêmeas) - são essenciais para compreendermos a evolução dinâmica da atividade estelar em escalas de tempo da ordem de vários bilhões de anos, isto é tempo de vida de uma estrela do tipo-solar sobre a sequência principal.

    Neste trabalho, entre outros aspectos, investigaremos as relações existentes entre o período de rotação, abundância de lítio, atividade magnética e cromosférica, massa e idades destes grupos de estrelas. Analisaremos ainda as determinações das idades de acordo com a técnica da girocronologia. O objetivo principal do nosso trabalho é investigar a lei de decaimento de cada um dos destes parâmetros com base em uma ampla amostra de estrelas classificadas como análogas e gêmeas solares. Nossos resultados deram origem a quatro publicações em revistas indexadas, dos quais dois já se encontram em modo “impress”. Estes resultados mostram que as leis de evolução (decaimento da abundância de lítio, da rotação e do campo magnético) são fortemente dependentes do tipo-estelar, mostrando-se mais nitidez para as estrelas análogas e gêmeas.


  • Mostrar Abstract
  • The interest in studying the objects similar to the Sun, stars labeled as solar-type stars,
    analogs and solar twins, brings in its essence an attempt to find out another reference
    star and, furthermore, provides an investigation of evolutionary dynamic of our star as
    a function of various parameters. For this, we used three distinct samples of observable
    data, 170 solar-type stars from BCool catalog and observed with spectropolarimeters
    ESPaDOnS e NARVAL, 88 solar-twin stars of HARPS surveys, and 20 solar-analog stars
    from Kepler.
    From these data, we have investigated mainly the correlation among the rotation
    period, lithium abundance and stellar age. For the BCool stars and solar-twin from
    HARPS, we have used the rotation period determined through of chromospheric activity,
    in the case of Kepler solar analogs, the rotation period it is derived from photometric
    modulation. The lithium abundance for most of the solar-type and solar-twin stars have
    been collected from literature, while for the solar analogs, the lithium abundance were
    determined in the LTE regime using Kurucz atmospheric models and the MOOG code.
    For stellar age, we have used the gyrochronology method, which was calibrated using the
    Sun and a selection of open clusters, to redetermine them and comparing them with those
    derived from standard isochronal.
    Our results indicate that exist a decay law for the rotation period as a function of
    lithium abundance. This correlation becomes more clear for the solar-analog and solar-
    twin stars, even the rotation period being determined through distinct mechanisms for
    each case. For stellar ages, measured from standard isochronal and gyrochronology, we
    realized that they diverge considerably when the stars are older than the Sun. This result
    v
    has also been investigated by van Saders et al. (2016) and reflect our limitation about the
    stellar evolution and mixing mechanisms.
    Our work has resulted in five publications in indexed journals, two already in print
    format, one recently submitted and other in final stage of conclusion.

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  • LEONARDO LINHARES OLIVEIRA
  • Nanoestruturas magnéticas do tipo núcleo-casca: um estudo do impacto do campo dipolar

  • Orientador : ARTUR DA SILVA CARRICO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ARTUR DA SILVA CARRICO
  • CARLOS CHESMAN DE ARAUJO FEITOSA
  • SUZANA NOBREGA DE MEDEIROS
  • ANA LUCIA DANTAS
  • GUSTAVO DE OLIVEIRA GURGEL REBOUCAS
  • VAMBERTO DIAS DE MELLO
  • Data: 23/06/2016

  • Mostrar Resumo
  • Apresentamos um estudo teórico acerca das nanoestruturas bimagnéticas do tipo núcleo-casca. Tais nanoestruturas consistem de um núcleo composto de um material e uma camada de revestimento de uma material diferente. Esses sistemas têm se mostrado promissores em várias aplicações tecnológicas. O presente trabalho analisou nanopartículas com dois tipos diferentes de  geometria, a esférica e a cilíndrica. Partículas com formato esférico pode ser empregada como peça fundamental na construção de imãs permanentes

    de alto desempenho, pois podem apresentar melhorias expressivas no produto energético máximo, (BH)max, do sistema. O (BH)max é um parâmetro chave, pois ele determina se um material é bom para imã permanente. Nossos resultados mostram que o (BH)max pode ser melhorado significativamente, uma partícula SmCo5(d=3,5 nm)@Fe(d = 3,0 nm) apresenta (BH)max= 842,8 kJ/m3, cerca de 3,7 vezes maior que o (BH)max do SmCo5 que é considerado um bom imã  permanente. No entanto a utilização desse tipo de partícula pode também prejudicar o produto energético do sistema, pois uma nanopartícula com a composição SmCo5(d=21,0 nm)@Fe(d = 7,0 nm) apresenta (BH)max= 192 kJ/m3, que é menor que o (BH)max para o SmCo5. Discutiremos nesse trabalho as razões do aumento do produto energético, bem como da diminuição do mesmo. No que compete as nanoestruturas com geometria cilíndrica, estas tem sido estudadas em diversas aplicações, como nano osciladores e memórias magnéticas. Dessa forma, conhecer o perfil magnético e o

    comportamento da magnetização no processo de desmagnetização é de grande relevância. Um cilindro de Permaloy com diâmetro de 57,0 nm de altura de 21,0 nm apresenta em remanência a magnetização no estado vórtice, e este pode ser inibido quando o mesmo cilindro é revestido por uma camada de Fe com formato de anel cilíndrico com espessura de 12,0 nm separada por uma camada não magnética. Além disso, nanoestruturas cilíndricas com dimensões onde a magnetização apresenta-se de maneira uniforme, em remanência, podem passar a apresentar vórtice magnético quando revestida por uma casca magnética. Mostramos ainda que pares de paredes de domínio podem ser formados em anéis cilíndricos acoplados via campo dipolar com um cilindro interno e o controle da posição das paredes de domínio pode ser feito na presença de campos bastante modestos. Essas e outras características foram exploradas e serão expostas adiante.


  • Mostrar Abstract
  • Bi-magnetic anoparticles has been shown promises in several tachnological applications, such that permanent magnets, microwave generators devices, nanooscilators and magnetic record system for example. We presents a theoretical study about bi-magnetic core@shell nanoparticles consisting of high and low anisotropy ferromagnetic materials. The present work has analyzed nanoparticles with spherical and cylindrical geometries. Spherical particles can be employed as building block for high performance magnets,
    because can presents a expensive improvement in high energy product, (BH)max, of the system. The (BH)max is a key parameter,  because it’s indicate if a material is good to permanent magnets. Our results show that (BH)maxcan be improved significantly, a particle
    of SmCo5 with 3.5 nm recovered by iron shell with 2.5 nm thickness can presents (BH)max thereabout 4 times great then uncovered  particle. In other way, a core of the same material, with major diameter s relative thick shell there is a reduction in (BH)max that unfeasible
    their use in production of permanent magnets. We discuss in the present work the behavior of energy product these systems. Nanostructures with cylindrical geometries presents several applications, such that nano-oscillators and magnetic memory. In this way, know the magnetic profile and behavior of magnetization in demagnetizing process is relevant. A permalloy cylinder can, with 57.0 nm diameter and 21.0 nm height, presents along your magnetization curve, a vortex state. The inhibition of this state is relevant for some applications and can be reached with a presence of an external ring with elevated magnetic moment material. In the same way, can present vortex in magnetization curve by magnetic ring presence. We study further the magnetic states existing in magnetic ring
    due to magnetic dipolar interaction with a core.

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  • GISLANA PEREIRA DE OLIVEIRA
  • Planetas extrassolares em aglomerados estelares abertos: Caracterização de estrelas.

  • Orientador : BRUNO LEONARDO CANTO MARTINS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANTONIO CARLOS DA SILVA MIRANDA
  • BRUNO LEONARDO CANTO MARTINS
  • CRISTIAN ANDRES CORTES ANGEL
  • DANIEL BRITO DE FREITAS
  • JOSE RENAN DE MEDEIROS
  • Data: 14/07/2016

  • Mostrar Resumo
  • Após a descoberta pioneira de um planeta gigante orbitando 51 Peg por Mayor $\& $ Queloz (1995),
    cerca de duas décadas atrás, já forma descobertos descobertos de mais de 3434 planetas,
    em cerca de 2568 sistemas planetários. A grande maioria desses exoplanetas orbitam estrelas de
     campo da sequência principal com massas solares. As observações destas estrelas oferecem várias
    vantagens, incluindo brilho e uma grande variedade de características estelares, como a massa, idade, composição química e estado evolutivo. No entanto, as características muito diferentes das estrelas de campo também representa uma desvantagem para a nossa capacidade de tirar conclusões precisas a perguntas muito básicas, incluindo o papel do ambiente estelar na formação do planeta. Não há uma resposta clara para o fato de que estrelas da sequência principal, que hospedagem planetas gigantes, são ricas em metal (Gonzalez 1997; Santos et al., 2004), enquanto que as estrelas evoluídas, que hospedagem planetas gigantes, não são (Pasquini et al 2007). De fato, diferentes fenômenos têm sido propostos para explicar esta discrepância em metalicidade, incluindo a poluição estelar em estrelas da sequência principal (Laughlin $ \ & $ Adams 1997), ou um mecanismo de formação de planetas favorecendo o nascimento de planetas em torno de estrelas ricas em metal (Pollack al., 1996), como também o meio ambiente estelar (Haywood 2009). A observação das estrelas em aglomerados abertos oferece a possibilidade de controlar rigorosamente as características estelares, pois cada
     aglomerado representa um conjunto homogêneo de estrelas. Além disso, estrelas pertencentes a
     aglomerados abertos foram formadas ao mesmo tempo e nas mesmas condições e, portanto,
     espera-se que tem a mesma idade, metalicidade, e distância galatocêntrica. A partir do trabalho
     de Mermilliod $\& $ Mayor 2008, escolhemos aglomerados que abrigam estrelas gigantes para
     serem incluídos na nossa pesquisa. Utilizamos o banco de dados de aglomerados WEBDA
    (Mermilliod 1995) para obter informações sobre a nossa amostra. Os principais critérios que
     foram a idade do aglomerado (entre 0,02 e alguns Ganos, com massas do TO
     > 1,5 M$_{\ bigodot}$) e a magnitude de suas estrelas gigantes (mais brilhante do que V = 13,5).
     Em seguida, rejeitamos estrelas com índice de cor (B - V) maiores que 1,4, porque gigantes frias
     brilhantes são conhecidas por terem VR instável. As observações foram realizadas utilizando HARPS
     (Mayor et al., 2003), o caçador de planetas no telescópio ESO de 3,6 m. No modo de alta precisão
     (HAM), temos uma abertura no céu de um segundo de arco e um poder de resolução de 115.000.
    A faixa espectral coberta é de 380-680 nm. Nossa análise espectral é baseada nos modelos de
    atmosfera MARCS e na ferramentas espectroscópicas Turbospectrum. Nós determinamos parâmetros
     estelares e metalicidade de análise LTE de linhas Fe I e Fe II. Uma vez que temos a alta resolução
     e alta S/R espectral, nós também computamos as abundâncias de Li, usando a linha em 6.707,78
    {\ AA}, Si I, Na I, Mg I, Al I, Ca I, Ti I, Co I, Ni I, Zr I, II e La Cr I. Apresentamos uma caracterização
     espectroscópica de 42 estrelas gigantes, em 12 aglomerados estelares abertos, usando espectroscopia de alta resolução. Todos esses aglomerados são parte de uma busca por planetas
     gigantes que orbitam estrelas gigantes de massa intermediaria e os nossos resultados mostram
     que todos os aglomerados estudados tem $[Fe/H]$ com valores próximos ao solar e que concordam com os resultados encontrados na literatura, apenas com uma pequena dispersão. Estas abundâncias nos permitirá realizar uma análise comparativa das abundâncias de estrelas com e sem planetas, a partir do qual será possível detectar diferenças, anomalias e determinar o nível de interações planeta-estrela. O objetivo deste trabalho é estudar a formação de planetas gigantes em aglomerados abertos. Desta forma, poderemos melhor compreender se um ambiente estelar pode afetar o processo de formação, a frequência e a evolução dos sistemas planetários em relação às estrelas de campo.


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  • After the pioneering discovery of a giant planet orbiting 51 Peg by Mayor $\&$ Queloz (1995), about two decades ago, the literature reports the discovery of more than 3434 confirmed planets (exoplanet.eu), in about 2568 planetary systems. Solar mass main sequence field stars host the vast majority of these exoplanets. The observation of these stars offers several advantages, including brightness and a large variety of stellar characteristics, such as mass, age, chemical composition and evolutionary status. However, the widely differing characteristics of field stars also represents a drawback for our capability to derive precise conclusions to very basic questions, including the role of stellar environment on planet formation. There is no clear answer for the fact that main-sequence stars hosting giant planets are metal rich (Gonzalez 1997; Santos et al. 2004), while evolved stars hosting giant planets are not (Pasquini et al. 2007). Indeed, different phenomena have been proposed to explain this discrepancy in metallicity, including stellar pollution acting on main-sequence stars (Laughlin $\&$ Adams 1997, e.g.), a planet formation mechanism favouring the birth of planets around metal rich stars (Pollack al. 1996) and the stellar environment (Haywood 2009). The observation of stars in open cluster offers the possibility to strictly control the stellar characteristics, because each cluster represents a homogeneous set of stars. Besides, open cluster stars were formed at the same time and in the same circumstances and thus are expected to have the same age, metallicity, and galactocentric distance. From the work of Mermilliod $\&$ Mayor 2008 we choose clusters harbouring giants stars to be included in our survey. We used the WEBDA cluster database (Mermilliod 1995) to get information about our sample. The main criteria we focused on were the age of the cluster (between 0.02 and a few Gyr, with TO masses $>$ 1,5 M$_{\bigodot}$) and the magnitude of its giant stars (brighter than V = 13.5). Then we rejected stars with colour index (B - V) larger than 1.4, because cool, bright giants are known to be RV unstable. The observations were performed using HARPS (Mayor et al. 2003), the planet hunter at the ESO 3.6 m telescope. In high accuracy mode (HAM), it has an aperture on the sky of one arcsecond, and a resolving power of 115000. The spectral range covered is 380 - 680 nm. Our spectral analysis is based on the MARCS models of atmospheres and Turbospectrum spectroscopic tool. We determined stellar parameters and metallicity from LTE analysis of Fe I and Fe II lines. Once we get the high resolution and high S/N spectra, we also computed Li abundances that was obtained using the line at 6707.78 {\AA}, Si I, Na I, Mg I, Al I, Ca I, Ti I, Co I, Ni I, Zr I, La II and Cr I. We presented a spectroscopic characterisation of 42 giants, in 12 open clusters, using high resolution spectroscopy. All these clusters are part of a survey for giant planets orbiting intermediate-mass giant stars and the results show that all the clusters studied have $[Fe/H]$ values close to solar, results that agree with the literature with a small dispersion. These abundances will enable us to perform a comparative analysis of the abundances of stars with and without planets, from which it will be possible to detect differences, anomalies and determine the level of planet-star interactions. The goal of this campaign is to study the formation of giant planets in OCs to understand whether a different environment might affect the planet formation process, the frequency, and the evolution of planetary systems with respect to field stars. In addition, searching for planets in OCs enables us to study the dependency of planet formation on stellar mass and to compare the chemical composition of stars with and without planets in detail.

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  • EDIMILSON FÉLIX DA SILVA
  • Propriedades magnéticas quase estáticas e dinâmicas de filmes ferromagnéticos bifásicos

  • Orientador : FELIPE BOHN
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FELIPE BOHN
  • LUIZ FELIPE CAVALCANTI PEREIRA
  • MARCIO ASSOLIN CORREA
  • ANTONIO AZEVEDO DA COSTA
  • RUBEM LUÍS SOMMER
  • Data: 12/08/2016

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  • O efeito magnetoimpedância corresponde a uma das mais versáteis ferramentas para investigar materiais magnéticos nanoestruturados, revelando suas propriedades magnéticas em diferentes faixas de frequência e valores de campo magnético, mesmo em estados não saturados. Nas últimas décadas, grande atenção tem sido dada a este efeito não somente devido à sua contribuição para o entendimento da física associada à dinâmica da magnetização, mas à possibilidade de aplicação de materiais magnéticos como elemento sensor para dispositivos de detecção de baixos campos magnéticos com rápida resposta a campos magnéticos alternados. Embora os materiais magnéticos macios sejam altamente sensíveis a pequenas variações de baixos campos magnéticos, muitos deles apresentam, essencialmente, um comportamento de magnetoimpedância não linear em campos magnéticos próximos a zero, dificultando uma derivação simples e direta de um sinal apropriado para aplicações em sensores. Para melhorar as características lineares da resposta da magnetoimpedância, estudos têm sido realizados em diferentes sistemas magnéticos, incluindo fios, fitas amorfas e filmes na forma de multicamadas com {\it exchange bias}. Recentemente, foi verificado que materiais que exibem magnetoimpedância assimétrica, caracterizados por uma resposta linear próximo a campo magnético zero, surgem como alternativa promissora para aplicações, abrindo possibilidade para seu uso em sensores de campo magnético lineares autoinduzidos. Nestes materiais, os efeitos assimétricos são obtidos através da indução de uma configuração magnética estática assimétrica, geralmente feita por meio de interações magnetostáticas, {\it exchange bias}, ou modificando a orientação entre o campo magnético externo e a anisotropia magnética.

    Neste trabalho, são investigadas propriedades estruturais, propriedades magnéticas quase estáticas e a dinâmica da magnetização em sistemas nanoestruturados, com ênfase no efeito magnetoimpedância em filmes finos e multicamadas ferromagnéticos bifásicos, ou seja, com estrutura na forma NiFe/NM/Co, onde NM é o espaçador metálico não magnético. Como resultados, estes filmes possuem comportamento magnético bifásico e efeito magnetoimpedância assimétrico. Neste caso, verificou-se que a resposta da magnetoimpedância é dependente da espessura do material espaçador não magnético. Foi possível ajustar a região linear das curvas de magnetoimpedância assimétrica em torno do campo magnético zero através da variação de espessura do material espaçador e da frequência da corrente de sonda, e otimizar a sensibilidade através da consideração de filmes na forma de multicamadas. Os resultados de dinâmica são discutidos em termos dos diferentes mecanismos que governam a dinâmica da magnetização em diferentes intervalos de frequência, propriedades magnéticas quase estáticas, espessura do espaçador e tipo de interação magnética entre as camadas ferromagnéticas. Assim, estes resultados colocam filmes com comportamento magnético bifásico que exibem efeito magnetoimpedância assimétrico com candidatos promissores para aplicações como elementos sensores no desenvolvimento de sensores de campo magnético autoinduzidos.


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  • The magnetoimpedance effect appears as one of the most versatile tools to investigate nanostructured magnetic materials, revealing its magnetic properties in different frequency ranges and magnetic field values, even at unsaturated states. In recent decades, great attention has been given to this effect due to their contribution to the understanding of the physics associated to the magnetization dynamics and to the possibility of application of magnetic materials as probe element in sensor devices for low-field detection. Although soft magnetic materials are highly sensitive to small variations in low magnetic fields, many of them have essentially a nonlinear magnetoimpedance behavior in magnetic fields near zero, which prevents a simple straightforward derivation of an appropriate signal for sensors applications. To improve the linear features of the magnetoimpedance response, several studies have been carried out considering different magnetic systems, including wires, ribbons and amorphous multilayered films with \textit{exchange bias}. Recently, it has been shown that materials exhibiting asymmetric magnetoimpedance, characterized by a linear response close to zero magnetic field, appear as a promising alternative for applications, opening the possibility to use such materials in auto-biased linear magnetic field sensors. In these materials, asymmetric effects are obtained by inducing asymmetric static magnetic configuration, usually done by magnetostatic interactions, exchange bias, or by modifying the orientation of the external magnetic field and magnetic anisotropy.

    In this work, we investigate the structural properties, quasi-static magnetic properties, and the magnetization dynamics and magnetoimpedance effect in biphase ferromagnetic films and multilayers, with structures NiFe/NM/Co, where NM is a non-magnetic metallic spacer. Considering the results, these films present biphase magnetic behavior and asymmetric magnetoimpedance effect. We observe that the magnetoimpedance response is dependent on the thickness of the non-magnetic spacer material, explore the possibility of tuning the linear region of the magnetoimpedance curves around zero magnetic field by varying the thickness of the spacer and probe current frequency, and optimize the sensitivy by considering multilayered films. We discuss the experimental results in terms of the different mechanisms governing the magnetization dynamics at distinct frequency ranges, quasi-static magnetic properties, thickness of the spacer, and the kind of the magnetic interaction between the ferromagnetic layers. The results place films with biphase magnetic behavior exhibiting asymmetric magnetoimpedance effect as very attractive candidates for application as probe element in the development of auto-biased linear magnetic field sensors.

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  • MATEUS BRUNO BARBOSA
  • Análise de Caminhadas de Lévy em trajetórias curvas 2D

  • Orientador : MADRAS VISWANATHAN GANDHI MOHAN
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MADRAS VISWANATHAN GANDHI MOHAN
  • JOAO MEDEIROS DE ARAUJO
  • LUCIANO RODRIGUES DA SILVA
  • ERNESTO CARNEIRO PESSOA RAPOSO
  • MARCOS GOMES ELEUTERIO DA LUZ
  • RAPHAEL MATOZO TROMER
  • Data: 06/10/2016

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  • Um dos problemas centrais no estudo de difusão anômala e transporte é a análise adequada de dados de trajetórias(por ex: animais buscando por alimentos ou por parceiros para acasalamento). A análise e inferência de padrões de caminhadas de Lévy a partir de dados empíricos ou de trajetórias simuladas de partículas em duas ou três dimensões(2D e 3D) é muito mais difícil que em uma dimensão porque não existe trajetórias curvas em uma dimensão mas em dimensões superiores são comuns. Ultimamente, um novo método para detecção, que considera projeções 1D de trajetórias 2 e 3D, foi proposto por Humphries et al. O cerne dessa proposta é explorar o fato que a projeção 1D de uma caminhada de Lévy num alta dimensão é também uma caminhada de Lévy. Nesse trabalho, nós questionamos se o método da projeção é ou não suficientemente poderoso para distinguir claramente uma caminhada de Lévy 2D com curvatura de uma simples caminhada aleatória Markoviana correlacionada. Nós focamos o estudo no caso desafiador em que ambas caminhadas 2D tem a Função Densidade de Probabilidade (FDP) de tamanho de passos exatamente idênticas bem como dos ângulos de inflexão entre passos sucessivos. Nossa abordagem estende o método da projeção original pela introdução de um reescalonamento dos dados projetados. Após a projeção e coarse-graining, a FDP renormalizada para distâncias entre sucessivas inflexões é visto possuir calda grossa quando há um processo de Lévy oculto na caminhada original. Nós exploramos e ste efeito para inferir um processo de caminhada de Lévy na trajetória curva original de alta dimensão. Por outro lado, não há a presença de calda grossa quando uma caminhada aleatória correlacionada (Markoviana) é analisada. Nós mostramos que esse processo funciona muito bem na identificação de uma caminhada de Lévy, mesmo quando há ruído de curvatura. A ferramenta que desenvolvemos neste trabalho pode ser útil em contexto realístico envolvendo identificação de caminhadas de Lévy relacionadas a movimento animal na terra (2D) ou no ar e oceanos (3D).


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  • A crucial problem in the study of anomalous diffusion and transport refers to adequate analysis of trajectory data. The analysis and inference of Lévy walk model from empirical or simulated trajectories of particles in two and three-dimensions (2D and 3D) is much more hard than in 1D because path curvature is nonexistent in 1D but pretty common in higher dimensions. Lately, a new method to detect Lévy walks, which considers 1D projections of 2D or 3D trajectory data, has been proposed by Humphries et al. The main idea of this method is to explore the fact that a 1D projection of a high-dimensional Lévy walk is itself a Lévy walk. In this work, we ask whether or not this projection method is capable enough to clearly distinguish a 2D Lévy walk with curvature from a simple Markovian correlated random walk. We focus this work in challenging case in which both 2D walks have the same probability density functions (pdf) of step sizes as well as of turning angles between succesive steps. Our approach extends the original projection the original projection method by introducing a rescaling of the projected data. After a projection and coarse graining, the renormalized pdf for the travel distances between successive turnings is seen to possess a fat tail when there is an underlying Lévy process. We exploit this effect to infer a Lévy walk process in the original high-dimensional curved trajectory. In contrast, there is no fat tail when a (Markovian) is analyzed. We show that this procedure works very well in clearly identifying a Lévy walk even when there is noise from curvature. The present protocol may be useful in realistic contexts involving ongoing debates on the presence (or not) of Lévy walks related to animal movement on land (2D) and air and oceans (3D).

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  • EDI ROZEMBERGH BRASILEIRO DA SILVA BRANDÃO
  • ESPECTRO DE TRANSMISSÃO ÓPTICAS E POLARITONS EM QUASI-CRISTAIS DE OCTONACCI

  • Orientador : MANOEL SILVA DE VASCONCELOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MANOEL SILVA DE VASCONCELOS
  • DORY HELIO AIRES DE LIMA ANSELMO
  • EUDENILSON LINS DE ALBUQUERQUE
  • CARLOS ALEXANDRE AMARAL ARAUJO
  • PAULO WILSON MAURIZ
  • Data: 20/10/2016

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  • Neste trabalho, apresentamos um estudo teórico da propagação das ondas eletromagnéticas em estruturas de multicamadas denominadas de Cristais Fotônicos. Dentro deste escopo, este trabalho possui três vertentes. Na primeira parte, estudamos teoricamente os espectros de transmissão em quasi-cristais fotônicos unidimensionais, composta de materiais SiO2 (A) e TiO2 (B), organizada seguindo a sequência de Octonacci, onde o enésimo estágio da multicamada Sn é dado pela regra Sn=Sn-1Sn-2Sn-1, para n ≥ 3 e com S1=A e S2=B. A expressão de transmitância foi obtido empregando um cálculo teórico baseado no método da matriz de transferência. Para ondas incidentes normalmente, observamos que, para uma mesma geração, os espectros de transmissão para ondas transversais eléctricas (TE) e ondas transversais magnéticas (TM) são iguais ao menos de forma qualitativa, e eles apresentam uma propriedade de escala em que um comportamento auto-similar é obtido, como uma evidência de que esses espectros são fractais. Os espectros mostram regiões onde os band gaps unidirecionais emergem para as gerações específicas da estrutura fotônica de Octonacci, exceto para ondas TM. Para ondas TE, notamos que todos eles têm quase a mesma largura, por diferentes gerações. Nós também relatamos a localização de modos como consequência da quase-periodicidade da heteroestrutura.

    Na segunda parte, investigamos os espectros de transmissão óptica para as ondas de polarização s (TE) e p (TM) em quasi-cristais fotônicos unidimensionais em uma estrutura de multicamadas quase-periódicas composta por camadas alternadas de SiO2 e metamateriais, organizada seguindo a sequência de Octonacci. As equações de Maxwell e técnica da matriz de transferência são usadas para obter o espectro de transmissão para propagação de campos eletromagnéticos incidentes normalmente e obliquamente. Assumimos a resposta dispersiva do tipo Drude-Lorentz para a permissividade dielétrica e permeabilidade magnética dos metamateriais. Para ondas incidentes normalmente, observamos que o espectro não tem comportamento auto-similar ou simetria espelho e também possui a ausência de band gaps óptico. Também mostramos o surgimento de band gaps completos e pseudos refletores de Bragg (ou espelhos de Bragg).

    Na terceira e última parte, estudamos a propagação dos polaritons de plasmon em sistemas formados por multicamadas periódicas e quase-periódicas organizadas de acordo com a sequência de Octonacci, a partir da descrição do comportamento dos seus modos de volume e de superfície. Através de cálculo analítico e numérico computacional, obtemos inicialmente os espectros de frequência dos polaritons de plasmon nestas superestruturas. Posteriormente, investigamos como a quase-periodicidade modifica a sua estrutura de bandas em relação ao caso periódico, induzindo os seus espectros a uma forma auto-similar, caracterizando a sua fractalidade/multifractalidade.


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  • Abstract:
    In this work, we present a theoretical study of the propagation of electromagnetic waves in multilayer structures termed Photonic Crystals. Within this scope, this work has three strands. In the first part, we study theoretically the transmission spectra in one-dimensional photonic quasi-crystals, made up of SiO2 (A) and TiO2 (B), materials, organized following the Octonacci sequence, where the nth-stage of the multilayer Sn is given by the rule Sn=Sn-1Sn-2Sn-1, for n ≥ 3 and with S1=A e S2=B. The expression for transmittance was obtained by employing a theoretical calculation based on the transfer-matrix method. For normally incident waves, we observe that, for a same generation, the transmission spectra for transverse electric (TE) and transverse magnetic (TM) waves are equal, at least qualitatively, and they present a scaling property where a self-similar behavior is obtained, as an evidence that these spectra are fractals. The spectra show regions where the omnidirectional band gaps emerges for specific generations of Octonacci photonic structure, except to TM waves. For TE waves, we note that all of them have almost the same width, for different generations. We also report the localization of modes as a consequence of the quasi-periodicity of the heterostructure.

    In the second part, we investigate the optical transmission spectra for s and p-polarized (TE) waves in one-dimensional photonic quasi-crystals on a quasi-periodic multilayer structure made up by alternate layers of SiO2 and metamaterials, organized by following the Octonacci sequence. Maxwell's equations and the transfer-matrix technique are used to derive the transmission spectra for the propagation of normaly and obliquely incident electromagnetic fields. We assume Drude-Lorentz-type dispersive response for the dielectric permittivity and magnetic permeability of the metamaterials. For normally incident waves, we observe that the spectra does not have self-similar behavior or mirror symmetry and it also features the absence of optical band gap. We also show the appearance of the complete band gaps and pseudo reflectors Bragg (or Bragg mirrors).

    In the third and final part, we studied the propagation of plasmons polariton in systems formed by periodic multilayer and quasi-periodic organized in accordance to the Octonacci sequence from the behavior description of their modes of volume and surface in their individual constituents. Through analytical and computational numerical calculation, initially we get the frequency spectra of plasmon polariton these superstructures. Subsequently, we investigated the quasi-periodicity changes its band structure in relation to the periodic case, inducing their spectra to a self-similar way, characterizing its fractality/multifractality.

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  • MACKSON MATHEUS FRANÇA NEPOMUCENO
  • Natureza Fractal e Multifractal da onda gravitacional GW150914 detectada pelo LIGO

  • Orientador : DANIEL BRITO DE FREITAS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DANIEL BRITO DE FREITAS
  • JOSE RENAN DE MEDEIROS
  • MADRAS VISWANATHAN GANDHI MOHAN
  • ODYLIO DENYS DE AGUIAR
  • RODRIGO FERNANDES LIRA DE HOLANDA
  • Data: 12/12/2016

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  • Os dados da recente detecção de ondas gravitacionais feitas pelo Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferometria Laser (LIGO na sigla em inglês) foram usados para aplicação do formalismo de análise multifractal. Uma série temporal foi montada a partir dos dados de medida de deformação relativa (strain) causada pela onda gravitacional GW150914. O método MFDMA foi usado para análise desses dados. Os procedimentos de embaralhamento dos dados e embaralhamento das fases de uma transformada de Fourier efetuada sobre os dados foram usados como forma de determinar as fontes de multifractalidade da série temporal. Os resultados indicam a existência de dois regimes de multifractalidade na série temporal de GW150914. Os instantes que definem a separação entre estes dois regimes podem ser interpretados como o intervalo temporal de colisão entre buracos negros causadores desta onda gravitacional.


  • Mostrar Abstract
  • Data of the recent discovery of gravitational waves detected by Advanced Laser Interferometer
    Gravitational Wave Observatory-LIGO were used in application of multifractal
    analysis formalism. A time-series derived by strain measurement caused by gravitational
    wave GW150914 was mounted. Detrended moving average method for multifractals,
    named MFDMA, was used for analisys of such data. Shuffling and Surrogate procedures
    was used for determinate sources of multifractality on the time series. Results indicate
    two regimes of multifractality in time-series from GW150914. The instant that defines the
    separation of these regimes may be interprated like the black holes merger time interval.

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  • SAMURAÍ GOMES DE AGUIAR BRITO
  • Papel da dimensionalidade em redes complexas: conexões com a mecânica estatística não-extensiva

  • Orientador : LUCIANO RODRIGUES DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANANIAS MONTEIRO MARIZ
  • CONSTANTINO TSALLIS
  • EVALDO MENDONÇA FLEURY CURADO
  • LIACIR DOS SANTOS LUCENA
  • LUCIANO RODRIGUES DA SILVA
  • MADRAS VISWANATHAN GANDHI MOHAN
  • Data: 13/12/2016

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  • Estudos em redes complexas são bastante atuais e promovem a integração de diversas áreas do conhecimento. Já foi comprovado em pesquisas anteriores que a estatística que rege as redes complexas, quando as interações são de longo alcance, não é a estatística padrão de Boltzmann-Gibbs, mas sim uma estatística que leve em conta correlações de longo alcance. Neste sentido existe uma proposta que tem tido bastante aceitação que é a estatística não-extensiva de Tsallis. No limite termodinâmico, as distribuições de grau, são da forma P(k)∝e^(-k/κ)   , onde e_q é a q−exponencial definida por e^z  ≡ [1 + (1 - q)z]^(1/(1-q) )que otimiza a entropia não aditiva S_q   (quando q→1, recupera-se a entropia de Boltzmann-Gibbs). Nesta tese nós introduzimos um estudo de redes geográficas d−dimensionais (Modelo Natal) as quais crescem com ligação preferencial envolvendo distância Euclidiana através da introdução do termo r^(-α_A )  (α_A  ≥ 0) na regra de ligação preferencial. Dada a conexão com a q-estatística, nós numericamente verificamos (para d = 1,2,3 e 4) que as distribuições de grau, que em princípio dependem de  α_A  e d , na realidade dependem somente do quociente destas variáveis ou seja α_A/d, portanto apresentando um comportamento universal em relação à essa variável. Além disso, o limite q = 1 é rapidamente alcançado quando α_A/d → ∞. Verificamos ainda que outras propriedades da rede também possuem dependências universais com relação a α_A/d, tais como: menor caminho médio ⟨l⟩, expoente dinâmico β proveniente da evolução temporal da conectividade dos sítios e a entropia S_q da distribuição de grau.


  • Mostrar Abstract
  • Studies in complex networks are quite current and promote the integration of several areas of knowledge. Has been verified in previous research that the nonextensive statistical mechanics is the more suitable approach to describe the complex networks when there is long-range interactions between your constituents. At the thermodynamic limit the degree distribution is of the form P(k) ∝ e^(k/κ), where e_q is the q-exponential defined by e^z  ≡ [1 + (1 - q)z]^(1/(1-q) ) which optimizes the non-additive entropy S_q (when q→1, the Boltzmann-Gibbs entropy is recovered). In this thesis we have introduced a study of the d-dimensional geographic networks (Natal Model) which grow with preferential attachment involving Euclidean distance by introducing the term r^(-α_A )  (α_A  ≥ 0) into the preferential attachment rule. Given the connection between complex networks and the q-statistic, we numerically verified (for d = 1,2,3 e 4) that the degree distributions exhibit, for both q and κ, universal dependencies with respect to the variable α_A/d. In addition, the limit q = 1 is quickly reached when α_A/d → ∞. We also verified that other properties of the network also have universal dependencies with respect to α_A/d, such as: shortest path length ⟨l⟩, dynamic exponent β (from connectivity time evolution of the sites) and the entropy S_q of the degree distribution.

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  • NYLADIH THEODORY CLEMENTE MATTOS DE SOUZA
  • Descrição Não-Convencional de Fractais Generalizados de Cantor e de Sequências Cromossômicas do DNA Humano no Formalismo de Kaniadakis

  • Orientador : DORY HELIO AIRES DE LIMA ANSELMO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DORY HELIO AIRES DE LIMA ANSELMO
  • MANOEL SILVA DE VASCONCELOS
  • NILSON SENA DE ALMEIDA
  • RAIMUNDO SILVA JUNIOR
  • VAMBERTO DIAS DE MELLO
  • Data: 16/12/2016

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  • No presente trabalho, apresentamos uma análise, via teoria de informação no contexto da estatística generalizada de Kaniadakis, de conjuntos generalizados de Cantor (tipo d-(m,r)), e do cromossomo Y do DNA humano. Os objetivos de nosso estudo são determinar, através da -entropia (que é adequada para sistemas com correlações de longo alcance) as leis de escala, comportamentos auto-similares e dimensões fractais características desses dois sistemas: um determinístico, e outro encontrado na natureza. Para o conjunto generalizado de Cantor, determinamos analítica e numericamente os valores de  que tornam a entropia linear com o tamanho do sistema, obtendo uma relação entre  (o parâmetro de deformação), a dimensão fractal (df) e a dimensão de suporte (d). Usando o conceito de blocos, mostramos que para intervalos arbitrários de L (tamanho do sistema), e s (tamanho do bloco de informação) a -entropia apresenta comportamento auto-similar, bem como um comportamento tipo lei de potência com respeito a s.  Na análise entrópica do cromossomo Y observamos que, independentemente do valor de , a entropia de Kaniadakis, quando apresentada em função do tamanho do sistema, apresenta em geral (mas não sempre) três regimes: um oscilatório, um monotonicamente linear, e outro de saturação. Este último é resultado do fato de que a entropia é extensiva, e o sistema é finito.  O segundo regime, por sua vez, denota uma ordem interna aparente. No entanto, não foi possível observar um comportamento auto-similar.  Nossa análise restringiu-se à parte codificante do cromossomo Y, onde desprezamos os trechos não-codificantes.


  • Mostrar Abstract
  • In the present work, we present a statistical analysis, via theory of information in the context of the Kaniadakis generalized statistics, of generalized Cantor sets (type d-(m, r)) and the Y chromosome of human DNA. The objectives of our study are to determine, through -entropy (which is suitable for systems with long-range correlations), the laws of scale, self-similar behaviors and characteristical fractal dimensions of these two systems: one deterministic, and the other found in nature. For the generalized Cantor set, we determine analytically and numerically the values of  that make the entropy linear with the system size, obtaining a relation between  (the deformation parameter), the fractal dimension (df) and the support dimension (d). Using the concept of blocks, we show that for arbitrary intervals of L (system size), and s (size of the information block), the -entropy exhibits self-similar behavior, as well as a power law-like behavior with respect to s. In the entropy analysis of the Y chromosome we observed that, regardless of the value of , the Kaniadakis entropy, when presented as a function of the size of the system, presents in general (but not always) three regimes: one oscillatory, one monotonically linear, and another of saturation. The latter is a result of the fact that the entropy is extensive, and the system is finite. The second regime, in turn, denotes an apparent internal order. However, in this case it was not possible to observe a self-similar behavior. Our analysis was restricted to the coding part of the Y chromosome, where we have neglected the noncoding parts.

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  • KELDER CAVALCANTI DE VASCONCELOS
  • Efeitos da Eletrodinâmica não linear na propagação de radiação em torno de objetos compactos carregados

  • Orientador : LEO GOUVEA MEDEIROS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLOS AUGUSTO ROMERO FILHO
  • JANILO SANTOS
  • LEO GOUVEA MEDEIROS
  • PEDRO JOSÉ POMPEIA
  • RAIMUNDO SILVA JUNIOR
  • Data: 19/12/2016

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  • Nesta tese, a propagação de ondas eletromagnéticas no contexto de eletrodinâmicas não lineares é cuidadosamente analisada dentro de um espaço-tempo criado por uma massa esfericamente simétrica e eletricamente carregada. Dentro de certas aproximações verificamos a existência da auto interação eletromagnética entre o campo eletrostático de fundo e a radiação que nele se propaga, e adotamos para esta análise uma abordagem conhecida como métrica efetiva. Observamos que a métrica efetiva não gera horizontes de eventos efetivos, porém as não lineariedade alteram as posições usuais dos horizontes de eventos de buracos negros tipo Reissner-Nordström. Na aproximação linear, calculamos como a auto interação afeta o desvio geodésico e o redshift da propagação de fótons próximo destes objetos massivos carregados. Por fim, utilizando a Lagrangeana efetiva de Euler-Heinsenberg, estimamos a contribuição da auto interação no redshift geomético perto de objetos compactos extremais.


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  • : In this thesis, the propagation of non-linear electromagnetic waves is careful analyzed on a curved spacetime created by spherically symmetric mass and charge distribution. Using certain approximations we verified the existence of electromagnetic self-interaction between the background electrostatic field and the radiation that propagating in it, and we adopted for this analysis an approach known as effective metric. We observe that the effective metric does not generate effective events horizons, but the non linearities changes the event horizons usual positions of Reissner-Nordström black holes. In linear approximation, we compute how the self-interaction affects the geodesic deviation and the redshift of photons propagating near this massive charged object. Using the Euler-Heisenberg effective Lagrangian, we estimate the contribution of these self-interactions in the geometrical reshift near extremal compact objects.

2015
Dissertações
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  • JADSON TADEU SOUZA DANTAS
  • Estados Magnéticos em Nanoestruturas Elípticas de Ferro em Remanência
  • Orientador : ARTUR DA SILVA CARRICO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ARTUR DA SILVA CARRICO
  • JOSE HUMBERTO DE ARAUJO
  • IDALMIR DE SOUZA QUEIROZ JÚNIOR
  • Data: 19/02/2015

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  • Nanoestruturas ferromagnéticas (F) submicrométricas são de interesse, pois constituem partes essenciais de dispositivos magnetoeletrônicos modernos. Os estados ou fases magnéticas deste sistema ao longo da curva de magnetização ou de efeito de corrente elétrica polarizada, são funções das dimensões da partícula bem como dos parâmetros intrínsecos do ferromagneto. Investigamos as fases magnéticas de nanoelementos elípticos de Fe ao longo da curva de magnetização, desde seu campo de saturação positivo até campo nulo, usando um modelo micro-magnético auto-consistente que permite representar efeitos dipolares da geometria do sistema, assim como os outros parâmetros intrínsecos do nanoelemento. Estudamos os estados magnéticos de nanopartículas elípticas de Ferro isoladas e acopladas com espessura de 25nm, com diâmetro menor entre 100nm a 200nm e o diâmetro maior variando entre 300nm a 500nm. No caso de estruturas acopladas o espaçador é não magnético e tem espessura de 25nm. O eixo de anisotropia é na direção do raio menor da elipse e o campo externo pode ser aplicado tanto na direção do eixo menor quanto na direção do eixo maior. Esta rota de preparação do campo resulta em diferentes estados magnéticos em remanência para nanoelementos de uma mesma dimensão. Identificamos estados magnéticos em função das dimensões laterais da elipse. Encontramos uma diversidade de estados: estados uniforme, vórtice único, vórtices duplos, com chiralidades e polaridades opostas e iguais, e ainda estados com três vórtices na mesma estrutura. Mostramos que a rota de preparação e o acoplamento são fatores muito importantes para o estado remanente dessas estruturas.

     

     


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  • Submicron ferromagnetic (F) nanostructures are of interest as they are essential
     parts of modern magnetoelectronic devices. The states or magnetic phases of
     this system along the magnetization curve or polarized electric current effect 
    are functions of the particle size as well as the intrinsic parameters of the ferromagnet.
    We investigated the magnetic phases of Fe elliptic nanoelements along the magnetization curve,
     from their positive saturation field to zero field, using a self-consistent micromagnetic model
     that allows to represent dipole effects of the system geometry, as well as the other parameters
     Intrinsic properties of the nanoelement. We studied the magnetic states of isolated and coupled 25nm 
    thick elliptic iron nanoparticles, with a smaller diameter between 100nm to 200nm and the largest 
    diameter ranging from 300nm to 500nm. In the case of coupled structures the spacer is
     non-magnetic and has a thickness of 25nm. The anisotropy axis is in the direction of the minor
     radius of the ellipse, and the outer field can be applied either in the direction of the minor
     axis or in the direction of the major axis. This field preparation route results in different
     remanence magnetic states for nanoelements of the same size. We identify magnetic states 
    as a function of the lateral dimensions of the ellipse. We find a diversity of states: uniform states, 
    single vortex, double vortices, with opposite and equal chiralities and polarities, and states with three
     vortices in the same structure. We show that the preparation route and coupling are very important factors
     for the remaining state of these structures.
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  • RAFAELA MEDEIROS DE SOUZA
  • "Estudo da Densidade de Corrente Crítica para Reversão da Magnetização de Nanoelementos Ferromagnéticos"

  • Orientador : ARTUR DA SILVA CARRICO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ARTUR DA SILVA CARRICO
  • SUZANA NOBREGA DE MEDEIROS
  • ANA LUCIA DANTAS
  • Data: 16/03/2015

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  • A descoberta de que uma corrente elétrica é capaz de exercer um torque em um material ferromagnético, através da transferência de momento angular de spin, pode proporcionar o desenvolvimento de novos dispositivos tecnológicos que armazenam informação a partir da direção da magnetização. A redução da densidade de corrente para reversão da magnetização é primordial para potenciais aplicações em células de memórias magnéticas de acesso aleatório não voláteis (MRAM). Apresentamos uma investigação teórica dos efeitos de forma e do campo de dipolar na densidade de corrente crítica para reversão da magnetização, via torque por transferência de spin (STT), em nanoelementos ferromagnéticos. O sistema nanoestruturado consiste em uma camada de referência, na qual a corrente será polarizada em spin, e uma camada livre de reversão da magnetização. Observamos consideráveis variações na densidade de corrente crítica em função da espessura (t = 1.0nm, 1.5nm, 2.0nm e 2.5nm) e da geometria do nanoelemento (circular e elíptico), do tipo de material que compõe a camada livre do sistema (Ferro e Permalloy) e de acordo com a orientação da magnetização e da polarização em spin com o eixo maior. Mostramos que a densidade de corrente crítica pode ser reduzida em cerca de 50 % diminuindo a espessura da camada livre de Fe e em 75% ao modificar a magnetização de saturação de nanoelementos circulares com 2.5nm de espessura.    Observamos, ainda, uma redução de até 90 % na densidade de corrente de reversão para nanoelementos ultrafinos magnetizados ao longo da direção do eixo menor, usando a polarização no plano paralela à magnetização.

     


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  • A descoberta de que uma corrente elétrica é capaz de exercer um torque em um material ferromagnético, através da transferência de momento angular de spin, pode proporcionar o desenvolvimento de novos dispositivos tecnológicos que armazenam informação a partir da direção da magnetização. A redução da densidade de corrente para reversão da magnetização é primordial para potenciais aplicações em células de memórias magnéticas de acesso aleatório não voláteis (MRAM). Apresentamos uma investigação teórica dos efeitos de forma e do campo de dipolar na densidade de corrente crítica para reversão da magnetização, via torque por transferência de spin (STT), em nanoelementos ferromagnéticos. O sistema nanoestruturado consiste em uma camada de referência, na qual a corrente será polarizada em spin, e uma camada livre de reversão da magnetização. Observamos consideráveis variações na densidade de corrente crítica em função da espessura (t = 1.0nm, 1.5nm, 2.0nm e 2.5nm) e da geometria do nanoelemento (circular e elíptico), do tipo de material que compõe a camada livre do sistema (Ferro e Permalloy) e de acordo com a orientação da magnetização e da polarização em spin com o eixo maior. Mostramos que a densidade de corrente crítica pode ser reduzida em cerca de 50 % diminuindo a espessura da camada livre de Fe e em 75% ao modificar a magnetização de saturação de nanoelementos circulares com 2.5nm de espessura.    Observamos, ainda, uma redução de até 90 % na densidade de corrente de reversão para nanoelementos ultrafinos magnetizados ao longo da direção do eixo menor, usando a polarização no plano paralela à magnetização.

     

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  • RODRIGO DA SILVA SOBRINHO
  • Efeitos do Freio Magnético Sobre a Distribuição da Rotação Estelar

  • Orientador : DANIEL BRITO DE FREITAS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DANIEL BRITO DE FREITAS
  • JOSE RENAN DE MEDEIROS
  • JOSÉ RONALDO PEREIRA DA SILVA
  • Data: 21/05/2015

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  • O pioneiro trabalho proposto por Skumanich (1972) mostrou que a velocidade de rotação projetada média <v sini> para estrelas do tipo solar, obedece uma lei de decrescimento no tempo dado por t-1/2, onde t é a idade da estrela. Essa relação é consistente com as teorias de perda de momentum angular através do vento estelar ionizado, que por sua vez está acoplado à estrela pelo seu campo magnético. Vários autores (e.g.: Silva et al. 2013 e de Freitas et al. 2014) analisaram as possíveis correlações entre o decaimento rotacional e o perfil da distribuição de velocidade. Esses autores chegaram a uma simples relação heurística, mas não construíram uma passagem direta entre o expoente do decaimento rotacional (j) e o expoente da distribuição rotacional (q). Todo esse cenário teórico foi proposto usando uma eficiente e robusta mecânica estatística bem conhecida como mecânica estatística não-extensiva. A presente dissertação propõe efetivamente, fechar essa questão elaborando um caminho teórico para modificar as distribuições q-Maxwellianas em q-Maxwellianas com vínculos físicos extraídos da teoria do freio magnético. Para testar nossas distribuições, usamos um pacote de dados do catálogo de Geneva-Copenhagem Survey com aproximadamente 6000 estrelas F e G limitadas em idade. Como resultado, obtivemos que os expoentes da lei de decaimento e da distribuição seguem uma relação similar àquela proposta por Silva et al. (2013).

     

     

     


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  • O pioneiro trabalho proposto por Skumanich (1972) mostrou que a velocidade de rotação projetada média <v sini> para estrelas do tipo solar, obedece uma lei de decrescimento no tempo dado por t-1/2, onde t é a idade da estrela. Essa relação é consistente com as teorias de perda de momentum angular através do vento estelar ionizado, que por sua vez está acoplado à estrela pelo seu campo magnético. Vários autores (e.g.: Silva et al. 2013 e de Freitas et al. 2014) analisaram as possíveis correlações entre o decaimento rotacional e o perfil da distribuição de velocidade. Esses autores chegaram a uma simples relação heurística, mas não construíram uma passagem direta entre o expoente do decaimento rotacional (j) e o expoente da distribuição rotacional (q). Todo esse cenário teórico foi proposto usando uma eficiente e robusta mecânica estatística bem conhecida como mecânica estatística não-extensiva. A presente dissertação propõe efetivamente, fechar essa questão elaborando um caminho teórico para modificar as distribuições q-Maxwellianas em q-Maxwellianas com vínculos físicos extraídos da teoria do freio magnético. Para testar nossas distribuições, usamos um pacote de dados do catálogo de Geneva-Copenhagem Survey com aproximadamente 6000 estrelas F e G limitadas em idade. Como resultado, obtivemos que os expoentes da lei de decaimento e da distribuição seguem uma relação similar àquela proposta por Silva et al. (2013).

     

     

     

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  • WILLIAM JOUSE COSTA DA SILVA
  • Interação no Setor Escuro: Uma Análise Termodinâmica

  • Orientador : RAIMUNDO SILVA JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • RAIMUNDO SILVA JUNIOR
  • NILZA PIRES
  • Maria Aldinez Dantas
  • Data: 31/08/2015

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  • Nesse trabalho, investigamos uma abordagem geral para o modelo de interação entre as componentes do setor escuro do Universo usando argumentos termodinâmicos amplamente conhecidos, ou seja, a positividade da entropia mais a segunda lei da termodinâmica. Neste sentido, apresentamos alguns vínculos termodinâmicos no parâmetro da equação de estado (EoS) variável do tipo  =  relacionado com a energia escura e que interage com a matéria escura, isto é, consideramos uma interação fenomenológica entre a matéria escura fria e a energia escura como uma função do fator de escala cósmico. Essa abordagem generaliza alguns modelos propostos na literatura: representa um modelo sem interação, enquanto que   conduz ao modelo de interação constante entre as componentes escura do Universo.  Por outro lado,   e  proporciona uma análise termodinâmica para a energia escura que exclui a chamada cosmologia fantasma. Além disso, também discutimos algumas consequências cosmológicas desta abordagem geral, comparando nossos resultados com os propostos usando a EoS constante, isto é, ω(a)→ ω_0 e ϵ(a)→ ϵ(a).

     


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  • Nesse trabalho, investigamos uma abordagem geral para o modelo de interação entre as componentes do setor escuro do Universo usando argumentos termodinâmicos amplamente conhecidos, ou seja, a positividade da entropia mais a segunda lei da termodinâmica. Neste sentido, apresentamos alguns vínculos termodinâmicos no parâmetro da equação de estado (EoS) variável do tipo  =  relacionado com a energia escura e que interage com a matéria escura, isto é, consideramos uma interação fenomenológica entre a matéria escura fria e a energia escura como uma função do fator de escala cósmico. Essa abordagem generaliza alguns modelos propostos na literatura: representa um modelo sem interação, enquanto que   conduz ao modelo de interação constante entre as componentes escura do Universo.  Por outro lado,   e  proporciona uma análise termodinâmica para a energia escura que exclui a chamada cosmologia fantasma. Além disso, também discutimos algumas consequências cosmológicas desta abordagem geral, comparando nossos resultados com os propostos usando a EoS constante, isto é, ω(a)→ ω_0 e ϵ(a)→ ϵ(a).

     

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  • ÂNGELA MARTA DA SILVA
  • Produção e Caracterização Magnética Estática e Dinâmica de Camada Simples e Multicamada de Co2FeAl Crescidos em Substratos Amorfos.

  • Orientador : MARCIO ASSOLIN CORREA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FELIPE BOHN
  • MARCIO ASSOLIN CORREA
  • RICARDO BARRETO DA SILVA
  • Data: 08/09/2015

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    Neste trabalho foram produzidas e estudadas ligas de CFA, do tipo full-Heusler, onde obtivemos resultados de filmes finos simples de Co2FeAl (CFA) e multicamadas de CFA/Ag/CFA, produzidas por magnetron Sputtering em substratos amorfos (vidro), enfatizando o estudo de suas propriedades estruturais, magnéticas quasi-estáticas e dinâmicas. Através da análise de raios-X verificou-se a formação da estrutura cristalina do CFA, obtendo a fase A2 (desordenada estruturalmente,  onde os átomos encontram-se distribuídos aleatoriamente) e a fase B2 (estrutura semi-ordenada). As medidas revelaram um comportamento magnético quasi-estático que para camadas simples de MGO/CFA apresentam clara anisotropia do tipo uniaxial, enquanto para a camada simples e multicamada de CFA apresentam anisotropia uniaxial induzida no plano. Medidas de magnetoimpedância (MI) são realizadas numa vasta gama de frequências variando de 1.0 GHz a 3.0 GHz e variando o ângulo entre o campo magnético externo e a corrente de sonda com relação aos eixos de anisotropias. As curvas de MI apresentam comportamento típico verificada para amostra anisotrópica, com estrutura simples e de duplo pico de acordo com as frequências e ângulos como esperado.

     

     

     

     

     

     

     

      

     


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    Neste trabalho foram produzidas e estudadas ligas de CFA, do tipo full-Heusler, onde obtivemos resultados de filmes finos simples de Co2FeAl (CFA) e multicamadas de CFA/Ag/CFA, produzidas por magnetron Sputtering em substratos amorfos (vidro), enfatizando o estudo de suas propriedades estruturais, magnéticas quasi-estáticas e dinâmicas. Através da análise de raios-X verificou-se a formação da estrutura cristalina do CFA, obtendo a fase A2 (desordenada estruturalmente,  onde os átomos encontram-se distribuídos aleatoriamente) e a fase B2 (estrutura semi-ordenada). As medidas revelaram um comportamento magnético quasi-estático que para camadas simples de MGO/CFA apresentam clara anisotropia do tipo uniaxial, enquanto para a camada simples e multicamada de CFA apresentam anisotropia uniaxial induzida no plano. Medidas de magnetoimpedância (MI) são realizadas numa vasta gama de frequências variando de 1.0 GHz a 3.0 GHz e variando o ângulo entre o campo magnético externo e a corrente de sonda com relação aos eixos de anisotropias. As curvas de MI apresentam comportamento típico verificada para amostra anisotrópica, com estrutura simples e de duplo pico de acordo com as frequências e ângulos como esperado.

     

     

     

     

     

     

     

      

     

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  • DANIELLY FREIRE DA SILVA
  • Busca por Excesso no Infravermelho Médio em Estrelas Evoluídas com Fotometria WISE E 2MASS

  • Orientador : JOSE RENAN DE MEDEIROS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOSE RENAN DE MEDEIROS
  • BRUNO LEONARDO CANTO MARTINS
  • ANTONIO CARLOS DA SILVA MIRANDA
  • Data: 11/09/2015

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  • Busca por Excesso no Infravermelho Médio em Estrelas Evoluídas com Fotometria WISE E 2MASSBusca por Excesso no Infravermelho Médio em Estrelas Evoluídas com Fotometria WISE E 2MASSDiscos de detritos são comumente detectados orbitando estrelas da sequência principal, mas pouco se sabe sobre seu destino quando as estrelas evoluem ao longo dos estágios subgigante e gigantes. Jones (2008) encontrou fortes evidências sobre a presença de excesso de IR médio em estrelas do tipo G e K e classe de luminosidade III, utilizando dados fotométricos dos catálogos Two-Micron All Sky-Survey (2MASS) e WISE. Embora a origem desses excessos permanece incerto, é plausível que eles surgem a partir de discos de detritos em torno destas estrelas.

    O presente estudo traz uma pesquisa inédita na busca de excesso de IR médio em estrelas evoluídas simples e binárias do tipo espectral F, G e K das classes de luminosidade IV, III, II e Ib. Para este estudo, utilizamos dados fotométricos do WISE e 2MASS para uma amostra de 3000 estrelas evoluídas, com magnitude visual até 6,5. Como principais resultados, verificou-se que a frequência de estrelas evoluídas mostrando excesso de IR médio e aumentos excessivos das classes de luminosidade IV e III para as classes de luminosidade II e Ib. Além disso, não existe uma clara diferença entre a presença de excesso de IV em sistemas binários e único para todas as classes de luminosidade analisados.

     

     

     



     


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  • Busca por Excesso no Infravermelho Médio em Estrelas Evoluídas com Fotometria WISE E 2MASSBusca por Excesso no Infravermelho Médio em Estrelas Evoluídas com Fotometria WISE E 2MASSDiscos de detritos são comumente detectados orbitando estrelas da sequência principal, mas pouco se sabe sobre seu destino quando as estrelas evoluem ao longo dos estágios subgigante e gigantes. Jones (2008) encontrou fortes evidências sobre a presença de excesso de IR médio em estrelas do tipo G e K e classe de luminosidade III, utilizando dados fotométricos dos catálogos Two-Micron All Sky-Survey (2MASS) e WISE. Embora a origem desses excessos permanece incerto, é plausível que eles surgem a partir de discos de detritos em torno destas estrelas.

    O presente estudo traz uma pesquisa inédita na busca de excesso de IR médio em estrelas evoluídas simples e binárias do tipo espectral F, G e K das classes de luminosidade IV, III, II e Ib. Para este estudo, utilizamos dados fotométricos do WISE e 2MASS para uma amostra de 3000 estrelas evoluídas, com magnitude visual até 6,5. Como principais resultados, verificou-se que a frequência de estrelas evoluídas mostrando excesso de IR médio e aumentos excessivos das classes de luminosidade IV e III para as classes de luminosidade II e Ib. Além disso, não existe uma clara diferença entre a presença de excesso de IV em sistemas binários e único para todas as classes de luminosidade analisados.

     

     

     



     

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  • NAGILSON MENDES DE SOUSA
  • Síntese e Catacterização de Nanopartículas Magnéticas de Co e Ni Com Aplicação em Magnetohipertermia

  • Orientador : MARCO ANTONIO MORALES TORRES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOÃO MARIA SOARES
  • MARCO ANTONIO MORALES TORRES
  • SUZANA NOBREGA DE MEDEIROS
  • Data: 14/09/2015

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  • Nanopartículas (Nps) são importantes no desenvolvimento de novas aplicações tecnológicas. Nanopartículas magnéticas metálicas tais como Níquel e Cobalto surgem como objetos promissores devido as suas aplicabilidades em várias áreas da ciência e tecnologia. No presente trabalho apresentamos um estudo sobre o método de síntese, caracterização estrutural e magnética em nanopartículas de Co e Ni. As amostras foram preparadas pelo método Sol-Gel e formadas no polímero quitosana, a redução ocorreu em ausência de Hidrogênio. A estrutura cristalina do Co e Ni  são cúbicas de face centrada e seus diâmetros variaram de 19-50nm e 7-77nm, respectivamente. As superfícies das nanopartículas foram naturalmente passivadas com seus monóxidos apresentando estabilidade química por longos intervalos de tempo. A estrutura formada é do tipo núcleo/casca, o que favoreceu as interações de exchange bias entre o núcleo ferromagnético (FM) e a casca antiferromagnética (AFM). As condições de síntese foram otimizadas para obter principalmente a fase FM. Ambas NPs foram submetidas à ação de um campo magnético AC e houve aquecimento rápido atingindo temperaturas entre 80-140 °C em intervalos de tempo de até 5 min. As amostras dispersadas em um fluído, atingiram valores de 40- 59°C de aquecimento em até 12 minutos, possibilitando possíveis aplicações em hipertermia magnética. As ligas metálicas destes materiais como Ni-Co, Ni-Fe e Fe-Co estão sendo preparadas em nosso grupo e possibilitarão novos estudos e aplicações.


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  • Nanopartículas (Nps) são importantes no desenvolvimento de novas aplicações tecnológicas. Nanopartículas magnéticas metálicas tais como Níquel e Cobalto surgem como objetos promissores devido as suas aplicabilidades em várias áreas da ciência e tecnologia. No presente trabalho apresentamos um estudo sobre o método de síntese, caracterização estrutural e magnética em nanopartículas de Co e Ni. As amostras foram preparadas pelo método Sol-Gel e formadas no polímero quitosana, a redução ocorreu em ausência de Hidrogênio. A estrutura cristalina do Co e Ni  são cúbicas de face centrada e seus diâmetros variaram de 19-50nm e 7-77nm, respectivamente. As superfícies das nanopartículas foram naturalmente passivadas com seus monóxidos apresentando estabilidade química por longos intervalos de tempo. A estrutura formada é do tipo núcleo/casca, o que favoreceu as interações de exchange bias entre o núcleo ferromagnético (FM) e a casca antiferromagnética (AFM). As condições de síntese foram otimizadas para obter principalmente a fase FM. Ambas NPs foram submetidas à ação de um campo magnético AC e houve aquecimento rápido atingindo temperaturas entre 80-140 °C em intervalos de tempo de até 5 min. As amostras dispersadas em um fluído, atingiram valores de 40- 59°C de aquecimento em até 12 minutos, possibilitando possíveis aplicações em hipertermia magnética. As ligas metálicas destes materiais como Ni-Co, Ni-Fe e Fe-Co estão sendo preparadas em nosso grupo e possibilitarão novos estudos e aplicações.

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  • NATHALIA MATTOS NOVAES DA ROCHA
  • Análise Wavelet da Variabilidade do Quasar 3C 273

  • Orientador : BRUNO LEONARDO CANTO MARTINS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • BRUNO LEONARDO CANTO MARTINS
  • JOSE RENAN DE MEDEIROS
  • Maria Aldinez Dantas
  • Data: 14/09/2015

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    Descoberto em 1963, 3C 273 foi o segundo quasar identificado e catalogado no Terceiro Catálogo de Cambridge para rádio fontes, e o primeiro para o qual as linhas de emissão foram identificadas com uma sequência de hidrogênio desviada para o vermelho. Ele é o quasar mais brilhante da esfera celeste, o mais estudado, analisado, e com uma resultante abundância de dados disponíveis em uma vasta literatura. A análise precisa dos desvios das linhas espectrais de quasares, fornece informação suficiente para pôr em prova a variação das constantes fundamentais da natureza e similarmente da taxa de expansão do universo. A análise da variabilidade das curvas de luz desses corpos, e a consequente precisão das suas periodicidades, é de suma importância pois proporciona uma eficácia nas observações deles, possibilita uma maior compreensão dos seus fenômenos físicos, e torna factível a realização de observações espectrais em datas mais exatas (momentos nos quais suas curvas de luz apresentam picos acentuados e, por conseguinte, espectros mais ricos em informação). Na presente dissertação, vinte e oito curvas de luz do quasar 3C 273 são estudadas, abrangendo todas as faixas do espectro eletromagnético (da emissão rádio aos raios gama), totalizando na análise de quatro curvas de luz para cada faixa. Aplicamos o método da Transformada Wavelet Contínua do tipo Morlet de ordem w = 06 e obtivemos resultados precisos e coerentes com a literatura.


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    Descoberto em 1963, 3C 273 foi o segundo quasar identificado e catalogado no Terceiro Catálogo de Cambridge para rádio fontes, e o primeiro para o qual as linhas de emissão foram identificadas com uma sequência de hidrogênio desviada para o vermelho. Ele é o quasar mais brilhante da esfera celeste, o mais estudado, analisado, e com uma resultante abundância de dados disponíveis em uma vasta literatura. A análise precisa dos desvios das linhas espectrais de quasares, fornece informação suficiente para pôr em prova a variação das constantes fundamentais da natureza e similarmente da taxa de expansão do universo. A análise da variabilidade das curvas de luz desses corpos, e a consequente precisão das suas periodicidades, é de suma importância pois proporciona uma eficácia nas observações deles, possibilita uma maior compreensão dos seus fenômenos físicos, e torna factível a realização de observações espectrais em datas mais exatas (momentos nos quais suas curvas de luz apresentam picos acentuados e, por conseguinte, espectros mais ricos em informação). Na presente dissertação, vinte e oito curvas de luz do quasar 3C 273 são estudadas, abrangendo todas as faixas do espectro eletromagnético (da emissão rádio aos raios gama), totalizando na análise de quatro curvas de luz para cada faixa. Aplicamos o método da Transformada Wavelet Contínua do tipo Morlet de ordem w = 06 e obtivemos resultados precisos e coerentes com a literatura.

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  • SUZIERLY ROQUE DE LIRA ARAUJO
  • Análise Wavelet em Curvas de Luz de Sistemas Binários da Missão Espacial CoRoT

     

     

     

  • Orientador : JOSE RENAN DE MEDEIROS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOSE RENAN DE MEDEIROS
  • BRUNO LEONARDO CANTO MARTINS
  • BRAULIO BATISTA SOARES
  • Data: 16/09/2015

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  • Os sistemas binários constituem ambientes fundamentais para conhecermos as propriedades fundamentais das estrelas. Neste trabalho, analisamos 99 sistemas binários identificados pela missão espacial CoRoT. A partir do estudo dos diagramas de fase destes sistemas, nossa amostra é dividida em três grupos: aquele cujos sistemas são caracterizados pela variabilidade relativa aos eclipses binários; aquele no qual observamos componentes com fortes modulações, provavelmente associadas à presença de manchas escuras na superfície da estrela; e aquele constituído de sistemas com variabilidade associada à expansão e contração das camadas superficiais.

    Para as estrelas que apresentam eclipses binários em suas curvas de luz, utilizamos diagramas de fase a fim de estimar a classificação desses sistemas quanto à sua morfologia, com base no estudo das superfícies equipotenciais. Neste contexto, para determinar o período de rotação, identificar a presença de regiões ativas, investigar a possibilidade dos sistemas apresentarem rotação diferencial e analisar as pulsações estelares utilizamos o procedimento wavelet.

    A transformada wavelet tem sido utilizada como uma ferramenta poderosa no tratamento de um amplo número de problemas em Astrofísica. Através desta transformada, pode-se realizar uma análise em tempo-frequência de curvas de luz rica em detalhes que contribuem significativamente para o estudo de fenômenos associados com a rotação, a atividade magnética e as pulsações estelares. Neste trabalho, aplicamos a wavelet Morlet de 6ª ordem, que oferece uma alta resolução em tempo e frequência e obtemos os espectros de potência wavelet local (interpretado com a distribuição de energia do sinal) e global (integração temporal do mapa local). Utilizando a análise wavelet, identificamos as periodicidades relacionadas a treze sistemas com modulação rotacional, além da assinatura de padrão de batimento no mapa wavelet local de cinco variáveis pulsantes ao longo de toda a janela temporal.


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  • Os sistemas binários constituem ambientes fundamentais para conhecermos as propriedades fundamentais das estrelas. Neste trabalho, analisamos 99 sistemas binários identificados pela missão espacial CoRoT. A partir do estudo dos diagramas de fase destes sistemas, nossa amostra é dividida em três grupos: aquele cujos sistemas são caracterizados pela variabilidade relativa aos eclipses binários; aquele no qual observamos componentes com fortes modulações, provavelmente associadas à presença de manchas escuras na superfície da estrela; e aquele constituído de sistemas com variabilidade associada à expansão e contração das camadas superficiais.

    Para as estrelas que apresentam eclipses binários em suas curvas de luz, utilizamos diagramas de fase a fim de estimar a classificação desses sistemas quanto à sua morfologia, com base no estudo das superfícies equipotenciais. Neste contexto, para determinar o período de rotação, identificar a presença de regiões ativas, investigar a possibilidade dos sistemas apresentarem rotação diferencial e analisar as pulsações estelares utilizamos o procedimento wavelet.

    A transformada wavelet tem sido utilizada como uma ferramenta poderosa no tratamento de um amplo número de problemas em Astrofísica. Através desta transformada, pode-se realizar uma análise em tempo-frequência de curvas de luz rica em detalhes que contribuem significativamente para o estudo de fenômenos associados com a rotação, a atividade magnética e as pulsações estelares. Neste trabalho, aplicamos a wavelet Morlet de 6ª ordem, que oferece uma alta resolução em tempo e frequência e obtemos os espectros de potência wavelet local (interpretado com a distribuição de energia do sinal) e global (integração temporal do mapa local). Utilizando a análise wavelet, identificamos as periodicidades relacionadas a treze sistemas com modulação rotacional, além da assinatura de padrão de batimento no mapa wavelet local de cinco variáveis pulsantes ao longo de toda a janela temporal.

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  • JOSÉ EDVALDO DE LIMA JÚNIOR
  • Analise do Excesso de Infravermelho de Estrelas Evoluídas Observadas pelo Satelite Kepler

  • Orientador : BRUNO LEONARDO CANTO MARTINS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANTONIO CARLOS DA SILVA MIRANDA
  • BRUNO LEONARDO CANTO MARTINS
  • JOSE RENAN DE MEDEIROS
  • Data: 21/12/2015

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  • Este trabalho tem como foco principal a análise do infravermelho das 1916 estrelas gigantes vermelhas do catálogo de Pinsonneault. Para realizar tal análise nos utilizamos da avaliação do diagrama cor-cor como primeiro critério de seleção para a procura de estrelas com excesso de infravermelho, das quais 47 estrelas foram selecionadas, depois analisamos as distribuições espectrais de energia ou SED onde 29 estrelas foram selecionadas e para confirmação do excesso de infravermelho, passamos pela inspeção visual, onde das 29 estrelas apenas uma não apresentou contaminação por background de galáxias ou por uma estrela próxima. Na inspeção visual, e nas SEDS analisamos o excesso nas bandas W1, W2 e principalmente nas bandas W3 e W4 do satélite WISE. Por fim calculamos a temperatura dessa poeira em aproximadamente 200K.

     


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  • Este trabalho tem como foco principal a análise do infravermelho das 1916 estrelas gigantes vermelhas do catálogo de Pinsonneault. Para realizar tal análise nos utilizamos da avaliação do diagrama cor-cor como primeiro critério de seleção para a procura de estrelas com excesso de infravermelho, das quais 47 estrelas foram selecionadas, depois analisamos as distribuições espectrais de energia ou SED onde 29 estrelas foram selecionadas e para confirmação do excesso de infravermelho, passamos pela inspeção visual, onde das 29 estrelas apenas uma não apresentou contaminação por background de galáxias ou por uma estrela próxima. Na inspeção visual, e nas SEDS analisamos o excesso nas bandas W1, W2 e principalmente nas bandas W3 e W4 do satélite WISE. Por fim calculamos a temperatura dessa poeira em aproximadamente 200K.

     

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  • LUCIANO LUIZ ALENCAR DE OLIVEIRA
  • “Sobre o Comportamento Rotacional das Estrelas Evoluídas de Classe de Luminosidade IV, III, II E Ib.

  • Orientador : JOSE RENAN DE MEDEIROS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOSE RENAN DE MEDEIROS
  • BRUNO LEONARDO CANTO MARTINS
  • ANTONIO CARLOS DA SILVA MIRANDA
  • Data: 21/12/2015

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  • A rotação é um dos mais importantes observáveis em astronomia estelar, conduz a formação e evolução das estrelas. De fato, a principal meta desafiadora no estudo da rotação estelar é a compreensão da história do momento angular, uma vez que as estrelas evoluem ao longo do diagrama HR, bem como o papel da rotação em diferentes fenômenos dinâmicos, incluindo a atividade magnética estelar, processos de acreção e coalescência. O presente trabalho traz a análise sem precedentes da rotação ao longo do diagrama HR, com base em uma amostra completa de estrelas evoluídas de classe de luminosidade Ib, II, III e IV, respectivamente as supergigantes Ib, gigantes brilhantes, gigantes e subgigantes. Para o estudo rotacional, nós usamos a velocidade de rotação projetada, v sem i, calculada a partir de observações feita com o espectrômetro CORAVEL (Baranne et al. 1979) e apresentadas em diferentes catálogos (De Medeiros e Mayor (1999); De Medeiros et al. (2002) e De Medeiros et al. (2014)). Pela primeira vez um estudo da evolução da rotação é apresentada por estrelas individuais e múltiplas. Confirmamos que a rotação de estrelas individuais diminui acentuadamente a partir de tipo espectral F e G, dependendo da classe de luminosidade e da massa estelar. A partir das regiões espectrais G e K, a rotação diminui para todas as classes de luminosidade. O presente estudo revela também o aumento da rotação estelar devido a sincronização, resultado dos efeitos de marés, em sistemas binários com componentes evoluídas. Para todas as classes de luminosidade analisada detectamos rotação nas regiões espectrais F, G e K com valores de até 70 km/s.


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  • A rotação é um dos mais importantes observáveis em astronomia estelar, conduz a formação e evolução das estrelas. De fato, a principal meta desafiadora no estudo da rotação estelar é a compreensão da história do momento angular, uma vez que as estrelas evoluem ao longo do diagrama HR, bem como o papel da rotação em diferentes fenômenos dinâmicos, incluindo a atividade magnética estelar, processos de acreção e coalescência. O presente trabalho traz a análise sem precedentes da rotação ao longo do diagrama HR, com base em uma amostra completa de estrelas evoluídas de classe de luminosidade Ib, II, III e IV, respectivamente as supergigantes Ib, gigantes brilhantes, gigantes e subgigantes. Para o estudo rotacional, nós usamos a velocidade de rotação projetada, v sem i, calculada a partir de observações feita com o espectrômetro CORAVEL (Baranne et al. 1979) e apresentadas em diferentes catálogos (De Medeiros e Mayor (1999); De Medeiros et al. (2002) e De Medeiros et al. (2014)). Pela primeira vez um estudo da evolução da rotação é apresentada por estrelas individuais e múltiplas. Confirmamos que a rotação de estrelas individuais diminui acentuadamente a partir de tipo espectral F e G, dependendo da classe de luminosidade e da massa estelar. A partir das regiões espectrais G e K, a rotação diminui para todas as classes de luminosidade. O presente estudo revela também o aumento da rotação estelar devido a sincronização, resultado dos efeitos de marés, em sistemas binários com componentes evoluídas. Para todas as classes de luminosidade analisada detectamos rotação nas regiões espectrais F, G e K com valores de até 70 km/s.

Teses
1
  • THIAGO BRUNO RAFAEL DE FREITAS OLIVEIRA
  • “Teorias f(R) de Gravidade na Formulação de Palatini e no Formalismo Métrico”

  • Orientador : JANILO SANTOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JANILO SANTOS
  • Maria Aldinez Dantas
  • NILZA PIRES
  • RAIMUNDO SILVA JUNIOR
  • VALDIR BARBOSA BEZERRA
  • Data: 20/02/2015

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  •           A observação atual da expansão acelerada do universo, bem como o tão conhecido problema da matéria escura em astrofísica, tem fornecido muitas discussões e algumas dúvidas sobre a bem testada teoria de gravitação de Einstein, conhecida como relatividade geral. Várias modificações, assim como teorias extendidas de gravidade, tem sido formuladas nos últimos 15 anos, e alguns autores tem feito surgir uma nova roupagem. Nesta tese, apresentamos e discutimos, em uma classe de gravidade extendida, a teoria alternativa conhecida como gravidade f(R). Essas teorias surgem quando substituímos na ação de Einstein-Hilbert o escalar de curvatura R por alguma bem comportada função não linear f(R). Elas fornecem uma maneira alternativa para explicar a aceleração cósmica atual sem necessitar invocar qualquer componente de energia escura ou a existência de dimensões espaciais extras. Ao lidar com gravidade f(R), duas diferentes abordagens variacionais podem ser seguidas, a saber, o formalismo métrico e o de Palatini. Na abordagem métrica, as conexões são assumidas, desde o princípio, como sendo as conexões de Levi-Civita e variação da ação é feita com respeito à métrica apenas, enquanto que na abordagem de Palatini a métrica e as conexões são tratadas como campos independentes e a variação da ação é feita com respeito a ambos. Apesar de fornecer as mesmas equações para a ação de Einstein-Hilbert, para um termo geral não-linear f(R) na ação, dão origem a equações de movimento muito diferentes. Para os dois formalismos, fizemos uma sistemática e detalhada derivação das equações de campo, com generalização das equações de Einstein da relatividade geral e examinamos a conservação covariante destas equações. Nessa consideração, detectamos e chamamos atenção para a conservação covariante das equações de Palatini para a gravidade f(R), que, em nosso ponto de vista, merece um pouco mais de debate sobre a relevância física dos aspectos conformes da abordagem de Palatini.

              Afim de lançar algum luz sobre o debate do papel da gravidade f(R), examinamos também a questão de como essas teorias permitem espaços-tempos na qual a causalidade, um resultado fundamental em qualquer teoria física, é violada. No âmbito da gravidade f(R), a estrutura causal do espaço-tempo quadridimensional tem, localmente, a mesma natureza qualitativa como o espaço-tempo plano da relatividade especial: a causalidade é permitida localmente. A questão não-local, entretanto, e deixada em aberto, e a violação de causalidade pode ocorrer. Como bem se sabe, na relatividade geral existem soluções para as equações de campo que tem anomalias causais na forma de curvas de tipo-tempo fechadas, o renomado modelo de Gödel sendo o exemplo mais conhecido de uma solução deste tipo. Aqui mostramos que para a gravidade f(R) satisfazendo a condição df/dR>0, independentemente de ser formulada no formalismo métrico ou de Palatini, cada solução do tipo-Gödel para um fluido perfeito com densidade ρ e pressão p que satisfaz a condição de energia forte (ρ + p  0) é necessariamente isométrica à geometria de Gödel. Isso demonstra que essas teorias apresentam anomalias causais na forma de curvas tipo-tempo fechadas. Nós também derivamos uma expressão para o raio crítico rc, além do qual a causalidade é violada, para uma teoria f(R) de gravidade arbitrária de Palatini assim como métrica. As expressões tornam evidente que a violação da causalidade depende da forma de f(R) e dos componentes de matéria. Como um exemplo, examinamos a solução tipo-Gödel de fluido perfeito na classe f(R) = R - β/Rn de teorias de gravidade de Palatini, e mostramos que para a densidade de matéria positiva e para β e n no intervalo permitido pelas observações, essas teorias não admitem a geometria de Gödel como solução para um fluido perfeito de suas equações. Nós também examinamos a violação de causalidade do tipo-Gödel considerando um campo escalar como conteúdo material. Para essa fonte, mostramos que a gravidade f(R) de Palatini dá surgimento a uma única solução do tipo-Gödel sem nenhuma violação de causalidade. Finalmente mostramos pela combinação de um fluido perfeito com um campo escalar como fontes da geometria do tipo-Gödel, obtemos tanto soluções na forma de curvas do tipo-tempo fechadas como soluções sem nenhuma violação de causalidade. No formalismo métrico, pegamos outro exemplo, a gravidade f(R) = R - α R*ln(1+R/R*), que é livre de singularidades do escalar de Ricci e é cosmologicamente viável. Aqui também mostramos que combinando fluido perfeito com campo escalar como fontes da geometria de Gödel, essa classe de teorias acomoda tanto soluções causais e não-causais para a faixa de parâmetros permitidos cosmologicamente. Nossas conclusões é que a gravidade f(R) pode remediar a patologia causal na forma de curvas do tipo-tempo fechadas que são permitidas na relatividade geral.


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  •           A observação atual da expansão acelerada do universo, bem como o tão conhecido problema da matéria escura em astrofísica, tem fornecido muitas discussões e algumas dúvidas sobre a bem testada teoria de gravitação de Einstein, conhecida como relatividade geral. Várias modificações, assim como teorias extendidas de gravidade, tem sido formuladas nos últimos 15 anos, e alguns autores tem feito surgir uma nova roupagem. Nesta tese, apresentamos e discutimos, em uma classe de gravidade extendida, a teoria alternativa conhecida como gravidade f(R). Essas teorias surgem quando substituímos na ação de Einstein-Hilbert o escalar de curvatura R por alguma bem comportada função não linear f(R). Elas fornecem uma maneira alternativa para explicar a aceleração cósmica atual sem necessitar invocar qualquer componente de energia escura ou a existência de dimensões espaciais extras. Ao lidar com gravidade f(R), duas diferentes abordagens variacionais podem ser seguidas, a saber, o formalismo métrico e o de Palatini. Na abordagem métrica, as conexões são assumidas, desde o princípio, como sendo as conexões de Levi-Civita e variação da ação é feita com respeito à métrica apenas, enquanto que na abordagem de Palatini a métrica e as conexões são tratadas como campos independentes e a variação da ação é feita com respeito a ambos. Apesar de fornecer as mesmas equações para a ação de Einstein-Hilbert, para um termo geral não-linear f(R) na ação, dão origem a equações de movimento muito diferentes. Para os dois formalismos, fizemos uma sistemática e detalhada derivação das equações de campo, com generalização das equações de Einstein da relatividade geral e examinamos a conservação covariante destas equações. Nessa consideração, detectamos e chamamos atenção para a conservação covariante das equações de Palatini para a gravidade f(R), que, em nosso ponto de vista, merece um pouco mais de debate sobre a relevância física dos aspectos conformes da abordagem de Palatini.

              Afim de lançar algum luz sobre o debate do papel da gravidade f(R), examinamos também a questão de como essas teorias permitem espaços-tempos na qual a causalidade, um resultado fundamental em qualquer teoria física, é violada. No âmbito da gravidade f(R), a estrutura causal do espaço-tempo quadridimensional tem, localmente, a mesma natureza qualitativa como o espaço-tempo plano da relatividade especial: a causalidade é permitida localmente. A questão não-local, entretanto, e deixada em aberto, e a violação de causalidade pode ocorrer. Como bem se sabe, na relatividade geral existem soluções para as equações de campo que tem anomalias causais na forma de curvas de tipo-tempo fechadas, o renomado modelo de Gödel sendo o exemplo mais conhecido de uma solução deste tipo. Aqui mostramos que para a gravidade f(R) satisfazendo a condição df/dR>0, independentemente de ser formulada no formalismo métrico ou de Palatini, cada solução do tipo-Gödel para um fluido perfeito com densidade ρ e pressão p que satisfaz a condição de energia forte (ρ + p  0) é necessariamente isométrica à geometria de Gödel. Isso demonstra que essas teorias apresentam anomalias causais na forma de curvas tipo-tempo fechadas. Nós também derivamos uma expressão para o raio crítico rc, além do qual a causalidade é violada, para uma teoria f(R) de gravidade arbitrária de Palatini assim como métrica. As expressões tornam evidente que a violação da causalidade depende da forma de f(R) e dos componentes de matéria. Como um exemplo, examinamos a solução tipo-Gödel de fluido perfeito na classe f(R) = R - β/Rn de teorias de gravidade de Palatini, e mostramos que para a densidade de matéria positiva e para β e n no intervalo permitido pelas observações, essas teorias não admitem a geometria de Gödel como solução para um fluido perfeito de suas equações. Nós também examinamos a violação de causalidade do tipo-Gödel considerando um campo escalar como conteúdo material. Para essa fonte, mostramos que a gravidade f(R) de Palatini dá surgimento a uma única solução do tipo-Gödel sem nenhuma violação de causalidade. Finalmente mostramos pela combinação de um fluido perfeito com um campo escalar como fontes da geometria do tipo-Gödel, obtemos tanto soluções na forma de curvas do tipo-tempo fechadas como soluções sem nenhuma violação de causalidade. No formalismo métrico, pegamos outro exemplo, a gravidade f(R) = R - α R*ln(1+R/R*), que é livre de singularidades do escalar de Ricci e é cosmologicamente viável. Aqui também mostramos que combinando fluido perfeito com campo escalar como fontes da geometria de Gödel, essa classe de teorias acomoda tanto soluções causais e não-causais para a faixa de parâmetros permitidos cosmologicamente. Nossas conclusões é que a gravidade f(R) pode remediar a patologia causal na forma de curvas do tipo-tempo fechadas que são permitidas na relatividade geral.

2
  • VIVIAN MONTARDO ESCOBAR
  • Influência da desordem estrutural nas propriedades magnéticas de filmes finos de Co2FeAl

  • Orientador : MARCIO ASSOLIN CORREA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MARCIO ASSOLIN CORREA
  • CARLOS CHESMAN DE ARAUJO FEITOSA
  • FELIPE BOHN
  • LUIZ FERNANDO SCHELP
  • RUBEM LUÍS SOMMER
  • Data: 27/03/2015

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  • Filmes finos de Co2FeAl (CFA) e tricamadas CFA/Ag/CFA, produzidos por magnetron sputtering em substrato de vidro e MgO (100), foram investigados segundo suas propriedades estruturais, magnéticas estáticas e dinâmicas. Na análise de difração de raios-X destaca-se a formação de estrutura cristalina cúbica com fase A2 (desordenada estruturalmente), onde os átomos se distribuem aleatoriamente na rede. As medidas de MI foram realizadas variando o ângulo de aplicação do campo magnético externo com relação a anisotropia induzida e a corrente de sonda, tais ângulos foram os mesmos utilizados nas medidas de VSM. As medidas de VSM revelam, em algumas amostras, a presença de um patamar ocasionado pela formação de sistema bifásico. Por esse motivo, os resultados apresentaram efeitos de magnetoimpedância assimétrica (AMI) em algumas faixas de frequência. Para filmes simples e tricamadas com espessura da camada magnética (500 nm), o efeito AMI é mais pronunciado. Com o aumento da espessura (1000 nm), apesar do comportamento bifásico permanecer, os efeitos assimétricos começam a diminuir. Portanto, foi estabelecida uma rota para produção de ligas de Heusler na forma de filmes finos, com baixo fator de amortecimento de Gilbert, nos quais o efeito de desordem estrutural proporcionou o estudo dos efeitos histeréticos e assimétricos de MI. 


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  • Filmes finos de Co2FeAl (CFA) e tricamadas CFA/Ag/CFA, produzidos por magnetron sputtering em substrato de vidro e MgO (100), foram investigados segundo suas propriedades estruturais, magnéticas estáticas e dinâmicas. Na análise de difração de raios-X destaca-se a formação de estrutura cristalina cúbica com fase A2 (desordenada estruturalmente), onde os átomos se distribuem aleatoriamente na rede. As medidas de MI foram realizadas variando o ângulo de aplicação do campo magnético externo com relação a anisotropia induzida e a corrente de sonda, tais ângulos foram os mesmos utilizados nas medidas de VSM. As medidas de VSM revelam, em algumas amostras, a presença de um patamar ocasionado pela formação de sistema bifásico. Por esse motivo, os resultados apresentaram efeitos de magnetoimpedância assimétrica (AMI) em algumas faixas de frequência. Para filmes simples e tricamadas com espessura da camada magnética (500 nm), o efeito AMI é mais pronunciado. Com o aumento da espessura (1000 nm), apesar do comportamento bifásico permanecer, os efeitos assimétricos começam a diminuir. Portanto, foi estabelecida uma rota para produção de ligas de Heusler na forma de filmes finos, com baixo fator de amortecimento de Gilbert, nos quais o efeito de desordem estrutural proporcionou o estudo dos efeitos histeréticos e assimétricos de MI. 

3
  • MADSON RUBEM OLIVEIRA SILVA
  • Buraco Negros, Correspondência AdS/BCFT e Fluido/Gravitação

     

  • Orientador : DMITRY MELNIKOV
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALVARO FERRAZ FILHO
  • JANILO SANTOS
  • DMITRY MELNIKOV
  • PASQUALE SODANO
  • FRANCISCO DE ASSIS DE BRITO
  • RODOLFO ALVAN CASANA SIFUENTES
  • Data: 22/05/2015

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  • Resumo

    A equação de Einstein com constante cosmológica negativa gera um espaço-tempo (+ 1)-dimensões, que denominamos de espaço anti de Sitter, AdSd+1, que nos referimos de "bulk". O princípio holográfico afirma que a gravidade quântica sobre o AdSd+1 é codificada por uma teoria de contorno, uma CFTd. Por exemplo, uma teoria de cordas IIB sobre uma espaço-tempo assintoticamente AdS5 XS5 é dual a uma teoria de gauge de super Yang-Mills = 4 SYM no espaço-tempo de 4-dimensões. Outro exemplo é a relação entre a equação de Einstein no "bulk" e a equação hidrodinâmica descreve uma teoria efetiva no contorno, o qual denominamos de fluido/gravitação.

    Uma extensão da dualidade AdS/CFT foi proposta por Takayanagi que denominou de correspondência AdS/BCFT. O contorno do CFT extende-se para o "bulk" e restringe o AdSd+1. Quando impomos a condição de Neumann sobre a extensão do contorno obtemos uma equação de movimento dinâmica que determina a forma da extensão. Da perspectiva da correspondência fluido/gravitação o tensor energia-momento do fluido residindo no contorno será a fonte da geometria do "bulk". Ampliando a proposta de Takayanagi para correspondência fluido/gravitação estudaremos a consistência do AdS/BCFT a temperatura finita ou equivalentemente a geometria de BH no "bulk".

     


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  • Resumo

    A equação de Einstein com constante cosmológica negativa gera um espaço-tempo (+ 1)-dimensões, que denominamos de espaço anti de Sitter, AdSd+1, que nos referimos de "bulk". O princípio holográfico afirma que a gravidade quântica sobre o AdSd+1 é codificada por uma teoria de contorno, uma CFTd. Por exemplo, uma teoria de cordas IIB sobre uma espaço-tempo assintoticamente AdS5 XS5 é dual a uma teoria de gauge de super Yang-Mills = 4 SYM no espaço-tempo de 4-dimensões. Outro exemplo é a relação entre a equação de Einstein no "bulk" e a equação hidrodinâmica descreve uma teoria efetiva no contorno, o qual denominamos de fluido/gravitação.

    Uma extensão da dualidade AdS/CFT foi proposta por Takayanagi que denominou de correspondência AdS/BCFT. O contorno do CFT extende-se para o "bulk" e restringe o AdSd+1. Quando impomos a condição de Neumann sobre a extensão do contorno obtemos uma equação de movimento dinâmica que determina a forma da extensão. Da perspectiva da correspondência fluido/gravitação o tensor energia-momento do fluido residindo no contorno será a fonte da geometria do "bulk". Ampliando a proposta de Takayanagi para correspondência fluido/gravitação estudaremos a consistência do AdS/BCFT a temperatura finita ou equivalentemente a geometria de BH no "bulk".

     

4
  • RONIVON LOURENÇO ENEIAS
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    “Acoplamento BCS em um Líquido de Luttinger em uma Dimensão”

     

  • Orientador : ALVARO FERRAZ FILHO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALVARO FERRAZ FILHO
  • DMITRY MELNIKOV
  • EBERTH DE AMEIDA CORREA
  • EDUARDO CANTERA MARINO
  • PASQUALE SODANO
  • Data: 07/07/2015

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    Neste trabalho nos investigamos o efeito de um emparelhamento do tipo BCS para férmions livres sem spin, em 1 + 1 dimensões. Usando técnicas de bosonização testamos a existência de modos de quasipartículas no estado supercondutor resultante. Nós calculamos a fun&cc