Este trabalho apresenta algumas propriedades analíticas do operador Hamiltoniano modular, com base em avanços recentes na área. Nos últimos anos, contribuições significativas foram feitas, e este artigo tem como objetivo fornecer uma visão geral dos resultados e aplicações mais notáveis da teoria modular. Dada a falta de uma interpretação geométrica para o fluxo modular no caso massivo, é natural concentrar-se na derivação de suas propriedades analíticas. Seguindo uma abordagem numérica recente, encontramos que a primeira derivada do Hamiltoniano modular em relação à massa é divergente. Para lidar com essa não-diferenciabilidade, investigamos a estrutura analítica do núcleo de um operador relevante. Este núcleo também está relacionado à parte não-diagonal da transformação de Bogoliubov que conecta duas representações com massas diferentes. As propriedades analíticas dessas transformações de Bogoliubov são exploradas utilizando transformações de Mellin e funções G de Meijer. No entanto, encontramos que a primeira derivada dos coeficientes de Bogoliubov em relação à massa se comporta de forma bem comportada. Como o núcleo do operador estudado deslocaliza os campos, ele aparece naturalmente em conjunto com projetores. Concluímos que a divergência da primeira derivada do Hamiltoniano modular está enraizada em considerações mais profundas da análise funcional. Esta afirmação sugere uma investigação futura sobre as propriedades desses projetores.

No âmbito do estudo de sistemas longo alcance duas das propriedades que mais são estudas para entender a complexidade de um sistema desse tipo são os expoentes de Lyapunov, que quantifica a caoticidade, e modos de Goldstone que indicam quebras de simetrias espontâneas. Sendo assim neste trabalho investiga-se a dinâmica de um sistema auto gravitante bidimensional, que é reconhecidamente caótico, composto inicialmente por um anel de partículas. O objetivo principal é encontrar uma relação entre a periodicidade dos modos de Goldstone formados e estabelecer uma relação matemática entre esses modos e os expoentes de Lyapunov. Para alcançar esse propósito, utilizamos uma rotina computacional eficiente criada pelo grupo de física computacional da Universidade de Brasília desenvolvida em CUDA, permitindo a simulação de um grande número de partículas com alto desempenho computacional. A evolução temporal do sistema foi conduzida através de um método simplético, garantindo a conservação das propriedades hamiltonianas. Para o cálculo dos expoentes de Lyapunov, empregamos o método do mapa tangente, que possibilita a análise da sensibilidade a condições iniciais e a quantificação do caos no sistema. Os resultados obtidos revelaram que a evolução dos expoentes de Lyapunov em relação ao número de partículas desvia-se do comportamento observado em outros sistemas de longo alcance. Diferentemente da tendência típica de redução do caos com o aumento de partículas, observamos um comportamento anômalo, sugerindo que a dinâmica caótica persiste ou até mesmo se intensifica. Além disso, identificamos que os modos de Goldstone permanecem presentes no sistema por períodos extremamente longos, indicando uma persistência dessas excitações de baixa energia e uma possível relação com a estabilidade estrutural do sistema. Na conclusão, discutimos possíveis causas para o comportamento anômalo dos expoentes de Lyapunov, considerando a influência da dimensionalidade bidimensional e das simetrias contínuas presentes no sistema auto gravitante. Propusemos uma relação matemática inicial que conecta o período de oscilação dos modos de Goldstone com a evolução dos expoentes de Lyapunov em função do número de partículas. Esses achados contribuem para uma compreensão mais profunda da interação entre caos e modos coletivos em sistemas com interações gravitacionais de longo alcance, abrindo caminho para futuras investigações teóricas e computacionais nessa área.

No Modelo Padrão da Cosmologia, a energia escura é a responsável pela recente expansão acelerada do universo. Uma alternativa a essa abordagem envolve modificações geométricas na Relatividade Geral, levando às teorias modificadas da gravitação. As condições de energia, por sua vez, impõem restrições ao tensor de Ricci e ao tensor-energia momento, as quais se traduzem em inequações quando aplicadas a uma teoria gravitacional. Tais restrições podem ser expressas em termos de funções cosmográficas, como as funções de Hubble, desaceleração, jerk e snap. Neste trabalho, derivamos as equações de movimento para um modelo geral da gravitação f(R) e avaliamos as condições de energia para a teoria f(R) de Hu-Sawicki, obtendo vínculos para seus parâmetros em termos de tais funções cosmográficas. Esses vínculos fornecem uma base para futuras comparações com dados observacionais, possibilitando a reconstrução das funções cosmográficas e a imposição de restrições observacionais aos parâmetros do modelo f(R) de Hu-Sawicki

Desde a sıntese experimental do grafeno em 2004, a pesquisa sobre materiais bidimensionais (2D) tem crescido consideravelmente. Dentre os materiais 2D mais estudados estão os dicalcogenetos de metais de transição (TMDCs), especialmente na fase 2H, como MoS2 e WS2, que apresentam efeitos excitônicos e de fısica de vale que possibilita aplicações em nanoeletrônica, fotônica, spintrônica e computação quântica. Nos últimos anos, os dihaletos de metais de transição (TMDHs) surgiram como uma nova classe de materiais 2D estruturalmente similares aos TMDCs, porém há poucos estudos sobre. Os estudos recentes mostram que monocamadas baseadas em metais do grupo IV, como Ti, Zr e Hf, podem apresentar estabilidade termodinâmica, propriedades eletrônicas moduláveis, e efeitos excitônicos e de acoplamento spin–órbita, interessantes e promissores. No entanto, estudos envolvendo a modificação eletrônica desses materiais por meio de defeitos estruturais e funcionalização superficial ainda são pouco explorados. Neste trabalho, realizamos um estudo sistemático da monocamada 2H-TiBr2 funcionalizada com átomos adsorvidos (adatoms) (H, C, N e O), considerando tanto a folha pristina (TiBr2 pri) quanto uma versão com mono vacância de bromo (TiBr2 vac ). Utilizando cálculos baseados na teoria do funcional da densidade (DFT), investigamos a estabilidade estrutural, as energias de adsorção, os efeitos eletrônicos e a redistribuição de carga induzida pela adsorção. Na superfıcie pristina, os adatoms são fracamente adsorvidos por fisissorção, com energias de adsorção inferiores a 1 eV, acomodando-se preferencialmente nos sıtios top (C), bridge (O) e hollow (H e N). Por outro lado, a presença de uma vacância de Br promove quimissorção forte dos mesmos adatoms, com energias de adsorção variando entre 3,5 e 8,7 eV, além de provocar mudanças significativas na rede cristalina local. A análise da estrutura de bandas e da densidade de estados projetada (PDOS) evidencia o surgimento de estados intermediários no gap, indicando uma modificação relevante na estrutura eletrônica do material. A análise de carga de Bader revela transferências de carga relevantes da monocamada para os adatoms, especialmente no caso do oxigênio. Esses resultados mostram que a combinação entre defeitos pontuais e adsorção atômica são eficientes para a modificação das propriedades eletrônicas e estruturais da monocamada de TiBr2 viabilizando manipulações. Essa engenharia pode ser explorada no desenvolvimento de dispositivos baseados em efeitos de vale, sensores quımicos de alta seletividade, e catalisadores para reações eletronicamente moduladas.

As ondas gravitacionais, previstas há quase um século pela Teoria da Relatividade Geral de Albert Einstein, foram detectadas pela primeira vez em 2015 pela colaboração LIGO-Virgo. Essa descoberta representa o início de uma nova era para a astronomia multimensageira, trazendo novas possibilidades para a exploração e compreensão do Universo e de seus constituintes. Neste trabalho, investigamos o papel das ondas gravitacionais na Cosmologia, com ênfase em seu potencial como sondas cosmológicas complementares às já existentes, como as supernovas do tipo Ia, a distribuição de galáxias e a radiação cósmica de fundo, na investigação da evolução do Universo. Apresentamos inicialmente a teoria fundamental das ondas gravitacionais em espaçostempos curvos, discutindo sua propagação e produção, seguida de sua aplicação ao universo homogêneo e isotrópico em expansão, descrito pela métrica de FriedmannLemaître-Robertson-Walker. Discutimos também possíveis fontes de ondas gravitacionais, os detectores atualmente em operação (como, e.g., LIGO, Virgo e KAGRA), bem como projetos futuros (e.g., Einstein Telescope e LISA). Finalizamos com um estudo de caso, utilizando o sinal da onda gravitacional proveniente da fusão de duas estrelas de nêutrons, o evento GW170817, para inferir a constante de Hubble.

As tecnologias quânticas baseiam-se no entendimento mais sofisticado da matéria que possuímos e, para buscar esse desenvolvimento tecnológico, precisamos continuar aprimorando nossos métodos de exploração e ser criativos ao imaginar materiais além dos que já fomos capazes de sintetizar. Este estudo propõe uma investigação teórica de classes modernas de materiais bidimensionais (2D): os dicalcogenetos de metais de transição (DMTs) e os carbonetos, nitretos e carbonitretos de metais de transição (MXenes). Este viés exploratório é sustentado pela teoria de perturbação do funcional de densidade (TPFD) para prever a estabilidade e a caracterização de materiais não sintetizados, e pela teoria do funcional de densidade (TFD) para propriedades eletrônicas, sendo estas posteriormente refinadas com métodos pós-TFD baseados em funções de Wannier. Nesta abordagem mais refinada, discutimos os fundamentos da teoria quântica e do estado sólido para obter resultados de grande relevância para o desenvolvimento de tecnologias quânticas, como a massa efetiva do portador de carga e bandas eletrônicas planas encontradas em \ce{Y2CCl2}, propriedades ópticas com efeitos excitônicos significativos encontrados sobre as bandas planas em \ce{Y2CCl2} e também nos vales K em \ce{MoS2}, e ainda propriedades topológicas reveladas pela curvatura de Berry na estrutura de bandas em \ce{MoS2}. O foco deste estudo não se restringe a exploração de materiais, dedicando-se também ao desenvolvimento de técnicas computacionais que aprimorem nossos métodos atuais de simulação.

Motivados pelos avanços experimentais recentes que detectaram excítons de Moiré — estados ligados formados por pares elétron-buraco em heterobicamadas rotacionadas de van der Waals (vdW) —, esta tese investiga as propriedades excitônicas em hetero-bicamadas de dicalcogenetos de metais de transição (MoSe2/WSe2). A rotação entre as camadas gera padrões de Moiré na rede cristalina, que se assemelham a superredes artificiais do tipo favo-de-mel no plano das camadas. Esses padrões resultam em uma estrutura de bandas excitônicas de baixa energia com dispersão análoga a cones de Dirac, mas com a presença de um gap de energia não nulo. Além disso, a rotação cria regiões com distâncias intercamadas e tipos de empilhamento variados, formando mínimos de energia distintos.

A aplicação de um campo elétrico perpendicular às camadas ajusta as bandas de Moiré e pode até mesmo fechar o bandgap excitônico, gerando cones de Dirac sem gap. Além das heteroestruturas, este trabalho explora o potencial dos alótropos de carbono bidimensionais (2D), que exibem uma notável diversidade de propriedades eletrônicas, desde comportamentos metálicos até semicondutores com band gaps ajustáveis. Esses materiais apresentam grande potencial para aplicações em dispositivos fotovoltaicos e energias renováveis, destacando-se pela estabilidade estrutural de alguns candidatos e pela eficiência teórica de conversão solar superior a 20%. Esta análise contribui para o entendimento aprofundado das propriedades fundamentais dos materiais bidimensionais, evidenciando sua relevância para tecnologias avançadas. Neste contexto, analisamos os alótropos de carbono 2D como potenciais absorvedores fo-tovoltaicos, empregando métodos computacionais, como teoria do funcional da densidade, tight-binding e dinâmica molecular. Foram avaliados 30 alótropos, investigando suas propriedades estruturais, eletrônicas e excitônicas, além da eficiência de conversão de energia solar, que variou entre 7% e 30%. Os resultados destacam a viabilidade teórica desses materiais para dispositivos de colheita solar, oferecendo novas perspectivas para o desenvolvimento de tecnologias sustentáveis.

Nesta tese, aplicamos dois potenciais dependentes da posição à junção rotacionada de uma heterobicamada MoSe2/WSe2, demonstrando teoricamente a possibilidade de definição eletrostática de nanoestruturas de confinamento, como pontos e anéis quânticos. Esses elementos introduzem um controle adicional sobre o aprisionamento de excítons de Moiré.

Níveis de energia excitônicos quantizados e suas respectivas funções de onda foram calculados utilizando um modelo tight-binding e comparados com uma solução analítica derivada no modelo contínuo, empregando um potencial circularmente simétrico.

Este trabalho tem como objetivo estudar a teoria quântica de campos dentro de um quadro matemático mais rigoroso. De certa forma, segue a abordagem de Heisenberg, mas com a estrutura matemática associada à teoria das álgebras de operadores.

O foco deste estudo está nos métodos algébricos, de análise funcional e, especialmente, analíticos, que tornam esse quadro mais prático e aplicável. Destaca-se também a relação com o operador de Tomita, que tem sido mal interpretado em estudos recentes, especialmente no caso de um campo maciço localizado em um cone duplo. Nosso trabalho busca uma compreensão mais profunda da estrutura deste operador, o que pode, potencialmente, levar à sua construção.

Este trabalho apresenta uma investigação aprofundada de um sistema bidimensional nãorelativı́stico de interação forte, que modela um estado ligado de quark-antiquark pesado. O estudo é realizado no domı́nio da mecânica quântica simplética e das derivadas fracionárias generalizadas, com o sistema de partı́culas interagindo por meio do potencial fenomenológico de Cornell, que inclui tanto um termo do tipo-coulombiano quanto um termo linear de confinamento. A metodologia empregada envolveu o método de Nikiforov-Uvarov generalizado fracionário e o mapeamento de Levi-Civita (ou mapa de Bohlin) para resolver a equação de Schrödinger no referencial do espaço de fase. Em uma das abordagens, o sistema de interação efetiva é separado em duas partes, onde uma parte é tratada como um análogo ao oscilador harmônico (solução não perturbada) e a outra parte é analisada usando a teoria de perturbação até primeira ordem. A quantização do hamiltoniano é realizada com os operadores estrela, e as autofunções (perturbadas e não perturbadas) são associadas à função de Wigner através do produto estrela de Weyl e da teoria de representação do grupo de Galilei. A não-classicalidade dos estados do méson é investigada usando um indicador de não-classicalidade da função de Wigner, que permite quantificar o desvio do comportamento quântico em relação ao clássico. O estudo prossegue com uma análise de talhada do efeito dos parâmetros fracionários α e β na solução do estado fundamental, que é analisado por meio da função de Wigner. Uma das contribuições fundamentais do modelo é a determinação dos espectros de massa de quarkônios pesados (cc, bb e bc). Os resultados obtidos estão em excelente acordo com dados experimentais, melhorando estudos teóricos anteriores. Prosseguindo, o comportamento quântico do sistema charmeanticharme (cc) que se move sob o potencial de Cornell é investigado. Para isso, utilizamos as abordagens da mecânica quântica simplética e da função de Wigner, incluindo o efeito do spin. Inicialmente, derivamos a representação simplética da equação do tipo Pauli-Schrödinger. Dentro deste formalismo, analisamos três aspectos fundamentais: (i) o confinamento do sistema, (ii) o espectro de energia e o (iii) surgimento de não-classicalidade para os estados do quarkônio. Além disso, calculamos os espectros de massa do méson cc e os resultados obtidos estão em concordância com o dado experimental, aprimorando estudos teóricos anteriores.

O foco desta tese é a otimização das propriedades magnéticas de nanopartículas através do controle preciso da composição química e da repartição dos cátions metálicos nos sítios da estrutura dos nanocristais, a fim de maximizar a eficiência em hipertermia magnética. Nesse contexto, foram elaboradas nanopartículas a base de ferrita mista do tipo espinélio, de fórmula química: CoxZnyCuzFewO4@γ − Fe2O3. Essas nanopartículas foram produzidas pelo método Massart/Tourinho, que consiste na obtenção de nanopartículas de ferrita por coprecipitação em meio alcalino, seguido de um tratamento hidrotérmico de superfície, resultando na formação de nanoestruturas do tipo “core-shell”. A formação dessa estrutura permite a dispersão coloidal das nanopartículas. Para o estudo desse novo nanomaterial, um conjunto de técnicas experimentais foi empregado, resultando em uma caracterização físico-química, estrutural e magnética detalhada. Foram investigadas a composição química (ICP-AES, EDX, XPS), a estrutura cristalina, bem como o tamanho e a polidispersão dos nanocristais (XRD, TEM) e, também, o perfil morfoquímico (STEM/HAADF e EDS). A estrutura local foi estudada por XPS (linha Ipê do Sirius), que especificou a distribuição dos cátions metálicos nos interstícios tetraédricos e octaédricos da malha elementar de simetria cúbica. Utilizando ciclos de histerese obtidos em 5K até um campo máximo de ± 7 T, foi possível comparar valores da magnetização e da anisotropia magnética, ambos extraídos dos campos coercivo e de irreversibilidade, com valores calculados considerando contribuições ponderadas de cátions individuais em nanopartículas do tipo core/shell. Por fim, a eficiência desses nanomateriais foi testada, determinando a potência específica de aquecimento (SPA) em experimentos de magneto hipertermia. Os resultados obtidos nesta tese evidenciam o potencial das nanopartículas de ferrita com vários metais divalentes na modulação e no controle das características estruturais e magnéticas que governam seu desempenho em diversos tipos de aplicações. Nessa perspectiva, merece ser ressaltado que nossa estratégia pode ser estendida para elaborar nanomateriais contendo cinco metais ou mais, chamados de “alta entropia”, mostrando de forma inequívoca que a pesquisa desenvolvida nesta Tese é promissora.

Neste trabalho apresenta-se o estudo de filmes de CuO produzidos pela técnica magnetrón sputtering DC e após tratamento térmico. As propriedades estruturais, morfológicas, topografia, vibracionais, ópticas e elétricas dos filmes foram estudadas e caracterizadas pelas técnicas de difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia de força atômica (AFM), espectroscopia Raman, espectroscopia UV-Visível (UV-Vis), medidas elétricas e efeito Hall. Primeiramente, filmes de cobre foram depositados durante 1 min sobre substrato de vidro “borosilicato” usando um alvo de cobre. Filmes com diferentes espessuras foram obtidos alterando a potência da fonte sputtering (100, 150, 200, 250, 300, 350 e 400 W). Posteriormente, esses filmes foram tratados termicamente a 500°C durante 2 horas em atmosfera de ar para obtenção dos filmes de CuO.

A análise dos dados de DRX confirmou a formação da fase monoclínica sem evidência de fases extras. Os resultados indicam que o tamanho do cristalito aumenta de 39 nm para 54 nm à medida que aumenta a espessura do filme. Além disso, o estresse residual é maior à medida que se diminui a espessura, o que tem sido atribuído à desordem estrutural devido à forte interação filme-substrato. O volume da célula unitária varia na faixa de 81,36 a 81,24 ų, com uma suave tendência a diminuir com a espessura do filme, sendo maiores que o esperado para o CuO bulk (81,08 ų). Imagens MEV obtidas em seção transversal indicam a espessura do filme varia de 256 a 1450 nm, com uma taxa de crescimento de (3,6 ± 0,2) nm/W. Medidas de espectroscopia Raman evidenciaram a presença apenas de modos canônicos (Ag+2Bg) associados à fase cristalina CuO. As posições dos modos Raman tendem a se deslocar para posições esperadas para o CuO bulk com o aumento da espessura do filme. Além disso, as medições de espectroscopia UV-Vis revelaram que o gap de energia óptico (Eg^opt) diminui de ~1,74eV para ~1,39 eV com aumento da espessura. A tendência de redução de tanto o gap de energia como da energia de Urbach (Eu) foi atribuída à diminuição das tensões de expansão com a espessura do filme. Medidas de Efeito Hall indicam que os filmes de CuO são de tipo-p, com uma baixa concentração de portadores de carga que variam entre 10¹⁴-10¹⁶ cm^-3 e com resistividade que varia de 22-35 Ωcm. Testes de sensibilidade de gás metano (CH₄) em diferentes temperaturas de trabalho (323-473 K) para o filme mais fino (256nm) indicam uma melhora na sensibilidade com o aumento da temperatura de trabalho (até 473 K). Além disso, medições de sensibilidade para todos filmes de CuO em 473K indicaram que a maior resposta é obtida para o filme mais fino (de 256 nm), o que foi associado ao menor tamanho de grão determinado para este filme. Esses resultados sugerem que filmes de CuO são promissores para aplicações de detecção de gás.

Dots de Carbono fazem parte da classe de nanomateriais 0-dimensionais que são importantes para várias aplicações na indústria de nano sensores, componentes fotoeletrônicos, na medicina e retenção de energia. Esses materiais ganharam espaço devido a sua síntese fácil e barata, suas propriedades óticas e ótima fotoluminescência. Nesse contexto, o enriquecimento com nitrogênio nesses Dots pode melhorar ainda mais essas propriedades, e já foi mostrado que ele é capaz de mudar a estrutura interna e a superfície desses materiais, caracterizando os bem conhecidos Dots de Carbono Enriquecidos por Nitrogênio (N-CDs). Nesse trabalho, a estrutura dos N-CDs enquanto dispersos em meio aquoso foi investigada usando Espalhamento de RaiosX a Baixo Ângulo (SAXS) realizados em sincrotron e Espalhamento de Luz Dinâmico (DLS), discutindo o importante fenômeno de agregação que ocorre nesse sistema. Os resultados mostram que a quantidade de nitrogênio dentro dos N-CDs leva a formação de dois tipos de morfologia: fractais de massa para altas concentrações de nitrogênio e fractais de superfície para baixas concentrações de nitrogênio nos N-CDs. Além disso, um sistema complexo e hierárquico de agregados foi identificado nas dispersões de N-CDs, que são todos estáveis nas três condições de pH aqui consideradas: 2, 7 e 12. Os resultados foram interpretados usando a estrutura inicial do pó de N-CDs que foi investigado usando Difração de Raio-X (XRD), Microscopia de transmissão eletrônica de alta resolução (HRTEM) e SAXS, além dos mecanismos de carga da superfície que esses N-CDs tem. Os resultados são importantes para o melhoramento das Aplicações dos N-CDs, pois a relação entre as propriedades estruturais e óticas/eletrônicas ainda não são claras para esse sistema.

O recente progresso na nanoeletrônica sugere que o empilhamento de nanofitas de grafeno do tipo armchair (AGNRs), formando sistemas bicamada, gera materiais com propriedades emergentes de quasipartículas. Nesse contexto, a largura dessas nanofitas é particularmente relevante. No entanto, o seu efeito sobre os portadores de carga ainda não é totalmente compreendido. Neste trabalho, investigamos o efeito da largura das nanofitas e da interação entre elas nos estados de polarons, utilizando um Hamiltoniano semiquântico que acopla as interações eletrônicas e de rede. Os resultados mostram o surgimento de dois tipos de polarons: não simétrico e simétrico. O acoplamento entre camadas necessário para induzir a transição entre esses estados depende da largura das nanofitas, sendo, no caso mais extremo, aproximadamente 174 meV. Propriedades eletrônicas como o limiar de acoplamento que induz a transição, o tamanho do portador de carga e o gap (LUMO - HOMO) respeitam a regra de classificação em famílias pela largura 3p, 3p+1 e 3p+2 das AGNRs. As descobertas monstram que uma forte interação entre camadas deslocaliza os portadores e reduz o gap em até 0,6 eV. Além disso, verificou-se que algumas camadas são mais propensas a compartilhar carga, sugerindo a possibilidade de que em um empilhamento heterogêneo um caminho eletrônico específico é favorecido. Os resultados apresentam uma perspectiva promissora para a integração desses sistemas bicamadas de AGNRs em futuras aplicações em nanoeletrônica.

Este trabalho investiga a noção de grupo conforme e deriva uma representação para a mecânica quântica simplética na variedade G de maneira consistente usando o método da função de Wigner. Estudamos duas simetrias conformes não Lorentzianas: o grupo Carrolliano Conforme e o grupo Schödinger. Um espaço de Hilbert simplético é construído e são estudados operadores unitários representando translações e rotações, cujos geradores cumprem a álgebra de Lie em G. A equação de Schrödinger (tipo Klein-Gordon) para as funções de onda no espaço de fase é derivada desta representação, onde as variáveis têm o conteúdo de posição e momento linear. Por meio do produto de Moyal, as funções de onda estão vinculadas à função de Wigner, simbolizando assim uma quase amplitude de probabilidade. Estabelecemos a forma explicitamente covariante da equação de LevyLeblond (semelhante a Dirac) no espaço de fase. Concluindo, demonstramos como o formalismo do espaço de fase pentadimensional e o formalismo padrão são equivalentes. A seguir, fornecemos uma solução que restaura a forma padrão (não covariante) do problema de Pauli-Schrödinger no espaço de fases. Investigamos a parte não relativística da lei de Stefan-Boltzmann e o efeito Casimi

Nos últimos anos, a demanda por materiais com propriedades específicas e avançadas tem crescido exponencialmente, impulsionada pela rápida evolução da ciência e tecnologia. Materiais de alto desempenho são cruciais para uma ampla gama de aplicações, desde eletrônica e energia até o meio ambiente. Entre os diversos materiais que têm atraído atenção significativa, destacam-se os materiais van der Waals (vdW) e os semicondutores III-V, como o GaAsBi. Desde o surgimento do grafeno, filmes finos baseados em materiais de van der Waals (vdWs) têm ganhado destaque devido à sua ampla gama de aplicações em áreas como nanoeletrônica, catálise, sensores e transdutores. No entanto, há uma limitação nas técnicas disponíveis para a deposição de filmes finos desses materiais em grandes áreas. Este trabalho apresenta duas abordagens inovadoras para a deposição e aprimoramento de filmes, oferecendo propriedades elétricas, óticas e estruturais superiores ou comparáveis às técnicas sofisticadas existentes. Na primeira abordagem, introduzimos a Esfoliação Mecânica Automatizada (EMA), uma técnica inovadora para a deposição de filmes finos de materiais vdW. A EMA se destaca por proporcionar alto controle sobre a uniformidade dos filmes, além de ser acessível, rápida e de baixo custo. Esta técnica permite a deposição de filmes finos de vdW em substratos de grande área sem danificar suas superfícies, promovendo interfaces de alta qualidade e possibilitando diversas aplicações. A versatilidade da EMA foi demonstrada com sucesso através da deposição de filmes finos de diversos vdW. Para avaliar as características dos filmes depositados, foram utilizadas técnicas avançadas como difração de raios X, espectroscopia Raman, microscopia óptica, microscopia de força atômica (AFM), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia eletrônica de transmissão (TEM). Os resultados confirmaram a alta qualidade cristalina, morfologia uniforme e espessura controlável dos filmes. Explorando o potencial desses filmes finos de vdW, foram demonstradas aplicações promissoras em duas áreas distintas. Primeiramente, os filmes foram utilizados como eletrodos eficientes para a Reação de Evolução de Hidrogênio (HER), mostrando grande potencial para a produção de energia limpa. Além disso, os filmes finos de vdW foram depositados sobre filmes finos magnéticos YIG, possibilitando o estudo de bombeamento de spin nos materiais de vdWs. Por meio desses dispositivos spintrônicos foi possível, também, mostrar a qualidade da interface dos filmes depositados por EMA, já que a injeção de spins nos matérias de vdWs só é possível quando existe uma ótima qualidade na propriedade de interface entre o material 2D e o filme ferromagnético. Na segunda abordagem, este trabalho explora a engenharia de defeitos induzidos por radiação gama como uma ferramenta para criar materiais com características inovadoras. Filmes finos de TMDs produzidos por EMA foram expostos à radiação gama e posteriormente empregados como eletrodos cataliticamente ativos de grande área, aumentando a eficiência catalítica em até 1000%. Além disso, a partir de uma caracterização abrangente, foi estudado o efeito da radiação gama nas propriedades elétricas, estruturais e ópticas de ligas de arseneto de gálio dopado com bismuto (GaAsBi) crescidos por MBE em substratos de GaAs (1 0 0), revelando uma melhoria significativa nas propriedades ópticas e elétricas. Com isso, pela primeira vez, foi proposta a utilização de GaAsBi como sensores de radiação gama. Em suma, este trabalho apresenta duas abordagens inovadoras que contribuem significativamente para o desenvolvimento de materiais de alto desempenho e com características promissoras para diversas aplicações tecnológicas. A EMA se destaca como uma técnica de deposição eficiente e acessível, enquanto a engenharia de defeitos induzidos por radiação gama abre novas possibilidades para a criação de materiais com propriedades aprimoradas.

Resumo Neste trabalho, a teoria de Ginzburg-Landau é representada em uma variedade simplética com conteúdo de espaço de fase. O parâmetro de ordem é definido por uma quase amplitude de probabilidade, que dá origem a uma função de quase distribuição de probabilidade, ou seja, uma função do tipo Wigner. O ponto de partida é a representação do grupo térmico das simetrias Euclidianas e da simetria de calibre. Resultados básicos bem conhecidos sobre o comportamento de um supercondutor são deduzidos novamente, demonstrando a consistência da representação construída. A densidade crítica de corrente supercondutora é determinada e seu comportamento usual é inferido. As regiões negativas da função de quase distribuição de probabilidade, indicadoras da não-classicalidade do sistema físico, estão ligadas aos valores limites do momento associado ao campo e presentes na região mais próxima da borda do material supercondutor.

Neste trabalho será analisado a dinâmica qubit-excitônica em três sistemas quânticos distintos nos quais nos permitirá extrair várias informações relevantes, como a concorrência, que é o meio pelo qual é possível calcular o quanto que um sistema quântico está emaranhado. Primeiramente estudamos o sistema quântico aberto composto por dois vales povoados por éxcitons claros, em que foi mostrado que a concorrência em função do tempo sempre decai, ou seja, sempre alcançava estados estácionário nulos. Já no segundo estudo introduzimos ao primeiro sistema uma microcavidade bimodal, onde foi usado dois estados iniciais diferentes: O primeiro com os qubit-éxcitons em um estado não correlacionado (estado não emaranhado) e os fótons da cavidade em um estado de Bell(estado maximamente emaranhados), já no segundo estado inicial, deixamos os qubit-éxcitons em um estado de Bell e os fótons da cavidade em um estado não correlacionado. Em seguida foram realizados cálculos pós-dinâmicos, como a separação das matrizes de densidade do sistema composto, e por fim calculamos a concorrência para o sistema excitônico. Com essa análise foi mostrado que a concorrência apresentou valores estacionários satisfatórios para o seu uso na Computação Quântica, mostrando que a cavidade introduzida ao sistema beneficiou o emaranhamento dos qubit-éxcitons. Já no terceiro trabalhamos com um sistema de três níveis situados em um único vale, povoados por qubit-éxcitons claros e escuros, onde o objetivo foi encontrar soluções estacionárias analíticas, como também comparar os equações de movimento obtidas através da Equação Mestre de Linblad com as equações obtidas usando o formalismo das equações de taxas.

Organismos fotossintetizantes são responsáveis pela forma mais abundante da natureza
de conversão de energia. Por isso, é importante entender como funciona o transporte de carga
entre as moléculas que participam desse processo. Segundo a teoria de Marcus, esse transporte
depende de algumas propriedades dessas moléculas, tais como energia de reorganização (λ) e
energia livre de Gibbs. Essas propriedades podem ser quantitativamente estimadas aplicando a
teoria do funcional da densidade (DFT). No entanto, a maioria dos pigmentos na fotossíntese
possuem ligações conjugadas. Sendo assim, a alternância de ligações simples e duplas aumenta
o overlap dos orbitais eletrônicos. Por isso, a delocalização dos orbitais e os efeitos vibracionais
são ainda mais relevantes para essas moléculas. Aqui, calculamos as energias de reorganização
de 15 moléculas importantes para fotossíntese usando uma abordagem confiável baseada em
DFT. O ajuste do parâmetro de longo alcance do funcional diminui os efeitos de delocalização
dos orbitais, enquanto as vibrações moleculares são contabilizadas por meio do método dos
ensembles nucleares. Os resultados mostram que o ajuste do funcional diminui a energia de
reorganização, enquanto os efeitos vibracionais produzem distribuições dessa quantidade, afe-
tando as taxas de transferência de carga entre as moléculas envolvidas em até uma ordem de
grandeza.

Este estudo relata o efeito isotópico controlando as taxas de rearranjo conformacional, em função da temperatura, do peróxido de hidrogênio isolado (H2O2), a molécula quiral mais simples exibindo configurações enantioméricas, e da mesma molécula em complexos fracamente ligados formados com gases nobres (GN) (GN = He, Ne, Ar, Kr, Xe e Rn), já que ambos os átomos de H são substituídos pelo muônio (o isótopo mais leve do átomo de hidrogênio), deutério e trítio (os isótopos mais pesados do átomo de hidrogênio). Os cálculos da taxa quiral térmica, com e sem correções de tunelamento, foram realizados explorando a teoria do estado de transição usando geometrias, energias e frequências calculadas no nível de cálculo MP2(Full)/aug-cc-pVTZ e com correção Counterpoise do erro de superposição do conjunto de bases. Através deste estudo, entendemos como os isótopos e gases nobres afetam as taxas de transição entre as conformações quirais do peróxido de hidrogênio. Os resultados indicam que o muônio atua como um “catalisador” para a transição quiral, proporcionando um importante comportamento anti-Arrhenius controlado pelo tunelamento através de barreiras, enquanto o deutério e o trítio têm um efeito preservador, ou seja, suas taxas seguem o comportamento canônico de Arrhenius. Além disso, os gases nobres mais pesados alteram significativamente a taxa conformacional quiral.

Desde a década de 1950, os pesquisadores teóricos na área de nanomateriais tem voltado sua atenção em desenvolver métodos computacionais capazes de criar estruturas de nanotubos que possam ser recriadas na natureza com o intuito de contribuir para o mercado tecnológico. Nesta perspectiva, esta pesquisa propõem a criação e análise de estruturas de nanorings e nanobelts que possam contribuir na construção e caracterização física de nanotubos. Neste trabalho, foram desenvolvidas 19 estruturas de nanorings teorizadas e calculadas utilizando a Teoria do Funcional da Densidade (DFT), as quais se mostraram estáveis e promissoras de serem sintetizadas. Os cálculos computacionais delas apresentaram resultados relevantes a partir da análise de critérios de convergência, tais como: analises das propriedades estruturais, eletrônicas e ópticas. Porém, algumas dessas estruturas apresentaram resultados significativos eletronicamente: três delas apresentaram propriedades de semi condutores e uma estrutura apresentou propriedade de isolante. Todas estas propriedades eletrônicas possuem aplicabilidades promissoras em industrias cosmética e energéticas, o que significa que esta pesquisa pode contribuir indiretamente para o bem estar da sociedade. Além disso, uma estrutura nanobelt foi desenvolvida, o nanobelts de Nitreto de Boro. Ele foi calculado utilizando o DFT e a Teoria do Funcional da Densidade Dependente do Tempo (TDFT) e foi identificado que ele pode ser uma possibilidade de substituição do [12]ciclofenaceno por ser mais estável e menos energético, o que contribui na detecção de radiação ultravioleta (UV).

O estudo apresentado neste trabalho de tese de doutorado é importante para conhecermos às propriedades eletrônicas de um grupo de moléculas orgânicas, como o aminoácido cisteína e as moléculas aromáticas (benzeno, anilina e o-, m- e p-nitroanilina), em suas formas de cargas neutras e simplesmente ionizadas, que possui grande interesse no campo da física atômica molecular, química quântica, farmácia, bioquímica e química industrial. Foram calculadas cinco conformações do aminoácido cisteína (Cys01, Cys02, Cys03, Cys04 e Cys05), sendo que cinco moléculas neutras e a partir dessas estruturas, foram calculadas as cinco conformações catiônicas. Os resultados dos cálculos mostraram que há modificações estruturais nas conformações de aminoácido cisteína, que estão evidentes nos comprimentos das ligações químicas, nas ordens de ligação (BO) e distribuição de carga, quando comparamos as diferentes conformações simplesmente ionizadas com as conformações neutros. Nossos resultados indicam que o carbono alfa é o ponto de fragmentação mais favorável para os radicais CH2SH e COOH, após a uma única ionização da molécula de cisteína. A possibilidade de encontrar as rotas de fragmentação, por métodos teóricos, nos levou a comparar os íons moleculares entre moléculas neutras de benzeno, anilina e o-, m- e p-nitroanilina, utilizando a Teoria do Funcional da Densidade (DFT), sob um conjunto de bases aug-cc-pVDZ e um funcional de correlação de troca B3LYP. Após determinar a estrutura e a energia eletrônica das espécies neutras e duplamente ionizadas, também utilizamos os mesmos métodos usados para os cálculos do aminoácido cisteína para como: os índices de ligação de Wiberg e a teoria quântica de átomos em moléculas de Bader (QTAIM). Onde foi possível observar a transferência de carga e distribuição eletrônica em cada monômero, possibilitando a observação de possíveis locais de formação de fragmentos em pelo menos dois pares de átomos carbono-carbono (CC) do anel aromático, que indica a possível perda dos grupos -CNH2 e -NO2 nas moléculas de anilina e nitroanilina duplamente ionizadas.

Nanopartículas de magnetita (Fe3O4) recobertas com matéria orgânica são de considerável importância em diversas áreas da engenharia, bem como na biomedicina. Variados trabalhos mostram mudanças drásticas nas propriedades magnéticas relacionadas com efeitos de superfície e interações partícula-partícula. No entanto, não há consenso sobre a origem ou os mecanismos que produzem essas alterações, podendo ser diferentes dependendo do tamanho e formato da partícula, da eficiência do revestimento e das interações partícula-partícula. Com o objetivo de esclarecer essas questões, nanopartículas de Fe3O4 revestidas com ácido oleico ((Fe3O4@AO) de tamanhos 4, 6 e 9 nm foram sintetizadas por um método de decomposição térmica usando difeniléter, benziléter e 1-octadeceno como solventes de síntese. Estas amostras foram adicionalmente recobertas com óleo essencial ((Fe3O4@AO/OE). Os resultados estruturais e microscópicos das nanopartículas Fe3O4@AO, revelaram nanopartículas de Fe3O4 com boa cristalinidade e formas quase esféricas ou poliédricas, dependendo do solvente utilizado para a síntese. A análise por espectroscopia infravermelho (FTIR) indicou moléculas de AO ligadas à superfície das NPs de Fe3O4 por meio de ligações bidentadas (quelantes e/ou em ponte). A análise termogravimétrica (TGA) confirmou a presença de moléculas de AO fracamente e fortemente ligadas nas amostras de Fe3O4@AO, sugerindo um recobrimento bem-sucedido das NPs de Fe3O. As curvas de magnetização (M) vs. campo magnético (H) são consistentes com uma estrutura de núcleo/casca formada por fases de magnetita/maghemita, em consistência com a espectroscopia FTIR. Foram determinados valores de magnetização de saturação mais baixos do que o esperado para magnetita bulk, o que foi atribuído à provável presença de uma fração de íons de ferro em estado de low-spin (LS) na camada de maghemita na superfície das partículas. Neste sentido a análise por espectroscopia Mössbauer confirmaram estes resultados, assim como a melhor qualidade cristalina nas amostras sintetizadas com benziléter usado como solvente de síntese. Os resultados magnéticos evidenciam que dependendo da quantidade de revestimento AO, é possível ajustar a distância de separação partícula-partícula, evitar aglomeração de nanopartículas e interações partícula-partícula. A dependência da magnetização com a temperatura revela a presença de NPs interagentes e não interagentes. As medidas de suscetibilidade magnética AC são consistentes com esses resultados e confirmam um comportamento superparamagnético (SPM), atribuído as NPs não interagentes, e SPM interagente, atribuído as NPs que interagem e cuja força de interação não é suficiente para levar a um comportamento semelhante ao de spin-glass. Por outro lado, os resultados FTIR das amostras Fe3O4@AO/OE indicam a presença de OE sem ligação direta com o AO ou com os íons metálicos na superfície das NPs de Fe3O4. Estes resultados são consistentes com os obtidos da análise das curvas termogravimétricas, onde a amostra de tamanho intermediário apresentou maior quantidade de OE. Também, o recobrimento com OE teve mudanças na resposta magnética. Se observou uma redução da magnetização de saturação e variação nas curvas ZFC e FC com menores temperaturas de bloqueio e menores energias de ativação com relação à amostras Fe3O4@AO. Estes resultados foram confirmados por medidas de susceptibilidade AC em função da temperatura. Isto sugere um menor grau de aglomeração das partículas e ao enfraquecimento das interações partícula-partícula em função da quantidade do OE nas amostras Fe3O4@AO/OE.

Esta tese tem como objetivo tratar sobre novas propriedades e comportamentos em sistemas de baixa dimens˜ao, podendo ser dividida em duas ramifica¸c˜oes: (i) novas propriedades topol´ogicas achadas em um sistema de el´etrons unidimensional com intera¸c˜ao spin-´orbita de Rashba e Dresselhaus e modulado periodicamente no espa¸co e (ii) manipula¸c˜ao do grau de liberdade do vale em materiais bidimensionais com assimetria de invers˜ao e poss´ıvel utiliza¸c˜ao como portador de informa¸c˜ao quˆantica. No primeiro estudo, investigamos o diagrama de fase de um isolante unidimensional com el´etrons acoplados por intera¸c˜ao spin-´orbita, que suporta fases com gap trivial e topol´ogico, separadas por superf´ıcies cr´ıticas que se cruzam. As interse¸c˜oes definem as linhas multicr´ıticas, que, se cruzadas, fazem com que a energia do estado fundamental se torne n˜ao anal´ıtica, juntamente com um fechamento do gap da banda, mas nenhuma transi¸c˜ao de fase ocorre. Esse achado desafia a teoria padr˜ao de transi¸c˜oes de fases quˆanticas, de acordo com a qual uma n˜ao analiticidade na energia do estado fundamental e o fechamento do gap implicam em uma transi¸c˜ao de fase quˆantica. Quanto `a informa¸c˜ao quˆantica, estudamos um qubit de exciton de dois n´ıveis que leva em conta o grau de liberdade do vale. Nesse caso, os dois estados de vale s˜ao misturados pela intera¸c˜ao Coulombiana de troca intervale e podem ser manipulados por um campo magn´etico externo. Observamos que a intensidade e o sinal do campo magn´etico externo afetam o pseudospin do vale para diferentes momentos do ´exciton. Finalmente, trabalhamos com ´otica excitˆonica e valetrˆonica em materiais bidimensionais. Obtivemos resultados para a dinˆamica e espalhamento de excitons entre estados excitˆonicos em heteroestruturas de dicalcogenetos de metais de transi¸c˜ao van der Waals MoS2/WS2. Tamb´em investigamos o efeito de proximidade magn´etica, ajustando a polariza¸c˜ao do vale, bem como a fotoluminescˆencia de excitons intercamadas, singletos e tripletes de longa vida. Descobrimos que cruzar suas energias para determinados valores de campo de troca produz um pico de fotoluminescˆencia caracter´ıstico pr´oximo ao campo cr´ıtico. A grande divis˜ao de energia entre os vales desempenha um papel importante na polariza¸c˜ao do vale.

Nos últimos anos, as moléculas orgânicas conhecidas como nanobelts de carbono têm sido objeto de muita pesquisa. Recentemente, uma dessas moléculas - denominada de (12)ciclofenaceno - foi sintetizada. Esta síntese marcou um grande avanço em tecnologias de síntese uma vez que esta molécula vem sendo estudada desde os anos 50. Neste trabalho são propostas duas novas moléculas derivadas do (12)ciclofenaceno, as quais são denominadas nanobelt de carbeto de silício ou SiCnanobelt (C24Si24H24) e nanobelt de nitreto de Boro ou BN-nanobelt (B24N24H24). Com a finalidade de verificar a estabilidade e possíveis aplicações dessas moléculas, determimou-se as propriedades eletrônicas, óticas e termodinâmicas do SiC e BN-nanobelt. Essas propriedades foram calculadas usando o método DFT com os funcionais PWC e PBE, além do conjunto de base numérica com dupla polarização (DNP). Verificou-se, através dos cálculos de estrutura eletrônica, que o BN-nanobelt é mais estável (-14,11 hartrees) que o SiC-nanobelt (-12,21 hartrees). Observou-se também que o SiCnanobelt apresenta uma característica de um semicondutor (GAP estimado em 2,13 eV) e o BNnanobelt uma característica de isolante (GAP estimado em 4,62 eV). As propriedades ópticas revelaram que o SiC-nanobelt absorve na região do visível, enquanto o BN-nanobelt absorve na região do ultravioleta. Do ponto de vista das propriedades termodinâmicas, observou-se através da energia livre de Gibbs que para uma temperatura acima de 718 K ocorre uma reação espontânea para o SiC-nanobelt. Além disso, cálculos de dinâmica quântica mostraram que ambos os nanobelts propostos são estáveis, do ponto de vista térmico, com as ligações do BN-nanobelt e SiC-nanobelt se rompendo a temperaturas de 3000 K e 2500 K respectivamente. Embasado nos resultados obtidos para as propriedades eletrônicas, óticas, termodinâmicas e dinâmicas é possível inferir que os novos nanobelt inorgânicos são sistemas estáveis (suas sínteses são viáveis) e os mesmos possuem potenciais aplicações tecnológicas.

O aprendizado de máquina (à4L) se tornou uma ferramenta computacional importante no estudo de sistemas físicos, proporcionando avanços importantes no estudo e na des- crição de superfícies de energia potencial (SEPs). No entanto, pouco se investigou sobre o comportamento destes algoritmos em sistemas fracamente ligados, tais como moléculas presentes na atmosfera terrestre e no meio interestelar. O presente estudo visa analisar o desempenho dos métodos de kernel - um tipo de algoritmo de ML - na descrição das SEPs do sistema ^H₂ ^O_2 — Kr por meio de um estudo topográfico desta. Analisaremos tam- bóm as curvas de aprendizado e as capacidades preditivas desse modelo no que tange à interpolação de pontos na superfície.

As ondas gravitacionais não-lineares são soluções exatas das equações de Einstein, correspondendo geometricamente a uma congruência geodésica nula no espaço-tempo, cujas superfícies perpendiculares representam o espaço plano bidimensional. Fisicamente tais soluções representam ondas progressivas propagando-se na velocidade da luz. Nesta tese, o tensor métrico representando tais ondas é obtido a partir de imposições físicas sobre um espaço-tempo geral, com a interação entre as ondas e partículas livres investigada por meio da transferência de energia entre elas. Modelando-se ondas pulsantes polarizadas, descobre-se que uma onda gravitacional pode fornecer ou remover energia de uma partícula, a depender das condições iniciais da partícula e de parâmetros da onda. Encontra-se valores discretos para o parâmetro, relacionado ao comprimento do pulso, fornecendo máxima transferência de energia. Nota-se uma relação entre as direções das acelerações inerciais do espaço-tempo e o centro de energia do mesmo, calculada utilizando-se as ferramentas do Teleparalelismo Equivalente à Relatividade Geral (TERG). Destarte, propõe-se uma descrição, generalizando o teorema trabalho-energia clássico, descrevendo a transferência de energia e a validade do mesmo é corroborada numericamente. Estende-se as investigações para ondas gravitacionais mais gerais, as ondas giratônicas, com a energia e o momento angular dessas ondas calculadas no TERG. A interação das ondas giratônicas e partículas é investigada, com a observação da transferência de energia e momento angular entre a onda e a partícula. A partir das distinções qualitativas entre os casos, infere-se a relação entre algumas quantidades conservadas do campo gravitacional e das partículas. A partir dos resultados obtidos, especula-se a possibilidade das ondas gravitacionais serem interpretadas como defeitos topológicos no espaço-tempo.

Neste trabalho relatamos os efeitos do acoplamento elétron-fônon na distribuição de densi- dade de polarons em nanofitas de siliceno por meio do modelo tight-binding estendido com relaxação de rede. Os resultados mostram que a distribuição de carga nas nanofitas de siliceno é análoga à do grafeno e que a localização da carga aumenta quando a intensidade do acoplamento elétron-fônon também aumenta. Mostramos ainda que as nanofitas de siliceno podem ser um material condutor ou semicondutor, dependendo da largura da nanofita. Avaliamos o comportamento cinemático do centro de carga associado ao pólaron para diferentes intensidades de campo elétrico implementado ao sistema de forma adi- abática. Consideramos três valores de acoplamento elétron-fônon a fim de verificarmos o grau de estabilidade da carga ao longo das nanofitas. Deste modo, mostramos que flutuações nos valores das velocidades médias do pólaron ocorrem assim que a velocidade da quase-partícula se aproxima de uma valor de saturação. Verificamos que densidade média de distribuição de carga é fortemente modificada devido a presença de campo elétrico mais intenso. Verificamos ainda que o acoplamento elétron-fônon é um parâmetro fundamental na descrição do transporte de pólaron em nanofitas armchair, uma vez que este altera de forma significativa o tempo em que a carga se dispersa ao longo da rede. Além de contribuir intensamente para o aumento ou redução na velocidade média dos portadores de carga em nanofitas armchair de siliceno, sistema de grande interesse nanocientífico e nanotecnológico.

RESUMO
Após o isolamento do grafeno em 2004, os cientistas rapidamente mostraram que ele possui
propriedades notáveis. No entanto, à medida que a compreensão científica do grafeno amadureceu,
ficou claro que ele também possui limitações: por exemplo, o grafeno não possui um bandgap,
tornando-o pouco adequado para uso em dispositivos óptico-eletrônicos. Isso motivou explorações
de materiais na forma de monocamadas para além do grafeno, que poderiam incorporar
funcionalidades que o grafeno não possui. Os dicalcogenetos de metais de transição (TMDs) são os
principais candidatos neste campo. Os TMDs possuem uma ampla variedade de propriedades
acessíveis através da escolha do átomo de calcogênio, átomo de metal e configuração atômica (1H,
1T e 1T'). Semelhante ao grafeno, os TMDs em monocamadas podem ser produzidos por meio de
esfoliação mecânica, entretanto as aplicações úteis exigirão o desenvolvimento de métodos confiáveis
para a síntese e crescimento das monocamadas. Neste trabalho, apresento um estudo teórico, por
meio de cálculos de DFT, da monocamadas de OsSe2 na fase 1T’. Buscou-se entre outras coisas se
verificar a estabilidade do material, que foi comprovada quando se estuda a dispersão dos fônons. O
gráfico apresenta os ramos acústicos e ópticos bem definidos e com valores positivos definido que é
um ponto forte no sentido da verificação da estabilidade do Disseleneto de Ósmio. Estudamos a
estrutura de banda onde verificou-se que o material apresenta um gap indireto. Uma outra análise que
foi realizada esta associada com as propriedades termodinâmicas, onde entra tantas grandezas se
verificou que a capacidade térmica aumenta rapidamente à medida que a temperatura aumenta na
faixa de 0 a 200K, atingindo o limite de Dulong-Petit em torno de 600K.
Palavras-chaves: monocamadas, DFT, fase 1T’.

Nas últimas décadas, as nanopartículas magnéticas têm sido um grande objeto de pesquisas
científicas, devido suas propriedades únicas não observadas em materiais bulk, que permitem
sua utilização em aplicação biomédica, ambiental e do setor energético. Nesse contexto,
objetiva-se nesta tese, investigar as características intrapartícula e interpartícula nos efeitos de
viés de troca e treinamento em dispersões de nanopartículas bimagnéticas. Assim, foram
sintetizados fluidos magnéticos baseado em nanopartículas de ferrita de cobalto, recobertas
com uma camada de maguemita, com tamanhos de 3,5 nm, 4,2 nm, 4,7 nm e 6,0 nm. Amostras
com estados de interação entre partículas diferentes foram obtidas, variando a fração
volumétrica das dispersões coloidais φ entre 0,10 % e 2,65 % e na forma de pó. A caracterização
estrutural das nanopartículas foi feita por meio de medidas de Difração de Raios X, indicando
uma estrutura cúbica do tipo espinélio. Resultados de Microscopia Eletrônica de Transmissão
confirmaram a formação de partículas aproximadamente esféricas com baixa polidispersão.
Utilizando medidas de Espectroscopia de Absorção Atômica, foram extraídas a estequiometria
e as caraterísticas morfoquímicas das partículas, assim como a fração volumétrica de partículas
nas dispersões. Medidas em alto campo de magnetização DC em função da temperatura,
evidenciaram a existência de uma interface intrapartícula entre um núcleo ordenado
ferrimagneticamente (FI) e uma superfície de spins desordenados do tipo spin glass (SGL). Desse
tipo de estrutura bimagnética, surge o fenômeno de viés de troca ou exchange bias, quando
realizadas medidas de magnetização após o resfriamento com campo aplicado (field cooling -
FC). Em regime de fluido diluído, no qual o comportamento individual se sobressai, observou-se
que as partículas de menor diâmetro e com maior fração de spins congelados na camada SGL
apresentam um viés de troca mais intenso em detrimento das partículas de maior diâmetro e
com menor proporção de spins desordenados. A análise de Thamm-Hesse mostrou em ambas
as dispersões concentradas e, no pó, um estado global de interação desmagnetizante, em que
predominaram as interações dipolares interpartículas, que vai se intensificando quando diminui
a distância interpartícula. Em toda a faixa de campo de resfriamento investigada, o viés de troca
é maior quando mais intensas as interações dipolares. A investigação do efeito de treinamento
indica duas populações de spins desordenados. Os spins rodáveis sempre se reorganizam mais
rapidamente que os congelados, o que é potencializado pelas interações dipolares. Entretanto,
no regime de pó, as interações de troca interpartículas dificultam o rearranjo dos spins
desordenados.