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Item Crystallographic, electronic and molecular dynamics studies of some calixarene supramolecular compounds and its complexes with heavy atoms(2016-11-04) Castellano, Eduardo ErnestoA habilidade dos calix(n)arenes para atuar como reservatórios moleculares para o reconhecimento e transporte de pequenas espécies químicas faz com que essas versáteis moléculas sejam potencialmente úteis para propósitos ambientais (seqüestrando contaminantes iônicos de aqüíferos tais como Hg2+, Pb2+, Cd2+, etc) e em processos de extração de metais preciosos (tais como Ag+1) e tecnologicamente relevantes (tais como UO2+2). Estudaremos vários desses compostos e seus complexos com íons metálicos, para contribuir à compreensão dos processos de complexação, visando o desenho de derivados eficientes e seletivos, úteis para complexar com metais específicos. Utilizaremos métodos de cristalografia de raios- X para determinar as estruturas cristalina e molecular de compostos supra-moleculares e de coordenação. Esta informação estrutural conformará a base para racionalizar o comportamento físico-químico do sistema estudado e fornecerá o referencial para os cálculos de estrutura eletrônica e simulações de Dinâmica Estrutural. O nosso colaborador em Guildford realizará a determinação experimental de parâmetros termodinâmicos fundamentais, tais como a determinação quantitativa de seletividade baseada na taxa de constantes de estabilidade dos complexos num dado solvente numa dada temperatura. Estudos teóricos da estrutura molecular eletrônica e das conformações de mínima energia serão realizados utilizando Mecânica Molecular, como uma etapa inicial para estabelecer as estruturas geométricas. Esta informação fornecerá uma guia para analisar os aspectos de geometria estrutural e permitirá iniciar outros procedimentos mais elaborados, tais como cálculos de orbitais moleculares e dinâmica molecular. Devido ao fato de não se basear em cálculos envolvendo integrais bi-eletrônicas multicêntricas, a teoria de funcional densidade fornece uma técnica apropriada para lidar com sistemas supra-moleculares. Ademais, como as correlações eletrônicas estão embutidas no método, não há necessidade de recorrer aos computacionalmente custosos métodos pós Hartree-Fock, pelo que usaremos também este método para obter resultados mais acurados. Os estudos teóricos, que complementarão e eventualmente racionalizarão e orientarão o trabalho experimental, poderão contribuir ao conhecimento em nível microscópico dos processos de complexação. Eles fornecerão uma alternativa válida para postular mecanismos de encapsulação e também da ligação química entre a molécula guest e o apropriado host. Esses conhecimentos e a correspondente validação experimental poderá permitir a previsão da formação de novas espécies bem como de suas propriedades eletrônicas e estruturais.Item Estrutura eletrônica de heteroestruturas semicondutoras na presença de campos elétricos e magnéticos.(2009-06-15) Souza, Márcio Adriano RodriguesCalculamos a estrutura eletrônica de heteroestruturas semicondutoras III-V e II-VI na aproximação da função envelope, usando o método k.p, na presença de campos elétricos e magnéticos externos. Para isso desenvolvemos um método numérico baseado na técnica das diferenças finitas e no método da potência inversa para resolvermos a equação de massa efetiva. As principais características desse método são a estabilidade, a rápida convergência e a possibilidade de calcular os estados ligados de poços quânticos com formas arbitrárias na presença de campos elétricos e magnéticos. Investigamos inicialmente o tunelamento ressonante de portadores em um poço quântico duplo assimétrico de GaAs/GaAlAs na presença de um campo elétrico aplicado na direção de crescimento e de um campo magnético aplicado no plano perpendicular. Mostramos como as relações de dispersão de um poço quântico simples podem ser obtidas experimentalmente da curva do campo elétrico versus campo magnético ressonante e como, para determinadas intensidades desses campos, podemos colocar os estados eletrônicos e de buracos em ressonância simultaneamente, isto é, mostramos a possibilidade de termos o tunelamento ressonante de éxcitons. Investigamos também o tunelamento ressonante de portadores em um poço quântico duplo assimétrico de CdTe/CdMnTe na presença de um campo elétrico e de um campo magnético aplicados na direção de crescimento. Mostramos então como podemos obter o tunelamento ressonante de elétrons, buracos e também de éxcitons. Outro problema estudado foi a anisotropia do efeito Zeeman com a direção do campo magnético aplicado em um poço quântico simples de CdTe/CdMnTe. Calculamos os níveis de energia e as transições eletrônicas desse sistema em função da intensidade e da direção do campo magnético. Em todos os casos fazemos uma comparação dos nossos resultados com dados experimentais apresentados na literatura.Item Estrutura eletrônica de fios quânticos gerados por distribuição de carga espacial(2008-05-29) Marletta, AlexandreNeste trabalho investigamos a estrutura eletrônica de fios quânticos formados por distribuição de carga espacial, obtidos a partir da incorporação de dopantes nos degraus que delimitam planos vicinais em semicondutores. Estudos experimentais recentes, que combinam o crescimento epitaxial em planos vicinais (terraços) sobre o GaAs com as técnica de dopagem planar abrupta, sugerem que a incorporação do dopante (Silício) ocorre preferencialmente ao longo das linhas que delimitam os planos vicinais deste semicondutor. Baseados em resultados teóricos recentes, que sugerem que a aproximação semiclássica de Thomas-Fermi é capaz de reproduzir o potencial auto-consciente de sistemas eletrônicos criados a partir de distribuições de carga de origem puramente espacial, vários efeitos tais como: difusão de dopantes, temperatura finita e densidade residual de aceitadores puderam ser investigados neste nível de aproximação. As equações de Kohn-Sham na aproximação de densidade local (T=0K) foram também empregadas com o propósito de avaliar-se a possível influência de efeitos de não localidade do funcional energia cinética e efeitos de muitos corpos (troca e correlação) que foram ignorados pela abordagem semiclássica.Item Magneto-transporte e ferromagnetismo Hall em heteroestruturas semicondutoras magnéticas(2007-03-28) Freire, Henrique Jota de PaulaHeteroestruturas digitais magnéticas (DMHs) são estruturas semicondutoras em que a distribuição de impurezas magnéticas (Mn) restringe-se a alguns arranjos bidimensionais (monocamadas) regularmente espaçados entre si. Na presença de um campo magnético, a interação de troca sp-d entre os momentos magnéticos localizados e os portadores itinerantes é responsável por um desdobramento de spin gigante, da ordem ou até superior que a separação cíclotron dos níveis de Landau. Aqui eu calculo a estrutura eletrônica de poços quânticos digitais magnéticos do grupo II-VI. Resolvo as equações de Kohn-Sham da teoria do funcional da densidade dependente de spin na aproximação de massa efetiva. Eu então calculo diversas propriedades magnetoópticas e de transporte relevantes experimentalmente. Em particular, eu investigo a física dependente de spin presente nestes sistemas sob dois diferentes pontos de vista. Primeiramente o enfoque é no efeito do magnetismo do Mn sobre o potencial dependente de spin da interação de troca sp-d, em particular nos efeitos da aglomeração antiferromagnética e da diluição do seu perfil de concentração (segregação e interdifusão). Ao considerar estes efeitos eu reproduzo resultados experimentais para desdobramento de spin $Delta_E$ e tempos de espalhamento de spin $tau_$ [S. A. Crooker et al., Phys. Rev. Lett. 75, 505 (1995); Phys. Rev. B 61, 1736 (2000)]. Na segunda parte eu mudo o enfoque para a física de gases de elétrons bidimensionais (2DEGs) altamente polarizados e mostro a importância da forte dependência de spin das contribuições de muitos corpos (troca e correlação) presentes nestes sistemas. Em particular, estes efeitos são relevantes para o surgimento de fases de ferromagnetismo de efeito Hall quântico. Eu calculo o magnetotransporte no regime de efeito Hall quântico para DMHs baseadas em ZnSe e CdTe. Meus resultados reproduzem resultados experimentais [R. Knobel et al., Phys. Rev. B 65, 235327 (2002); J. Jaroszynski et al., Phys. Rev. Lett. 89, 266802 (2002)] para a dependência com o campo magnético, com a temperatura, o aparecimento de picos anômalos e o surgimento de curvas de histerese em várias propriedades físicas.Item Estrutura eletrônica de poços quânticos com dopagem seletiva(2014-03-17) Aladim Neto, Sebastiao RochaNeste trabalho realizamos o cálculo da estrutura eletrônica de poços quânticos com dopagem seletiva, usando um método k-p com 8 bandas. Utilizamos um processo de bloco-diagonalização para reduzir o Hamiltoniano 8x8 a dois blocos 4x4 a fim de diminuir o esforço computacional. Calculamos o efeito do potencial auto-consistente sobre a massa dos portadores e sobre as densidades de estado. Os resultados obtidos para as energias de excitação de uma partícula estão em pleno acordo com os dados obtidos em experimentos de absorção óptica intra-banda (espalhamento Raman ressonante)Item Propriedades eletrônicas de um poço duplo assimétrico com dopagem delta.(2009-08-14) Souza, Márcio Adriano RodriguesCalculamos a estrutura eletrônica do sistema formado por dois poços quânticos assimétricos (Al0.3Ga0.7As/GaAs) com dopagem delta (Si) no centro de cada poço. Resolvemos a equação de Schrödinger usando a teoria do funcional densidade na aproximação de densidade local. Obtemos o potencial efetivo, os níveis de energia, a ocupação das sub-bandas e a densidade eletrônica total em função da temperatura, espessura da barreira de potencial que separa os dois poços, concentração e difusão dos átomos doadores. Verificamos que a estrutura eletrônica e pouco influenciada pela temperatura e difusão dos doadores. Por outro lado, nossos resultados mostram que ela depende de forma significativa da concentração dos doadores. Investigamos também como o sistema e influenciado por uma tensão elétrica aplicada na direção de crescimento. Calculamos os níveis de energia e ocupação das sub-bandas em função da tensão elétrica aplicada. Determinamos então a tensão elétrica necessária para tomar ressonantes os dois primeiros níveis de energia para barreiras de potencial de espessuras 25Å e 50Å. Uma possível aplicação para esse sistema e analisada. Verificamos que ele apresenta efeitos de mobilidade modulada e transcondutância negativa quando as mobilidades nos dois poços são diferentes. Consideramos ainda o caso em que um campo magnético e aplicado perpendicularmente a direção de crescimento. Nossos resultados mostram que a forma da relação de dispersão En( kx), inicialmente parabólica, e bastante modificada pelo campo magnético, surgindo estados ressonantes para kx diferente de zero. Conseqüentemente, a massa efetiva eletrônica nessa direção também e modificada, dependendo agora da energia do elétron. Para campo magnético nulo verificamos que a massa efetiva e diferente em cada sub-banda.Item Propriedades eletrônicas de hetero-estruturas de semicondutores zincblende.(2009-05-26) Chitta, Valmir AntonioUtilizou-se um Hamiltoniano KP (6x6) do tipo Kane para, se estudar a estrutura de bandas e níveis de Landau para heteroestruturas de semicondutores zincblende dos grupos III-V e II-VI. Os efeitos do acoplamento entre as bandas de condução e valência, da mistura dos estados da banda de valência, da não-parabolicidade dos níveis, da total degenerescência dos níveis, do warping e das descontinuidades das massas efetivas nas heterointerfaces são levados em conta. Mostrou-se que a interação entre as bandas de condução e valência não pode ser desprezada, mesmo para semicondutores de gap largo, como citado em trabalhos existentes na literatura. Para um estudo sistemático do modelo, utilizou-se um poço quântico de GaAs Ga(Al)As e então aplicou-se o modelo a um sistema de semicondutores semi-magnéticos (poço quântico de CdTe Cd(Mn)Te).Item Efeitos de muitos corpos em cristais bidimensionais e em nano clusters de átomos metálicos(2015-10-26) Hai, Guo QiangO objetivo principal deste projeto é o estudo teórico dos seguintes assuntos: (i) efeitos de muitos corpos em cristais bidimensionais com estados de pares de elétrons e (ii) propriedades eletrônicas e magnéticas de clusters de átomos Cu, Ag e Au dopado com átomos de metais de transição.