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Absorção em quasi-cristais fotônicos
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2021-07-27) Silva, Everson Frazão da; Vasconcelos, Manoel Silva de; http://lattes.cnpq.br/6345339220512423; http://lattes.cnpq.br/5742169631007551; Anselmo, Dory Helio Aires de Lima; http://lattes.cnpq.br/0554474279738500; Albuquerque, Eudenilson Lins de; http://lattes.cnpq.br/3594651355252245; Pereira Júnior, João Milton; http://lattes.cnpq.br/8000258491459487; Costa Filho, Raimundo Nogueira da; http://lattes.cnpq.br/0434393043515628
Depois do trabalho pioneiro de Yablonovitch (em 1987) sobre cristais fotônicos, houve um interesse crescente nos estudossobre 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 ostrabalhos pioneiros de Kohmoto (também em 1987), o estudo dos quasi-cristais fotônicos vem recebendo bastante destaque. Osquasi-cristais fotônicos exibem ordem de longo alcance, simetria não translacional e uma característica nos espectros ópticosde auto-similaridade, uma propriedade bastante interessante nos estudos dos fractais. Nesta tese de doutorado, abordaremos umestudo sobre o espectro de absorção e transmissão óptica em multicamadas, utilizando a teoria dos quasi-cristais fotônicos. Atécnica que utilizamos para o cálculo do espectro óptico é a técnica da matriz transferência. Os quasi-cristais fotônicos queestudamos são formados pelas sequências de Octonacci e Dodecanacci. Também, os grafenos são materiais que receberambastante atenção por suas propriedades optoeletrônicas, mesmo com ausência de band gap. Nesta tese usamos o Grafeno nasinterfaces entre as camadas para obtenção dos espectros e comparamos os resultados com o caso sem grafenos. Investigamostambém o efeito do potencial químico para o controle dos band gaps nessas estruturas, bem como a influência da incidênciaoblíqua. O estudo da absorção coerente perfeita tem recebido também bastante destaque nos últimos anos, sobretudo pordiversas 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 quechamamos 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 porsequências quasi-periódicas bastante conhecidas na literatura, a saber: Fibonacci, Thue Morse e Duplo Período. Em nossosresultados mostramos a existência de picos de alta transmissão em conseqüência da definição da simetria PT nos quasi-cristaisfotônicos.
Anisotropia magnética em nanofilmes com assimetria cristalográfica
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2016-02-26) Celino, Klaydson Reinaldo; Bezerra, Claudionor Gomes; ; http://lattes.cnpq.br/5085046065890176; ; http://lattes.cnpq.br/2441482506223959; Feitosa, Carlos Chesman de Araújo; ; http://lattes.cnpq.br/1150673024968512; Anselmo, Dory Helio Aires de Lima; ; http://lattes.cnpq.br/0554474279738500; Costa, Carlos Humberto Oliveira; ; http://lattes.cnpq.br/4056658417684725; Costa Filho, Raimundo Nogueira da; ; http://lattes.cnpq.br/0434393043515628
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.
Comportamento de livre escala nas sequências de hailstone usando o mapa de Collatz
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2021-04-23) Santos, Desiane Maiara Gomes dos; Mohan, Madras Viswanathan Gandhi; Luz, Marcos Gomes Eleuterio da; 69568731920; http://lattes.cnpq.br/2883331787707769; http://lattes.cnpq.br/1995273890709490; http://lattes.cnpq.br/9502411491585338; Anselmo, Dory Helio Aires de Lima; http://lattes.cnpq.br/0554474279738500; Raposo, Ernesto Carneiro Pessoa; http://lattes.cnpq.br/4321118621178584; Correa, Marcio Assolin; http://lattes.cnpq.br/2531075321550052; Viana, Ricardo
A conjectura de Collatz, possivelmente o problema mais elementar na matemática ainda não resolvido, a rma que para todos os inteiros positivos n, o mapa n 7→ n/2 (n par) e n 7→ 3n + 1 (n ímpar) atinge 1 após um número nito de iterações. As órbitas do mapa de Collatz que aqui consideramos, também conhecidas como sequências de granizo, foram geradas buscando entender se exibem ou não comportamento invariante de escala, em analogia com certos processos observados em sistemas físicos reais. Desenvolvemos uma maneira e ciente de gerar órbitas para n's extremamente grandes (por exemplo, maior do que n ≈ 103,000), permitindo analisar estatisticamente sequências muito longas. Com essa maneira e ciente, 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 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 condição inicial n, o número médio de iterações necessárias para chegar a 1 é proporcional, para a ordem mais baixa, a log[n].
Distribuição dos tamanhos de DNA humano codificante via teoria da informação
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2021-02-12) Correia, Jonathan Pessoa; Silva Júnior, Raimundo; http://lattes.cnpq.br/2680905746363331; http://lattes.cnpq.br/8759510435086814; Anselmo, Dory Helio Aires de Lima; http://lattes.cnpq.br/0554474279738500; Macedo Filho, Antônio de; http://lattes.cnpq.br/5432651695056904
Analisamos as sequências codificantes do DNA do 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. No presente trabalho, propomos a função de distribuição de dupla exponencial dos comprimentos do DNA medido em pares de bases (pb). Os resultados mostram que as Correlações de Curto Alcance (CCA), sempre presentes nas sequências de DNA codificantes, são apropriadamente capturadas por meio da distribuição dupla exponencial e descreve adequadamente a distribuição de comprimentos cumulativos das 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.
Dynamics of bose gases at finite temperatures
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2019-10-04) Hermes, Samihr Valentim; Macri, Tommaso; ; ; Anselmo, Dory Helio Aires de Lima; ; Paganelli, Simone;
In this work we will focus in statistical physics applied to problems of Bose-Einstein 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 mechanics, the BornBogoliubov-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.
Efeito Kondo em um Hamiltoniano não hermitiano PT simétrico
(2019-03-19) Lourenço, José Arcênio dos Santos; Pereira, Rodrigo Gonçalves; ; ; Melnikov, Dmitry; ; Anselmo, Dory Helio Aires de Lima; ; Silva, Luis Gregório Dias da; ; Aguiar, Maria Carolina de Oliveira;
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 PT simétrico. 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.
Espectros de transmissão óptica e polaritons em quasicristais de octonacci
(2016-10-20) Brandão, Edi Rozembergh Brasileiro da Silva; Vasconcelos, Manoel Silva de; ; http://lattes.cnpq.br/6345339220512423; ; http://lattes.cnpq.br/4712310055603627; Anselmo, Dory Helio Aires de Lima; ; http://lattes.cnpq.br/0554474279738500; Albuquerque, Eudenilson Lins de; ; http://lattes.cnpq.br/3594651355252245; Araújo, Carlos Alexandre Amaral; ; http://lattes.cnpq.br/3650442745348762; Mauriz, Paulo Wilson; ; http://lattes.cnpq.br/7636664451155498
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.
Estados de borda em cristais fotônicos topológicos
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-08-25) Silva, Daniel Borges; Bezerra, Claudionor Gomes; https://orcid.org/0000-0001-9660-2142; http://lattes.cnpq.br/5085046065890176; https://orcid.org/0000-0002-6691-4441; http://lattes.cnpq.br/9292465482311426; Chaves, André Jorge Carvalho; Costa, Carlos Humberto Oliveira; Anselmo, Dory Helio Aires de Lima; Pinheiro, Felipe Arruda de Araújo; Mohan, Madras Viswanathan Gandhi; http://lattes.cnpq.br/1995273890709490
Nos últimos anos, a pesquisa em cristais fotônicos topológicos vem ganhando destaque devido à possibilidade de simular efeitos quânticos com eles e as possibilidades de implementação tecnológica em dispositivos cujo fluxo de informação se dá com base na luz. Físicos e engenheiros vêm procurando novos sistemas que apresentam comportamento topológico, assim como vêm buscando entender melhor as características dos sistemas já existentes. Os cristais fotônicos topológicos são materiais artificiais onde as propriedades eletromagnéticas variam periodicamente no espaço e onde possuem o invariante topológico não nulo que pode ser garantido por meio de alguma perturbação no sistema e, como consequência, induzindo o surgimento de uma fase topológica. Nesta tese nós induzimos a fase topológica usando perturbações geométricas em quatro tipos de cristais fotônicos bidimensionais compostos de hastes dielétricas. Nós estudamos redes triangulares com simetria pontual C6 e verificamos que a perturbação abre um gap completo na estrutura de bandas dos sistemas. Verificamos ainda que alguns valores de perturbação levam os sistemas a fases topologicamente não-triviais. Como consequência, notamos a emergência de estados de borda dentro do gap recém aberto. Esses estados apresentam características de pseudospin e são protegidos pela própria topologia do sistema, de modo que eles são bem localizados espacialmente e robustos em relação a desordens e defeitos. Tal robustez significa que a luz transmitida ao longo da interface formada por cristais triviais e nãotriviais irá enfrentar os defeitos sem grandes perdas energéticas, reflexões ou mudanças de fluxo, criando assim um canal coerente para a propagação da luz.
Estados topológicos de fônons em quasicristais unidimensionais
(2018-07-30) Silva, José Roberto Moreira da; Vasconcelos, Manoel Silva de; ; ; Anselmo, Dory Helio Aires de Lima; ; Henriques Neto, José de Miranda;
Modelos teóricos para predição das propriedades de materiais quasicristalinos têm apresentado bastante interesse da comunidade cientí ca. 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 apresentase 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 de nido pela razão áurea (b = (1 + √ 5)/2). Efetuamos os cálculos a partir da diagonalização numérica exata do Hamiltoniano. Em nossos resultados, encontramos o espectro multifractal de frequências conhecido como borboleta de Hofstadter , que surge para o valor crítico de 1.0 na amplitude de modulação da constante de força adimensional, caracterizando uma transição de estados tipo metalisolante. Também mostramos através do cálculo de deslocamentos individuais que os estados cruzando os gaps maiores do espectro (em função da fase φ) correspondem a estados de borda no sistema, onde apresenta propriedades de localização em sítios especí cos na rede.
Estudo das propriedades óptico-eletrônicas de neurotransmissores
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2022-02-18) Araújo, Roniel de Lima; Fulco, Umberto Laino; Barboza, Carlos Antônio; http://lattes.cnpq.br/6129886378495626; https://orcid.org/0000-0002-4528-9878; http://lattes.cnpq.br/9579151361576173; https://orcid.org/0000-0002-3021-9439; http://lattes.cnpq.br/2036449171182051; Macedo Filho, Antônio de; Anselmo, Dory Helio Aires de Lima; https://orcid.org/0000-0003-0180-9189; http://lattes.cnpq.br/0554474279738500; Albuquerque, Eudenilson Lins de; https://orcid.org/0000-0002-1022-1048; http://lattes.cnpq.br/3594651355252245; Silva, Luciano Rodrigues da; https://orcid.org/0000-0002-6875-1965; http://lattes.cnpq.br/5182830756789229; Lyra, Marcelo Leite
Neste trabalho, apresentaremos um estudo das propriedades estruturais, eletrˆonicas, ´opticas, vibracionais e termodinˆamicas dos cristais de dopamina, l-dopa, noradrenalina e adrenalina, atrav´es de simula¸c˜oes computacionais no formalismo DFT (Density Functional Theory), onde foi usado a aproxima¸c˜ao do gradiente generalizado (GGA-PBE) e o funcional h´ıbrido HSE06. A partir dos dados experimentais das quatro estruturas cristalinas foram realizados a otimiza¸c˜ao da geometria cristalina, c´alculo da densidade de estados e estrutura de bandas, absor¸c˜ao ´optica, fun¸c˜ao diel´etrica, ´ındice de refra¸c˜ao, condutividade ´optica, refletividade, fun¸c˜ao perda, espectro infravermelho e Raman e tamb´em temperatura de Debye, entalpia, energia livre, T*entropia e capacidade t´ermica. Os novos parˆametros de rede encontrados apresentaram uma boa concordˆancia com os valores experimentais. Atrav´es do funcional GGA-PBE (HSE06), encontramos que: a dopamina apresenta um band gap indireto E = 3, 8 eV (4,70 eV), para noradrenalina obtivemos um band gap indireto E = 3, 48 eV (4,40 eV), para adrenalina foi encontrado um band gap indireto E = 3, 53 eV (4,60 eV) e um band gap direto E = 3, 09 eV (3,60 eV) foi obtido para o cristal da l-dopa. A an´alise das densidades de estados eletrˆonicos permitiu identificar as contribui¸c˜oes por ´atomo para os estados das bandas de valˆencia e de condu¸c˜ao. Nas propriedades ´opticas ´e poss´ıvel observar uma absor¸c˜ao da luz na regi˜ao ultravioleta, e uma maior sensibilidade na absor¸c˜ao da radia¸c˜ao polarizada na dire¸c˜ao 100, para a dopamina, noradrenalina e l-dopa, enquanto que a adrenalina apresenta uma maior absor¸c˜ao da luz polarizada com a dire¸c˜ao de polariza¸c˜ao 001. Os espectros IR e Raman foram calculados e os modos de vibra¸c˜ao analisados. A capacidade t´ermica em temperatura ambiente encontrada foi: 210.01 cal/cell.K, 121 cal/cell.K, 182 cal/cell.K e 103 cal/cell.K, para dopamina, l-dopa, noradrenalina e adrenalina, respectivamente.
Estudo dos cristais fotônicos quasi-periódicos de Fibonacci, Octonacci e Dodecanacci com grafenos
(2016-10-26) Silva, Everson Frazão da; Vasconcelos, Manoel Silva de; ; http://lattes.cnpq.br/6345339220512423; ; http://lattes.cnpq.br/5742169631007551; Anselmo, Dory Helio Aires de Lima; ; http://lattes.cnpq.br/0554474279738500; Costa, Carlos Humberto Oliveira; ; http://lattes.cnpq.br/4056658417684725
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.
Estudo via estatística de Kaniadakis da distribuição dos tamanhos dos cromossomos humanos
(2018-05-04) Guedes, Polyanna do Vale; Anselmo, Dory Helio Aires de Lima; Silva Júnior, Raimundo; ; ; ; Mello, Vamberto Dias de;
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.
Investigação de propriedades de transporte eletrônico e caracterização multifractal de bandas de energias de sequências GA no DNA humano
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2022-03-22) Lima, Allyson Irineu Araújo; Vasconcelos, Manoel Silva de; https://orcid.org/0000-0002-5118-364X; http://lattes.cnpq.br/6345339220512423; Macedo Filho, Antônio de; Bezerra, Claudionor Gomes; https://orcid.org/0000-0001-9660-2142; http://lattes.cnpq.br/5085046065890176; Azevedo, David Lima; Anselmo, Dory Helio Aires de Lima; Fulco, Umberto Laino; https://orcid.org/0000-0002-4528-9878; http://lattes.cnpq.br/9579151361576173
Neste trabalho, analisamos a localização e as propriedades fractais do espectro de energia em um sistema genômico, formado por sete tipos de sequências poli(GA) (G-Guanina e A-Adenina) encontradas no cromossomo 7 humano. Utilizamos dois métodos para encontrar as soluções do hamiltoniano na aproximação tight-binding: matriz de transferência e método de autovalores negativos desenvolvido por Dean. Através do método de matriz de transferência obtivemos: diagrama de energia, espectro de transmitância eletrônica e o coeficiente de Lyapunov. Já por meio do método de autovalores negativos, determinamos: diagrama de energias e densidade eletrônica de estados. A investigação do comportamento multifractal de bandas de energia obitidas pelo método de matriz de transferência, deu-se por meio do espectro de singularidade f(α), que foi calculado usando um algoritmo baseado nos teoremas de Shannon, Eggelston e Billingsley, além disso, determinamos à lei de potência associada a distribuição de bandas de energias de cada sequência estudada. Em nossos resultados, o diagrama de energia revelou um comportamento fractal semelhante ao conjunto aleatório de Cantor. Comparando todas as sequências aqui estudadas, os resultados da análise multifractal das distribuições de bandas de energia apresentaram comportamento típico de sistemas multifractais.
Magnetorresistência perturbativa e estudo de fenômenos da caloritrônica de Spin em nanoestruturas magnéticas
(2019-06-07) Costa, Ricardo Borges da; Oliveira, Alexandre Barbosa de; ; ; Anselmo, Dory Helio Aires de Lima; ; Correa, Márcio Assolin; ; Feitosa, Carlos Chesman de Araújo; ; Soares, João Maria; ; Suarez, Roberto Lázaro Rodriguez;
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 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.
O princípio de Pascal em abordagem histórico-filosófica e conceitual para formação docente
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-02-28) Soares, Heloísa Mariana; Ferreira, Juliana Mesquita Hidalgo; Anselmo, Dory Helio Aires de Lima
O Princípio de Pascal é um assunto presente na Educação Básica. Sua apresentação costuma seguir o padrão de ensino de uma Física estática e impositiva. Em muitos casos, sua abordagem é reduzida a um tratamento matemático atrelado a um enunciado mais ou menos padrão, comentários sobre experimentos comprobatórios e aplicações em dispositivos utilizados em nosso cotidiano. Não costuma haver contextualização histórica. A comparação de diferentes livros didáticos da Educação Básica mostra que há divergências entre esses materiais em relação à validade do Princípio (HIDALGO, QUEIROZ, ANSELMO, 2021). Esse conteúdo físico faz parte da estrutura curricular das Licenciaturas em Física, e também é ensinado para outros cursos da área de Ciências Naturais. A apresentação do Princípio de Pascal em livros didáticos do Ensino Superior costuma ser marcada por diversas falhas ou lacunas, muito semelhantes às notadas em livros-texto da Educação Básica: ausência de contextualização ou distorções históricas que transmitem informações anacrônicas e visões simplistas da Ciência, divergências quanto à validade do Princípio e referências inadequadas ao que seriam “aplicações” desse conhecimento. Há uma perspectiva instrumentalista que tende a propiciar um ensino fortemente engessado, o que posteriormente pode ser problemático para os futuros professores (HIDALGO, QUEIROZ, ANSELMO, 2020). Desse cenário comum emergem inquietações que motivaram este Produto Educacional em seu propósito central: contribuir para que docentes em formação inicial e/ou continuada conheçam sobre o Princípio de Pascal, a fim de superar as lacunas histórico-filosóficas e conceituais presentes nos livros didáticos atualmente em uso no Ensino Superior e na Educação Básica.
O princípio de Pascal no ensino superior em abordagem histórico-filosófica e conceitual
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-02-28) Soares, Heloísa Mariana; Ferreira, Juliana Mesquita Hidalgo; Anselmo, Dory Helio Aires de Lima; https://orcid.org/0000-0003-0180-9189; http://lattes.cnpq.br/0554474279738500; http://lattes.cnpq.br/2070193023615764; http://lattes.cnpq.br/3790880997507891; Alves, Milton Thiago Schivani; Forato, Thaís Cyrino de Mello
Investigações sobre o ensino do Princípio de Pascal na Educação Básica e no Nível Superior revelam algumas situações em comum: divergências relativas à validade do Princípio em materiais didáticos, e lacunas no que diz respeito a uma abordagem histórico-filosófica. Ao tratarem desse conteúdo, os livros-texto trazem, ainda, distorções históricas que podem resultar em visões ingênuas sobre a Ciênciae suas relações com a Tecnologia. Considerando o enfrentamento dessas dificuldades como questão- foco, propusemos um Produto Educacional direcionado à formação docente, que aborda o Princípio dePascal sob um ponto de vista histórico-filosófico e conceitual. Trazemos aos professores em formação a possibilidade de conhecer aspectos relevantes da vida de Blaise Pascal (1623 – 1662) e, mais especificamente, suas contribuições para o Princípio de Pascal. Recorremos à interpretação de trechos originais de Pascal, de modo a evidenciarmos as contribuições do autor para o Princípio, tal como o entendemos atualmente, bem como diferenças entre a concepção de Pascal e o enunciado atual. Desse modo, tem-se a percepção de que o Princípio e sua matematização devem resultar de uma construção histórica coletiva. Adicionalmente, a partir de considerações analíticas direcionadas a esse público-alvo, consideramos a possibilidade de superar as divergências relativas à validade do Princípio de Pascal observadas nos livros didáticos. Esses aspectos foram contemplados em videoaulas direcionadas ao docente em formação inicial e continuada e estudantes do bacharelado. Em contexto de aplicação desse Produto Educacional, investigamos como esse público-alvo se posicionou em relação aos elementos histórico-filosóficos e conceituais abordados, e refletiu sobre possíveis desdobramentos para o contexto educacional básico.
Propriedades estáticas e dinâmicas de super-redes e multicamadas quasiperiódicas
(2018-08-30) Bandeira, Analine Pinto Valeriano; Bezerra, Claudionor Gomes; ; ; Anselmo, Dory Helio Aires de Lima; ; Machado, Leonardo Dantas; ; Costa, Carlos Humberto Oliveira; ; Pereira Júnior, João Milton;
Neste trabalho, investigamos as propriedades estáticas e dinâmicas em superredes 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 acoplamentos 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 no comportamento de ambos. Realizamos ainda uma investigação das propriedades magnéticas estáticas em nanofilmes magnéticos quasiperiódicos construídos em direções de baixa 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.
Séries de potência formais para as distribuições estáveis de Lévy: o caso simétrico
(2018-08-17) Costa Neto, José Crisanto da; Mohan, Madras Viswanathan Gandhi; ; ; Anselmo, Dory Helio Aires de Lima; ; Raposo, Ernesto Carneiro Pessoa; ; Araújo, João Medeiros de; ; Luz, Marcos Gomes Eleutério da;
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 Pα(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 (´ındice L´evy), −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 finitas 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 precisção 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 subintervalos (janelas), construindo a expansão em séries adequada dentro de cada uma delas, em seguida, calculando as integrais termo a termo.
Síntese de núcleos pesados em processos de captura de nêutrons
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2022-12-14) Figueiredo Júnior, Francisco das Chagas; Lisbôa, Ronai Machado; http://lattes.cnpq.br/2221005703477932; http://lattes.cnpq.br/3192520069365557; Anselmo, Dory Helio Aires de Lima; https://orcid.org/0000-0003-0180-9189; http://lattes.cnpq.br/0554474279738500; Almeida, Leonardo Andrade de; https://orcid.org/0000-0002-3817-6402; http://lattes.cnpq.br/7812463045514059
A origem dos elementos químicos em nosso universo é uma das questões científicas fundamentais e em aberto da humanidade e os cientistas de várias áreas do conhecimento vêm desenvolvendo teorias e experimentos ao longo dos séculos a fim de explicar a natureza do nosso universo e do que ele é feito. A pertinência dessa temática está na construção do conhecimento dos processos e sítios de formação de elementos que constituem todo o universo. A partir do estudo observacional de estrelas com baixa metalicidade ([Fe/H] > - 2,5) em galáxias anãs, foi possível mensurar o valor dos padrões de abundância dos elementos gerados em processos de captura rápida de nêutrons. Em estrelas da galáxia Reticulum II, a abundância de elementos pesados como o Európio (Eu) são elevados em relação a abundância do Ferro (Fe) ([Eu/Fe] > + 1,0), logo em um momento prévio essas estrelas devem ter sido enriquecidas por uma fonte, mesmo que rara, de grande ejeção de material rico em elementos pesados do processo-r, como o Eu, que enriqueceu o gás das galáxias primitivas. Esse trabalho tem como foco os estudos conceitual e qualitativo da nucleossíntese de elementos pesados por processo de captura rápida de nêutrons (processo-r) uma vez que é responsável por produzir cerca de metade das abundâncias solares de elementos pesados. Desenvolveu-se a apresentação desse trabalho por meio de uma revisão bibliográfica referente aos tipos de eventos astrofísicos que possibilitam as condições suficientes para a ocorrência dos processos de captura de nêutrons. Os modelos de rendimento dos elementos do processo-r no evento do colapso de estrelas de nêutrons parecem estar em comum acordo com os padrões observacionais de abundância química das estrelas observadas, e até mesmo o Sol. Conjectura-se que esse fenômeno é o principal semeador de núcleos pesados do universo, sendo nítida a presença desses elementos no nosso cotidiano.
Transmissão de ondas elásticas em estruturas fonônicas quasiperiódicas unidimensionais
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2024-08-15) Tinoco, Emanuel Caio Moreira; Bezerra, Claudionor Gomes; https://orcid.org/0000-0001-9660-2142; http://lattes.cnpq.br/5085046065890176; http://lattes.cnpq.br/0487703081249416; Anselmo, Dory Helio Aires de Lima; Costa, Carlos Humberto Oliveira; Duarte, Edwin Humberto Fagua
Neste estudo, empregamos um tratamento da matriz de transferência para investigar as propriedades de transmissão de cristais fonônicos quasiperiódicos unidimensionais baseados nas sequências de Fibonacci, Thue-Morse, Período Duplo e Kolakoski. Consideramos três modificações estruturais (convencional, simétrico e antissimétrico) em materiais compostos de chumbo-epóxi embutidos por duas camadas semi-infinitas de alumínio. Nossos experimentos numéricos concentram-se na propagação longitudinal e transversal de ondas em um regime de frequência de ultrassom para diferentes ângulos de incidência. O número de picos de transmissão perfeitos e a distribuição do intervalo de banda variam sensivelmente para os arranjos modificados. Os resultados obtidos ampliaram nosso entendimento das propriedades desses cristais, além de revelarem aplicações tecnológicas em dispositivos acústicos.

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