Configurações magnéticas colineares e não-colineares em currais de Fe, Cr e Mn sobre a Pt (111)

Neste trabalho investigamos as propriedades magnéticas de currais de Fe, Cr e Mn adsorvidos sobre a superfície de Pt(111) utilizando o método RS-LMTO-ASA (Real Space Linear Muffin Tin Orbital - Atomic Sphere Approximation), o qual é um método de primeiros princípios baseado na Teoria do Funcional da Densidade (DFT-Density Functional Theory), que permite o cálculo de estruturas magnéticas não-colineares. Obtivemos que os átomos de Fe apresentam momentos magnéticos elevados, da ordem de 3.5µB /átomo, e têm uma interação de troca entre primeiros vizinhos forte e ferro-magnética. Isto leva a um arranjo magnético colinear no curral. Para os currais de Mn e Cr encontramos que estes possuem elevado momento magnético, da ordem de 4.51µB /átomo e 4.15µB /átomo, respectivamente, e interações de troca entre primeiros vizinhos antiferro-magnéticas. Isto conduz a arranjos magnéticos colineares em currais simples, assim como interessantes ordenamentos não-colineares, tais como estruturas tipo vértice (skyrmions), para os currais com uma geometria particular onde o antiferromagnetismo se apresenta frustado.

Propriedades magnéticas de nanoestruturas de metais de transição 3d em superfícies de Pd

Motivados por estudos experimentais acerca de monocamadas de metais de transição 3d sobre superfícies de Pd, nesta dissertação investigamos o complexo magnetismo de nanoestruturas, embebidas ou adsorvidas, em superfícies metálicas através de cálculos de primeiros princípios. Utilizamos o método RS-LMTO-ASA (Real Space - Linear MuffinTin Orbital - Atomic Sphere Approximation), o qual é baseado na teoria do funcional da densidade (DFT - Density Functional Theory) e implementado para o cálculo de estruturas magnéticas não colineares. Com este propósito, investigamos nanoestruturas embebidas e ligas (2 x 2) de metais 3d (Cr, Mn, Fe, Co e Ni) na superfície Pd (110), além de nanoestruturas de Cr adsorvidas sobre a superfície de Pd (111). Primeiro, para as nanoestruturas embebidas na superfície Pd (110), analisamos a variação do momento magnético de spin orbital com relação ao número de vizinhos e de valência dos metais 3d. Também mostramos que estas estruturas têm ordenamento magnético colinear, exceto as de Cr e Mn, que apresentam magnetismo não colinear associado à frustração geométrica. Para o caso de nanofios de Cr adsorvidos sobre a superfície de Pd (111), verificamos uma configuração colinear antiferromagnética para cadeias com até 9 átomos. Para o nanofio com 10 átomos obtivemos uma configuração tipo antiferromagnética inclinada (canted). No caso de nanoestruturas de Cr bidimensionais, verificamos complexas configurações magnéticas não colineares com diferentes quiralidades.

Propriedades magnéticas de nanoestruturas adsorvidas em superfícies metálicas

Neste trabalho, utilizamos o método de primeiros princípios RS-LMTO-ASA (Real Space – Linear Muffin-Tin Orbital - Atomic Sphere Approximation) baseado na Teoria do Funcional da Densidade (DFT - Density Functional Theory) e implementado para o cálculo de estruturas magnéticas não-colineares, para investigar as propriedades magnéticas de nanoestruturas adsorvidas em superfícies metálicas. Consideramos aglomerados com diferentes geometrias e tamanhos como adátomos, dímeros, trímeros, nanofios e nanoestruturas de geometria triangular de Fe, Fe-Co e Fe-Pt adsorvidos sobre a superfície de Pt(111) e tratamos também nanoestruturas de Mn sobre a superfície de Ag(111). Mostramos que os nanofios de Fe-Co sobre a superfície de Pt(111) apresentam um ordenamento ferromagnético. Devido à redução do número de coordenação presente na superfície, os momentos de spin e orbital nos sítios de Fe e Co mostram-se elevados comparados com os respectivos valores dos momentos destes metais como bulk. Analisamos também como estes momentos variam em função da concentração destes elementos nos nanofios. Para os sistemas compostos por nanofios Fe-Pt adsorvidos em Pt(111), mostramos que é possível sintonizar as interações de troca entre os adátomos magnéticos Fe através da introdução de um diferente número de átomos Pt para ligá-los. Por exemplo, a interação de troca entre os adátomos de Fe pode ser consideravelmente aumentada pela introdução de cadeias de Pt que os conectem e tanto configurações ferromagnéticas, antiferromagnéticas ou não-colineares entre os adátomos de Fe podem ser estabilizadas, dependendo da espessura do espaçador Pt. Para os aglomerados Mn sobre a Ag(111) mostramos que a interação de troca entre os sítios de Mn depende não somente da distância entre os átomos, mas também do número de coordenação de cada sítio. Desta forma, verificamos um magnetismo não-colinear nestas nanoestruturas causado tanto por frustração geométrica, quanto pela competição de interações de curto e longo alcance. Nossos resultados estão em boa concordância com os resultados experimentais da literatura e com os resultados teóricos obtidos por outros métodos, quando existentes.

Propriedades magnéticas de nanoestruturas de metais de transição 3d adsorvidas na superfície de Pt(111)

Neste trabalho, utilizamos o método de primeiros princípios, RS-LMTO-ASA (“Real Space - Linear Muffin-Tin Orbital - Atomic Sphere Approximation”), baseado na Teoria do Funcional da Densidade (DFT) e implementado para o cálculo de estruturas magnéticas não-colineares, para investigar as propriedades magnéticas de nanoestruturas de metais de transição 3d (Cr, Mn, Fe, Co e Ni) adsorvidas na superfície de Pt(111). Diferentes geometrias como adátomos, dímeros, trímeros, fios lineares e zig-zag foram consideradas e, o tamanho dos aglomerados foi variado de 2 a 7 átomos. Mostramos que os aglomerados de Fe, Co e Ni sobre a superfície de Pt(111), para todas as geometrias simuladas, apresentam um ordenamento ferromagnético. Devido à redução do número de coordenação presente na superfície, os momentos de spin e orbital nos sítios de Fe, Co e Ni, para as diferentes geometrias, mostram-se elevados comparados com os respectivos valores dos momentos destes metais como bulk. Para os glomerados de Cr e Mn mostramos que a interação de troca antiferromagnética entre primeiros vizinhos leva a um ordenamento antiferromagnético colinear no caso de geometrias lineares. No entanto, se o antiferromagnetismo é frustrado por restrição geométrica imposta aos aglomerados pela superfície triangular do substrato, obtém-se um comportamento magnético não-colinear para aglomerados de Cr e Mn sobre a Pt(111). Nossos resultados estão em boa concordância com os resultados experimentais da literatura e com os resultados teóricos obtidos por outros métodos, quando existentes.

Propriedades magnéticas de trímeros de FexCo1-x depositados em Pt(111)

Quais propriedades magnéticas são modificadas quando se agrupam átomos de Fe/Co para formar estruturas quasi-2D, se comparadas aos nanofios (quasi-1D) de FexCo1-x? E como estas propriedades reagem com a variação da proporção de Fe/Co nos aglomerados? A fim de responder a estas questões, trímeros de FexCo1-x depositados em Pt(111) são investigados utilizando o método de primeiros princípios Real Space-Linear Muffin-Tin Orbital-Atomic Sphere Approximation (RS-LMTO-ASA) no âmbito da Teoria do Funcional da Densidade (DFT). Diferentes configurações de trímeros triangulares são consideradas, variando-se as posições e a concentração dos átomos de Fe/Co. Neste trabalho, demonstra-se a ocorrência de uma tendência não-linear estritamente decrescente dos momentos orbitais médios como função da concentração de Fe, distinta do encontrado tanto para os nanofios de FexCo1-x (dependência linear) quanto para a monocamada correspondente (dependência não-linear). Os resultados obtidos mostram ainda que os momentos orbitais variam com o ambiente local e com a direção de magnetização, especialmente quando associados aos átomos de Co, em concordância com publicações anteriores. A mudança de dimensionalidade quasi-1D (nanofios) para quasi-2D (trímeros compactos) não afeta o comportamento dos momentos de spin, que permanecem descritos por uma função linear com respeito à proporção de Fe/Co. Ambos o formato e a concentração de Fe nos sistemas apresentam um papel importante nos valores de energia de anisotropia magnética. Em adição, observou-se que o subtrato de Pt opera ativamente na definição das propriedades magnéticas dos aglomerados. Embora todas as configurações lineares e compactas dos aglomerados de FexCo1-x sejam estáveis e exibam interações fortemente ferromagnéticas entre os primeiros vizinhos, nem todas revelaram o ordenamento colinear como estado fundamental, apresentando uma interação de Dzyaloshinskii-Moriya não-desprezível induzida pelo acoplamento spin-órbita. Estes casos específicos são: o trímero triangular de Co puro e o trímero linear (nanofio) de Fe puro, para o qual foi verificado o acoplamento do tipo Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida entre os átomos de Fe constituintes. Os resultados obtidos contribuem para o entendimento de quais mecanismos definem o magnetismo nos trímeros de FexCo1-x/Pt(111), e discutem as questões presentes atualmente na literatura no contexto destes sistemas.

Magnetism of Co overlayers and nanostructures on W(001): A first-principles study

The magnetic properties of Co nanostructures and a Co monolayer on W(001) have been studied in the framework of density functional theory. Different geometries such as planar and three-dimensional clusters have been considered, with cluster sizes varying between 2 and 13 atoms. The calculations were performed using the real-space linear muffin-tin orbital method (RS-LMTO-ASA). With respect to the stability of the magnetic state, we predict an antiferromagnetic (AFM) structure for the ground state of the planar Co clusters and a ferromagnetic (FM) state for the three-dimensional clusters. For the three-dimensional clusters, one of the AFM arrangements leads to frustration due to the competing FM and AFM exchange interactions between different atoms in the cluster, and gives rise to a non-collinear state with energy close to that of the FM ground state. The relative role of the Co-Co and Co-W exchange interactions is also investigated. (C) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

Hyperfine and magnetic properties of Fe-Cu clusters and Fe precipitates embedded in a Cu matrix

Using the first-principles real-space linear muffin-tin orbital method within the atomic sphere approximation (RS-LMTO-ASA) we study hyperfine and local magnetic properties of substituted pure Fe and Fe-Cu clusters in an fcc Cu matrix. Spin and orbital contributions to magnetic moments, hyperfine fields and the Mossbauer isomer shifts at the Fe sites in Fe precipitates and Fe-Cu alloy clusters of sizes up to 60 Fe atoms embedded in the Cu matrix are calculated and the influence of the local environment on these properties is discussed.

Origin of the insulating state in NaCuO2

We study the electronic structure of NaCuO2 by analysing experimental core level photoemission and X-ray absorption spectra using a cluster as well as an Anderson impurity Hamiltonian including the band structure of the oxygen sublattice. We show that the X-ray absorption results unambiguously establish a negative value of the charge transfer energy, A. Further, mean-field calculations for the edge-shared one-dimensional CuO2 lattice of NaCuO2 within the multiband Hubbard Hamiltonian show that the origin of the insulating nature lies in the band structure rather than in the correlation effects. LMTO-ASA band structure calculations suggest that NaCuO2 is an insulator with a gap of around 1 eV.

The influence of muffin-tin approximation on energy band gap

The influence of muffin-tin approximation on energy band gap was studied using LMTO-ASA (Linear Muffin-Tin Orbital-Atomic Sphere Approximation) approach. Since the diverse data are available for LaX(X=N, P, As, Sb), they are presented in our research as an example in order to test the reliability of our results. Four groups of muffin-tin radii were chosen, they were the fitted muffin-tin radii based on the optical properties of the crystals (the first), 1 : 1 for La : X(the second), 1.5 : 1 for La : X(the third), and a group of radii derived by making the charge in the interstitial space to be zero(the fourth). The results show that the fitted muffin-tin radii (the first group) give the best results compared with experimental values, and the predicted energy band gaps are very sensitive to the choice of muffin-tin radius in comparison with the other groups. The second and the third delivered results somewhere in between, while the fourth provided the worst results compared with the other groups. For the same crystal, with the increase of muffin-tin radius of lanthanum, the calculated energy band gaps decreased, going from semi-conductor to semimetal. This again clearly indicated the sensitivity of energy band structure on muffin-tin approximation.

Studies on the energy band structures and chemical bond properties of LaX(X=N, P, As, Sb) crystals

The energy band structures of LaX(X=N, P, As, Sb) crystals have been studied by using LMTO-ASA method. The calculated energy gaps of these crystals are 2. 30 eV for LaN, 2. 05 eV for LaP, 1. 66 eV for LaAs and 1. 34 eV for LaSb. The results are in good agreement with experimental data, At the same time, using these calculated results of energy band structures of these crystals, the chemical bond properties have been analyzed and calculated, The covalency values of these crystals are 26.15% for LaN, 32.54% for LaP, 33.30% for LaAs and 36.49% for LaSb, which agree satisfactorily with the calculated ones by using PV (Phillips-Vechten) theory.

Crystal Radii and Their Application on the Study of Electronic Structures of LaX(X=N,P,As,Sb)

以Ｐｈｉｌｉｐｓ－ＶａｎＶｅｃｈｔｅｎ理论和晶体光学性质为基础，计算了ＬａＸ（Ｘ＝Ｎ，Ｐ，Ａｓ，Ｓｂ）晶体的离子半径（单位：ｎｍ）：（Ｌａ：Ｎ）为（０．１４１４，０．１２３６），（Ｌａ：Ｐ）为（０．１５１８，０．１４８９），（Ｌａ：Ａｓ）为（０．１５３６，０．１５２６），（Ｌａ：Ｓｂ）为（０．１５８６，０．１６５１）．用ＬＭＴＯ－ＡＳＡ方法对ＬａＸ系列晶体的能带结构进行了计算．所得到的能隙是：ＬａＮ为２．３０ｅＶ，ＬａＰ为２．０５ｅＶ，ＬａＡｓ为１．６６ｅＶ，ＬａＳｂ为１．３４ｅＶ．与实验结果相符．这也证明了作者得到的半径的合理性.

In-situ-Hochtemperatur-Mössbauer-Spektroskopie und Bandstruktur-Rechnungen an Eisennitriden und gemischtvalenten Verbindungen

Zusammenfassung

Die stöchiometrischen Eisennitride g'-Fe₄N, e-Fe₃N und z-Fe₂N sind durchRöntgen- und Neutronenstreuung gut charakterisiert. Allerdings weist das Fe/N-Phasendiagramm noch vieleungeklärte Stellen auf. So konnten im Bereich von alpha-Fe bis g'-Fe₄N noch keine weiterenNitride isoliert werden. Die Verbindung a''-Fe₁₆N₂ konntenoch nicht rein darzustellen werden.

Besonderes Interesse besteht in der Aufklärung desMechanismus der Entstehung der Eisennitride bei derUmsetzung von a-Eisen mitAmmoniak. Diese Reaktion wird großtechnisch zurNitridierhärtung von Eisenwerkstücken genutzt.

Als Messmethode wurde die⁵⁷Fe-Mößbauer-Spektroskopiegewählt, die auf Kernspinübergängen von⁵⁷Fe beruht. Um in situ-Nitridierungen von Eisenproben mit Ammoniak mitder ⁵⁷Fe-Mößbauer-Spektroskopieverfolgen zu können, wurde eineHochtemperatur-Messzelle entwickelt, die es erlaubt,Messungen bis 1100 K durchzuführen. Die Messzelle wurde durch Messungen an Eisennitriden mitbekannter Stöchiometrie, wie z.B. g'-Fe₄N und e-Fe₃N, durchgeführt.

Neben ⁵⁷Fe-Mößbauer-Messungen wurdenim Rahmen des DFG-Schwerpunkt-Programms Reaktivitätin Festkörpern weitere Messungen (u.a.Hochtemperatur-Leitfähigkeitsmessungen)durchgeführt.

Die experimentellen Methoden wurden durchBandstruktur-Rechnungen ergänzt. Mit Hilfe der TB-LMTO-ASA-Methode erfolgten Rechnungen anÜbergangsmetallnitriden M₃N (M = Mn, Fe, Co,Ni, Cu) der 3d-Reihe. Hierbei konnte der experimentell bestimmte strukturelleÜbergang von hexagonalem Ni₃N zu kubischemCu₃N bestätigt werden.

Infecção por Giardia lamblia (Kunstler, 1882) em cães (Canis familiaris) determinada através do método de Faust e Cols. (1939) e da técnica de coloração da auramina, no município de Canoas, RS, Brasil.

Giardia lamblia é um protozoário que acomete mais comumente animais jovens e que convivem em grupos. Apesar da alta prevalência, nem todos animais apresentam a doença clínica. Mesmo assim, a giardíase tem importância epidemiológica por possuir um elevado potencial zoonótico. O presente estudo teve como objetivo determinar a freqüência de Giardia lamblia em cães no município de Canoas, RS, Brasil, através do Método de Faust e cols. (1939) e da Técnica de Coloração da Auramina. Os grupos experimentais foram divididos de acordo com a procedência e o sexo. Das 332 amostras analisadas com o Método de Faust e cols, a estimativa em ponto da freqüência obtida foi de 34,04%, podendo variar de 28,95 a 39,13%, dentro de um intervalo de confiança de 95%. Destas amostras, 40,96% foram positivas em animais de canil e 27,11% de rua. O Teste Exato de Fisher aplicado a esses dados revelou existir uma diferença significativa (p = 0,0107) entre as variáveis resultado e procedência. A variável sexo, neste método não apresentou diferença significativa em relação ao resultado (p = 0,8162) totalizando 33,11% de machos positivos e 34,08% de fêmeas infectadas com o parasita. Das 147 amostras realizadas com a Técnica de Coloração da Auramina, 23 foram positivas, totalizando 15,65%. A análise estatística através do Teste McNemar revelou existir diferença significativa entre as duas técnicas (p = 0,0004). O valor Kappa foi igual a 0,07, considerado como um grau de concordância fraco. Os resultados encontrados neste estudo nos permitem afirmar que o Método de Faust e cols. foi o mais adequado para o diagnóstico na infecção por Giardia lamblia, entre os métodos analisados.

Aplicação do método baseado em danos para análise de alternativas e tomada de decisão em assentamentos precários com complexidade ambiental : o caso da Ilha Grande dos Marinheiros, Delta do Jacuí, Porto Alegre/RS

Este trabalho pretendeu minimizar a incerteza na tomada de decisões para projetos mais sustentáveis de intervenção em assentamentos precários. Para sua realização foi utilizada a estratégia de estudo de caso, optando-se pela escolha de um único estudo, na ilha Grande dos Marinheiros, aliada ao uso do método baseado em dados (Grounded Theory), como método para organização das informações coletadas. O estudo utilizou esta metodologia de análise sistêmica, que permitiu verificar as interinfluências entre os diversos aspectos apresentados pelo sítio (aspectos ecológicos do meio ambiente, aliados ao processo antrópico de alteração do habitat). Isto resulta na definição de categorias e subcategorias e seus cruzamentos, através de um sistema de matrizes, levou a constatação da categoria central. Assim, o abastecimento de água foi considerado como o tópico que deveria ser priorizado no processo de tomada de decisões. O sistema de cruzamento sistêmico também permitiu a criação de uma linha mestra (eixo principal) a ser utilizada na definição de futuros projetos de intervenção urbanohabitacional, que mostrou as dificuldades no abastecimento de água e as conseqüências advindas de sua estruturação. Ao final do trabalho, constataram-se as seguintes contribuições: não se recomenda a estruturação do transporte viário, o uso de energia eólica, hidroelétrica ou biomassa e estruturação de redes de distribuição de água entre continente e ilhas. Por outro lado, o estudo salienta as seguintes oportunidades: o saneamento deficitário possibilita a introdução de alternativas diferenciadas, como a utilização de banheiros secos e geração de biogás. As facilidades de obtenção das águas de chuva e a possibilidade real de melhora das águas superficiais devem ser opções preferenciais no abastecimento de água e a estruturação de um sistema de transporte fluvial (coletivo e individual) entre ilhas e continente.