Aplicações do formalismo de Keldysh ao transporte e ao bombeamento de calor em nanoestruturas

Num regime balísstico e a baixas temperaturas, a fórmula de Landauer dá uma boa descrição do transporte de calor para nano-junções conectadas a dois fios acoplados a banhos térmicos a temperaturas diferentes. Partindo de um modelo microscópico e utilizando o método de funções de Green fora do equilíbrio, é possível obter uma expressão para a condutância térmica na nano-junção equivalente a fórmula de Landauer. Esta depende dos valores das constantes de acoplamento entre os modos de fônons da região central e dos fios, além do gradiente térmico. A expressão para a condutância térmica é muito semelhante aquela obtida para a condutância elétrica. Neste trabalho nós apresentamos o método para o cálculo de grandezas relacionadas ao transporte térmico em um regime onde não há um gradiente de temperatura entre os reservatórios mas o sistema sofre uma perturbação dependente do tempo. Ou seja, com uma escolha conveniente da parametrização temporal dos termos de acoplamento entre a nano-junção e os fios é possível produzir uma corrente de calor na ausência de diferença de temperaturas entre os banhos térmicos aos quais os fios estão conectados. Esse fenômeno caracteriza o bombeamento de calor. Desenvolvemos uma teoria de transporte dependente do tempo para descrever o bombeamento. A teoria é geral, dependendo da densidade de fônons, da intensidade e dependência temporal do acoplamento. Aplicamos o formalismo em um modelo simples demonstrando que, em princípio, é possível bombear calor através de uma cadeia linear de átomos sem gradiente térmico.

Estudo de espécie nativa da restinga para plantio em telhados de construção de interesse social.

O alto crescimento populacional tem desencadeado uma elevada ocupação das áreas urbanas com a expansão de edificações e estradas causando alterações no meio ambiente com a consequente minimização das áreas verdes e da infiltração de água no solo. Estes fenômenos acarretam problemas como enxurradas, inundações, aumento da temperatura local e diminuição da biodiversidade com inúmeros efeitos adversos, tanto econômicos quanto ambientais e sociais. Uma das alternativas para minimizar estes problemas é a construção de telhados verdes, que tem como uma das principais funções retardar o escoamento devido ao aumento da infiltração e retenção da água das chuvas atenuando o efeito avassalador das enchentes e das zonas de calor, principalmente em climas muito quentes, além de colaborar para recuperação de ecossistemas, através do replantio de mudas. Este projeto faz parte de um conjunto de ações integradas de cidadania e inclusão social na região hidrográfica da baixada de Jacarepaguá, especificamente envolvendo a Comunidade da Vila Cascatinha, em Vargem Grande, a fim de gerar subsídios para políticas públicas em áreas de assentamentos informais, integrado ao projeto HIDROCIDADES (CNPq, FAPERJ, FINEP), que visa a conservação da água em meios urbanos e periurbanos associado à cidadania, inclusão social e melhoria da qualidade de vida nas grandes cidades. Este trabalho utiliza uma tecnologia adaptada dos telhados verdes para edificação popular (telhado de fibrocimento) muito comum no Brasil, com o objetivo de verificar uma espécie com potencial de geração de renda (visando o social) de ecossistema regionais como restinga, em edificação; analisar o crescimento e biomassa da espécie de restinga cultivada em telhados; e avaliar qualidades das mídias em função do plantio em análise de armazenamento (retenção) de água no solo. A partir da metodologia empregada na implantação dos telhados verdes em habitações populares, os resultados obtidos são desenvolvimento da espécie Ipomoea pes caprae Brasiliensis, em três tipos de mídias de crescimento e também eficiência dessas mídias no escoamento superficial. Observou-se retenção de 69,24L de água para o bagaço de cana de açúcar e 64,7L para a fibra de coco. E foi observado também um retardo da ocorrência do pico de até 14 minutos no telhado vegetado em relação ao telhado controle (convencional).

Um problema de interferências quânticas: segregação de impurezas em sistemas metálicos nanoestruturados

Neste trabalho estudamos o problema da segregação de impurezas substitucionais em sistemas nanoestruturados metálicos formados pela justaposição de camadas (multicamadas). Utilizamos o modelo de ligações fortes (tight-binding) com um orbital por sítio para calcular a estrutura eletrônica desses sistemas, considerando a rede cristalina cubica simples em duas direções de crescimento: (001) e (011). Devido à perda de simetria do sistema, escrevemos o hamiltoniano em termos de um vetor de onda k, paralelo ao plano, e um ındice l que denota um plano arbitrario do sistema. Primeiramente, calculamos a estrutura eletrônica do sistema considerando-o formado por átomos do tipo A e, posteriormente, investigamos as modificações nessa estrutura eletrônica ao introduzirmos uma impureza do tipo B em um plano arbitrário do sistema. Calculamos o potencial introduzido por esta impureza levando-se em conta a neutralidade de carga através da regra de soma de Friedel. Calculamos a variação da energia eletrônica total ΔEl como função da posição da impureza. Como substrato, consideramos sistemas com ocupações iguais a 0.94 e 0.54 elétrons por banda, o que dentro do modelo nos permite chamá-los de Nie Cr. As impurezas sao tambem metais de transição - Mn, Fee Co. Em todos os casos investigados, foi verificado que a variação de energia eletrônica total apresenta um comportamento oscilatorio em função da posição da impureza no sistema, desde o plano superficial, até vários planos interiores do sistema. Como resultado, verificamos a ocorrencia de planos mais favoráveis à localização da impureza. Ao considerarmos um número relativamente grande de planos, um caso em particular foi destacado pelo aparecimento de um batimentono comportamento oscilatório de ΔEl. Estudamos também o comportamento da variação da energia total, quando camadas (filmes) são crescidas sobre o substrato e uma impureza do mesmo tipo das camadas é colocada no substrato. Levamos em conta a diferença de tamanho entre os átomos do substrato e os átomos dos filmes. Analisamos ainda a influência da temperatura sobre o comportamento oscilatório da energia total, considerando a expansão de Sommerfeld.