Bloch-Kohn and Wannier-Kohn functions in one dimension

Bloch and Wannier functions of the Kohn type for a quite general one-dimensional Hamiltonian with inversion symmetry are studied. Important clarifications on null minigaps and the symmetry of those functions are given, with emphasis on the Kronig-Penney model. The lack of a general selection rule on the miniband index for optical transitions between edge states in semiconductor superlattices is discussed. A direct method for the calculation of Wannier-Kohn functions is presented.

Wannier functions of isolated bands in one-dimensional crystals

We present a simple procedure to obtain the maximally localized Wannier function of isolated bands in one-dimensional crystals with or without inversion symmetry. First, we discuss the generality of dealing with real Wannier functions. Next, we use a transfer-matrix technique to obtain nonoptimal Bloch functions which are analytic in the wave number. This produces two classes of real Wannier functions. Then, the minimization of the variance of the Wannier functions is performed, by using the antiderivative of the Berry connection. In the case of centrosymmetric crystals, this procedure leads to the Wannier-Kohn functions. The asymptotic behavior of the Wannier functions is also analyzed. The maximally localized Wannier functions show the expected exponential and power-law decays. Instead, nonoptimal Wannier functions may show reduced exponential and anisotropic power-law decays. The theory is illustrated with numerical calculations of Wannier functions for conduction electrons in semiconductor superlattices.

Theoretical study on the molecular mechanism for the reaction of VO2+ with C2H4

The complex reaction between VO2+ ((1)A(1)/(3)A) and C2H4 (Ag-1(g)/(3)A(1)) to yield VO+ ((1)Delta/(3)Sigma) and CH3CHO ('A'/(3)A) has been studied by means of B3LYP/6-31G* and B3LYP/6-311G(2d,p) calculations. The structures of all reactants, products, intermediates, and transition structures of this reaction have been optimized and characterized at the fundamental singlet and first excited triplet electronic states. Crossing points are localized, and possible spin inversion processes are discussed by means of the intrinsic reaction coordinate approach. Relevant stationary points along the most favorable reaction pathways have been studied at the CCSD/6-311G(2d,p)//B3LYP/6-311G(2d,p) calculation level. The theoretical results allow the development of thermodynamic and kinetic arguments about the reaction pathways of the title process. In the singlet state, the first step is the barrierless obtention of a reactant complex associated with the formation of a V-C bond, while in the triplet state a three-membered ring addition complex with the V bonded to the two C atoms is obtained. Similar behavior is found in the exit channels: the product complexes can be formed from isolated products without barriers. The reactant and product complexes are the most stable stationary points in the singlet and triplet electronic states. From the singlet state reactant complex, two reaction pathways are posssible to reach the triplet state product complex. (i) A mechanism in which a hydrogen transfer process is the first and rate limiting step and the second step is an oxygen transfer between vanadium and carbon atoms with a concomitant change in the spin state. The crossing point between singlet and triplet spin states is not kinetically relevant because it takes place at a later stage occurring in the exit channel. (ii) A mechanism in which the first stage renders a four-membered ring between vanadyl cation and the ethylene fragment and an oxygencarbon bond is formed; on going from this minimum to the second transition structure, associated with a carbon-vanadium bond breaking process, the crossing point between singlet and triplet spin states is reached. The final step is the hydrogen transfer between both carbon atoms to yield the product complex. In this case the spin change opens a lower barrier pathway. The transition structures with larger values of relative energies for both reactive channels of VO2+ ((1)A(1)) + C2H4 (Ag-1) --> VO+ ((3)Sigma) + CH3CHO ((1)A') present similar energies, and the two reaction pathways can be considered as competitive.

Case study: a 3D resistivity and induced polarization imaging from downstream a waste disposal site in Brazil

A contaminated site from a downstream municipal solid waste disposal site in Brazil was investigated by using a 3D resistivity and induced polarization (IP) imaging technique. This investigation purpose was to detect and delineate contamination plume produced by wastes. The area was selected based on previous geophysical investigations, and chemical analyses carried out in the site, indicating the presence of a contamination plume in the area. Resistivity model has successfully imaged waste presence (rho < 20 Omega m), water table depth, and groundwater flow direction. A conductive anomaly (rho < 20 Omega m) outside wastes placement was interpreted as a contamination plume. Chargeability model was also able to imaging waste presence (m > 31 mV/V), water table depth, and groundwater flow direction. A higher chargeability zone (m > 31 mV/V) outside wastes placement and following conductive anomaly was interpreted as a contamination plume. Normalized chargeability (MN = m/rho) confirmed polarizable zone, which could be an effect of a salinity increase (contamination plume), and the clay presence in the environment.

Preparação de membranas de acetato de celulose organomodificadas para adsorção dos íons Cu(II), Cd(II), Mn(II) e Ni(II)

Cellulose acetate polymeric membranes had been prepared by a procedure of two steps, combining the method of phase inversion and the technique of hydrolysis-deposition. The first step was the preparation of the membrane, and together was organomodified with tetraethylortosilicate and 3-aminopropyltrietoxysilane. Parameters that exert influence in the complexation of the metallic ion, as pH, time of complexation, metal concentration, had been studied in laboratory using tests of metal removal. The membranes had presented resistance mechanics and reactivity to cations, being able to be an alternative for the removal, daily pay-concentration or in the study of the lability of metals complexed.

Variabilidade espacial de atributos da fertilidade de um Latossolo Vermelho Distroférrico sob Sistema Plantio Direto

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Variabilidade da produtividade da soja em função de atributos físicos de um latossolo vermelho distroférrico sob plantio direto

Atualmente, no cenário nacional, a cultura da soja em plantio direto é muito utilizada na integração agricultura-pecuária. No ano agrícola de 2006/2007, no município de Selvíria (MS), entre as latitudes de 20 ° 18 ' 05S e 20 ° 18 ' 28S e as longitudes de 52 ° 39 ' 02W e 52 ° 40 ' 28W, foi analisada a produtividade da soja, em plantio direto, em função de alguns atributos físicos de um Latossolo Vermelho distroférrico. O objetivo foi selecionar, entre os atributos do solo pesquisados, aquele que melhor se apresentasse para explicar a variabilidade espacial da produtividade agrícola. Para isso, foi instalada a malha geoestatística para a coleta dos dados do solo e da planta, contendo 120 pontos amostrais, numa área de 4.068 m² e declive homogêneo de 0,025 m m-1. do ponto de vista linear e espacial, a elevada produtividade de grãos de soja pôde ser explicada em função da densidade do solo e da umidade volumétrica. A baixa variabilidade da maioria dos atributos do solo indicou que o plantio direto é um sistema que proporciona a homogeneização do ambiente físico do solo.

Spatial variability of forage yield and soil physical attributes of a Brachiaria decumbens pasture in the Brazilian Cerrado

The objective of this study was to analyze variability, linear and spatial correlations of forage dry mass yield (FDM) and dry matter percentage (DM%) of Brachiaria decumbens with the bulk density (BD), gravimetric (GM) and volumetric (VM) moisture, mechanical resistance to penetration (RP) and organic matter content (OM), at depths 1 (0-0.10 m) and 2 (0.10-0.20 m), in a Red Latosol (Oxisol), in order to select an indicator of soil physical quality and identify possible causes of pasture degradation. The geostatistical grid was installed to collect soil and plant data, with 121 sampling points, over an area of 2.56 ha. The linear correlation between FDM × DM% and FDM × BD2 was low, but highly significant. Spatial correlations varied inversely and positively, respectively. Except for DM% and BD, at both depths, the other attributes showed average to high variability, indicating a heterogeneous environment. Thus, geostatistics emerges as an important tool in understanding the interactions in pasture ecosystems, in order to minimize possible causes of degradation and indicate better alternatives for soil-plant-animal management. The decrease in FDM and increased BD1 are indicators of physical degradation (compaction) of Red Latosol (Oxisol), particularly in the places with the highest concentration of animals and excessive trampling, in Cerrado conditions, in the municipality of Selvíria, Mato Grosso do Sul State, Brazil.

Relações entre produtividade de sorgo forrageiro e atributos físicos e teor de matéria orgânica de um latossolo do cerrado

Os atributos físicos e a matéria orgânica do solo influenciam no crescimento e desenvolvimento vegetal, limitando o crescimento de raízes e a produtividade das culturas. Objetivando-se estudar a variabilidade espacial e correlações lineares entre a produtividade do sorgo forrageiro e os atributos físicos e matéria orgânica do solo, realizou-se um experimento em Latossolo Vermelho distroférrico, no município de Selvíria (MS), na safrinha de 2005. Para tanto, estimou-se a produtividade de matéria fresca e seca do sorgo forrageiro, a microporosidade, macroporosidade, porosidade total, densidade e teor de matéria orgânica do solo, em três profundidades (0,00-0,10 m; 0,10-0,20 m; e 0,20-0,30 m). As amostras foram coletadas em uma malha geoestatística, com total de 124 pontos, em área de 4.000 m². As produtividades de matéria fresca e seca apresentaram elevada variabilidade, enquanto, para os atributos do solo, em geral, a variabilidade foi baixa. Os atributos da planta, a macroporosidade (nas primeiras camadas), microporosidade, porosidade total e densidade total, na primeira e terceira camadas, seguiram padrões espaciais bem definidos, com alcances estabelecidos entre 17,9 m e 84,2 m, enquanto os demais atributos apresentaram efeito pepita puro. A correlação linear simples entre os atributos da planta foi alta e positiva, enquanto, entre os atributos da planta com os do solo, foi baixa e significativa, com interações positivas para macroporosidade e porosidade total, bem como negativa para densidade do solo, na primeira camada. A densidade do solo, na menor profundidade, foi um excelente indicador da qualidade física do solo, para a estimativa da produtividade de matéria seca.

Relações entre produtividade de Brachiaria Brizantha e atributos físicos de um latossolo do cerrado

Em sistema de integração lavoura-pecuária, os diversos cultivos em sistema plantio direto alteram os atributos físicos do solo, refletindo sobre a produtividade e a composição vegetal. O objetivo deste trabalho foi indicar atributos do solo com melhor correlação com a produtividade e teor de proteína da Brachiaria brizantha. Foram analisadas as correlações lineares e espaciais entre a produtividade de matéria seca (MS) e o teor de proteína bruta (PB) de Brachiaria brizantha (cv. Marandu) e de alguns atributos físicos de um Latossolo Vermelho distroférrico (Oxisol), em três profundidades (zero-0,10; 0,10-0,20; e 0,20-0,30 m). Para isso, foi instalada a malha geoestatística (entre 20 º 18 ' 05 '' S e 20 º 18 ' 28 '' S, e entre 52 º 39 ' 02 '' W e 52 º 40 ' 28 '' W) para a coleta dos dados, contendo 124 pontos amostrais, numa área de 4.000 m². A produtividade e o teor de proteína bruta de Brachiaria brizantha não variaram aleatoriamente e seguiram padrões espaciais bem definidos, com semivariogramas do tipo esférico, com alcances da dependência espacial, aproximadamente, entre 40 e 50 m. O aumento da resistência mecânica à penetração e da umidade do solo na camada superficial, no cultivo de Brachiaria brizantha, promove a redução do teor de proteína bruta e da matéria seca. A porosidade total na camada de 0,20-0,30 m, é um importante indicador da qualidade física do solo e apresenta confiabilidade para estimativa da produtividade de matéria seca de Brachiaria brizantha.

Produtividade da soja correlacionada com a porosidade e a densidade de um Latossolo Vermelho do cerrado brasileiro

No ano agrícola de 2004/05, na Fazenda Experimental da FE/Unesp-Campus de Ilha Solteira, localizada no Município de Selvíria, Mato Grosso do Sul - (MS), foram estudadas a variabilidade e a dependência espacial entre a macroporosidade (MA), a microporosidade (MI), a porosidade total (PT) e a densidade do solo (DS), em três profundidades, com a produtividade da soja (PG), em sistema plantio direto, sobre um Latossolo Vermelho distroférrico. O objetivo foi pesquisar a variabilidade e as correlações lineares e espaciais entre os atributos da planta e do solo, visando a selecionar um indicador da qualidade física do solo para a produtividade da soja. Foi instalada a malha geoestatística, para a coleta de dados do solo e da planta, contendo 124 pontos amostrais, numa área de 4.000m². A correlação linear entre a produtividade de grãos de soja com os atributos do solo estudados foi baixa. Houve correlação espacial direta entre a PG e a MA nas camadas de zero-0,10m e 0,10-0,20m. A macroporosidade do solo (MA1), avaliada na camada de zero-0,10m, apresentou-se como o melhor indicador da qualidade física do solo quando destinada à avaliação da produtividade de soja, nas condições de plantio direto, em solo de cerrado.

Correlação linear e espacial entre a produtividade do feijoeiro e atributos físicos de um LATOSSOLO VERMELHO Distroférrico de Selvíria, Estado de Mato Grosso do Sul

Os atributos físicos do solo têm se mostrado de grade interesse para a agricultura contemporânea, uma vez que refletem decisivamente sobre a produtividade vegetal. em 2006, no campus da Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira, Unesp, analisouse a produtividade do feijoeiro (PG) no sistema plantio direto irrigado, a resistência mecânica do solo à penetração (RP), a densidade do solo (DS) e as umidades gravimétrica (UG) e volumétrica (UV) em profundidade, num LATOSSOLO VERMELHO Distroférrico. O objetivo foi determinar as correlações lineares e espaciais, entre os atributos estudados, visando selecionar um indicador da qualidade física do solo de boa representatividade para a PG. Foi instalada a malha, para a coleta de dados contendo 135 pontos amostrais, numa área de 7.500 m². A correlação linear entre a produtividade de grãos com os atributos do solo foi baixa. As de melhor correlação com a PG foram a DS1 e RP1. Contudo, do ponto de vista espacial, houve significativa correlação inversa entre a PG e DS1. Portanto, no presente trabalho, dentre os atributos estudados, a DS, avaliada na camada de 0-0,10 m, apresentou-se como o melhor indicador da qualidade física de um Latossolo de Selvíria, quando destinado à produtividade de grãos de feijão.

Aspectos da produtividade do feijão correlacionados com atributos físicos do solo sob elevado nível tecnológico de manejo

No ano agrícola de 2006/07, no município de Selvíria (MS), foi analisada a produtividade do feijão em função de alguns atributos físicos de um Latossolo Vermelho distroférrico, cultivado nas condições de elevado nível tecnológico de manejo pelo sistema plantio direto irrigado com pivô central. O objetivo foi selecionar, entre os atributos pesquisados do solo, aquele com a melhor representatividade para explicar a variabilidade da produtividade agrícola. Foi instalada a malha geoestatística, para a coleta de dados do solo e da planta, com 117 pontos amostrais, numa área de 2.025 m² e declive homogêneo de 0,055 m m-1. do ponto de vista linear e espacial, a produtividade de feijão foi explicada em função da densidade de partículas e da umidade gravimétrica do solo, respectivamente. Assim, os valores de densidade de partículas entre 1,95 e 2,20 kg dm-3 e de umidade gravimétrica entre 0,205 e 0,239 kg kg-1; ambas coletadas na camada intermediária, resultaram em sítios com as mais elevadas produtividades (2.200-2.600 kg ha-1). Entretanto, para as condições do elevado nível tecnológico de manejo empregado, a produtividade média do feijão não atingiu seu máximo potencial, uma vez que o agravado estado de compactação no qual o solo se encontrava proporcionou à produtividade redução de 26,6 %. Dessa forma, os valores médios da densidade do solo e da resistência do solo à penetração, respectivamente nas faixas de 1,36-1,41 kg dm-3 e de 1,56-3,24 MPa, típicos de solos argilosos compactados, atestaram a substancial queda da produtividade de grãos de feijão.

Produtividade da soja e resistência mecânica à penetração do solo sob sistema plantio direto no cerrado brasileiro

A resistência mecânica à penetração do solo pode influenciar, negativamente, o crescimento radicular da soja, afetando, sobremaneira, sua produtividade. No ano agrícola 2008/2009, no município de Selvíria (MS), no Cerrado brasileiro, foi analisada a produtividade da soja, em função da resistência mecânica à penetração de um Latossolo Vermelho distroférrico, no sistema de semeadura direta. O objetivo foi selecionar, entre os atributos pesquisados do solo, aquele com a melhor correlação, linear e espacial, para explicar a variabilidade da produtividade da soja. Foi instalada uma malha geoestatística, para a coleta de dados do solo e da planta, com 120 pontos amostrais, em área de 8,34 ha e declive homogêneo de 0,055 m m-1. Dessa forma, visando-se a auxiliar futuros trabalhos voltados à agricultura de precisão, os quais venham a utilizar os mesmos atributos do presente estudo, os valores dos alcances da dependência espacial a serem empregados deverão estar compreendidos entre 38,1 m e 114,7 m. do ponto de vista linear, a resistência mecânica à penetração do solo, quando avaliada na camada 0,10-0,20 m, apresentou boa correlação exponencial inversa com a produtividade de grãos de soja. Entretanto, do ponto de vista espacial, o número de vagens por planta apresentou-se como bom indicador da produtividade de grãos de soja.

Correlação linear e espsacial entre a produtividade de feijão e a porosidade de um Latossolo Vermelho de Selvíria (MS)

Soil porosity influences plant development since root growth and crop yield are determined by the root depth. The objective of this study was to investigate the linear and spatial variability and correlations between common bean yield and soil porosity. The bean grain yield of the irrigated cultivar Carioca IAC was analyzed in the growing season 2004/2005, in Selviria-MS, as well as macroporosity (MA), microporosity (MI) and total porosity (TP), in a Dystroferric Red Latosol, at four depths: 1 (0.0-0.10 m), 2 (0.10-0.20 M), 3 (0.20-0.30 m) and 4 (0.30-0.40 m). Soil and plant data were collected in a geostatistical grid with 135 points spaced 10 m apart, covering an area of 50 x 150 m. The data of the studied attributes did not vary randomly and the values were intermediate to low. They followed well-defined spatial standards, reaching between 11.70-104.40 m. on the other hand, the linear correlation between the plant and soil attributes was low, due to the high number of observations. Grain yield had the best linear correlations with MA1b, MI1 and TP3. From the spatial point of view, the inverse correlation between PG and #TP2 was outstanding. At the sites where #TP2 diminished (0.030-0.045 m(3) m(-3)) the yield varied from 2,173 to 3,529 kg ha(-1) and where it increased (0.045-0.076 m(3) m(-3)), the yield was between 1,630 and 2,173 kg ha(-1). Therefore, the total soil porosity, evaluated in the 0.10-0.20 m layer (#TP2), indicated the importance of the contact root/soil and was in turn a satisfactory indicator of soil physical quality, with a view to the grain yield of irrigated common bean.