Simulação de transporte eletrônico em dispositivos unimoleculares baseados em indicadores de pH

Nas últimas décadas, diversos pesquisadores têm tentado empregar moléculas em dispositivos eletrônicos de nanoescala. Por este motivo, diferentes parâmetros eletro/ópticos, que regem o transporte eletrônico em moléculas orgânicas, precisam ser analisados. Neste trabalho foi desenvolvido um estudo de transporte de carga para o composto Vermelho de Propila, popularmente utilizado como indicador de pH. A motivação para estudá-lo resulta de sua estrutura constituída por subunidades doadora-aceitadora, acopladas via grupo azo (N=N), uma característica bem conhecida em retificadores moleculares. A metodologia utilizada para tratar o sistema em equilíbrio é baseada em métodos de Mecânica Molecular e Hartree-Fock. Sendo que, para simular o sistema em não-equilíbrio, foi empregado o formalismo de Landauer-Büttiker. Através desses métodos, as curvas características do sistema molecular foram traçadas e comparadas. O resultado da comparação permitiu explicar os fenômenos que regem o transporte eletrônico na nanoestrutura. Além disso, foram analisados os efeitos de contatos metálicos, ligados a molécula na presença de campo elétrico externo.

2-D ZO CRS stack by considering an acquisition line with smooth topography

Os dados sísmicos terrestres são afetados pela existência de irregularidades na superfície de medição, e.g. a topografia. Neste sentido, para obter uma imagem sísmica de alta resolução, faz-se necessário corrigir estas irregularidades usando técnicas de processamento sísmico, e.g. correições estáticas residuais e de campo. O método de empilhamento Superfície de Reflexão Comum, CRS ("Common-Reflection-Surface", em inglês) é uma nova técnica de processamento para simular seções sísmicas com afastamento-nulo, ZO ("Zero-Offset", em inglês) a partir de dados sísmicos de cobertura múltipla. Este método baseia-se na aproximação hiperbólica de tempos de trânsito paraxiais de segunda ordem referido ao raio (central) normal. O operador de empilhamento CRS para uma superfície de medição planar depende de três parâmetros, denominados o ângulo de emergência do raio normal, a curvatura da onda Ponto de Incidência Normal, NIP ("Normal Incidence Point", em inglês) e a curvatura da onda Normal, N. Neste artigo o método de empilhamento CRS ZO 2-D é modificado com a finalidade de considerar uma superfície de medição com topografia suave também dependente desses parâmetros. Com este novo formalismo CRS, obtemos uma seção sísmica ZO de alta resolução, sem aplicar as correições estáticas, onde em cada ponto desta seção são estimados os três parâmetros relevantes do processo de empilhamento CRS.

Amplitudes e padrões de polarização de pulsos em meios anisotrópicos

Extrair informações litológicas da subsuperfície através de dados sísmicos constitui-se num grande desafio à prospecção sísmica, pois a hipótese de estratificações formadas por camadas isotrópicas se mostra insuficiente para representar o comportamento do campo elástico em levantamentos com grandes afastamentos entre fonte e receptor, geofones multicomponentes, medidas de VSP tridimensional, entre outros. Sob este panorama, a prospecção sísmica passa a considerar modelos anisotrópicos de subsuperfície para, por exemplo, caracterizar reservatórios. O objetivo deste texto é apresentar um formalismo para modelar o espalhamento de pulsos a partir de ondas planas incidentes em interfaces planas horizontais que separam meios anisotrópicos. Este espalhamento é obtido primeiramente, através da formulação explícita dos campos de deformação e tração como função das matrizes propagadoras, de polarização e de impedância do meio. Em seguidaeste formalismo é usado para a obtenção das matrizes dos coeficientes de reflexão e transmissão através de uma interface plana horizontal para posteriormente, ser generalizado para o espalhamento através de múltiplas camadas. Finalmente, inserem-se ao campo da onda incidente as amplitudes de um pulso analítico para calcular o espalhamento do pulso através de estratificações.

The Linear Potential Propagator via Wave Function Expansion

ABSTRACT: We evaluate the quantum propagator for the motion of a particle in a linear potential via a recently developped formalism [A.B. Nassar et al., Phys. Rev. E56, 1230, (1997)]. In this formalism, the propagator comes about as a type of expansion of the wave function over the space of the initial velocities.

Efeito Casimir em teorias de Chern-Simons

Nesta dissertação obtemos a força de Casimir a temperatura finita entre duas linhas paralelas sujeitas a condição de fronteira do tipo linhas mistas, no contexto da teoria de Maxwell- Chern-Simons em (2+1) dimensões. Além disso, analisamos a simetria de inversão de temperatura apresentada pela energia livre de Helmholtz do modelo para diferentes condições de fronteira. Iniciamos estudando aspectos gerais do formalismo de Matsubara no intuito de introduzirmos efeitos térmicos na teoria; também analisamos aspectos gerais da teoria de MCS em (2 + 1) dimensões. Posteriormente, revisitamos o cálculo da força de Casimir para o caso de duas linhas paralelas infinitamente permeáveis magneticamente a temperatura nula e finita, bem como o caso de linhas mistas a temperatura nula, onde tomamos uma linha perfeitamente condutora eletricamente e outra infinitamente permeável magneticamente. Em seguida, apresentamos novos resultados envolvendo a força de Casimir a temperatura finita com condições de fronteira do tipo linhas mistas. Por último, analisamos a simetria de inversão de temperatura associada a energia livre de Helmholtz do modelo, mostrando que mesmo para condições mistas e possível obter uma espécie de simetria residual, em analogia a resultados existentes para a eletrodinâmica em (3+1) dimensões.

Quebra dinâmica da simetria quiral na pseudo eletrodinâmica quântica em (2 + 1) dimensões

No presente trabalho, estudamos a quebra da simetria quiral na pseudo eletrodinâmica quântica em (2+1) dimensões usando o formalismo das equações de Schwinger-Dyson e investigamos as semelhanças deste modelo com a criticalidade encontrada na EDQ₃ e EDQ₄. Usando a aproximação “quenched-rainbow”, mostramos que existe um acoplamento crítico α_cc = π/16, acima do qual existe a geração de massa para os férmions e portanto, ocorrendo a quebra da simetria quiral. Também estudamos o caso com N campos fermiônicos usando a expansão 1/N na aproximação “unquenched-rainbow”, onde obtemos um número crítico N_c abaixo do qual a simetria quiral é quebrada e, para valores acima, a simetria é restaurada. No limite de acoplamento forte (g -- ∞), mostramos que este número crítico é o mesmo encontrado na EDQ₃ na expansão 1/N.

Empilhamento pelo método superfície de reflexão comum 2-D com topografia e introdução ao caso 3-D

O método de empilhamento sísmico CRS simula seções sísmicas ZO a partir de dados de cobertura múltipla, independente do macro-modelo de velocidades. Para meios 2-D, a função tempo de trânsito de empilhamento depende de três parâmetros, a saber: do ângulo de emergência do raio de reflexão normal (em relação à normal da superfície) e das curvaturas das frentes de onda relacionadas às ondas hipotéticas, denominadas NIP e Normal. O empilhamento CRS consiste na soma das amplitudes dos traços sísmicos em dados de múltipla cobertura, ao longo da superfície definida pela função tempo de trânsito do empilhamento CRS, que melhor se ajusta aos dados. O resultado do empilhamento CRS é assinalado a pontos de uma malha pré-definida na seção ZO. Como resultado tem-se a simulação de uma seção sísmica ZO. Isto significa que para cada ponto da seção ZO deve-se estimar o trio de parâmetros ótimos que produz a máxima coerência entre os eventos de reflexão sísmica. Nesta Tese apresenta-se fórmulas para o método CRS 2-D e para a velocidade NMO, que consideram a topografia da superfície de medição. O algoritmo é baseado na estratégia de otimização dos parâmetros de fórmula CRS através de um processo em três etapas: 1) Busca dos parâmetros, o ângulo de emergência e a curvatura da onda NIP, aplicando uma otimização global, 2) busca de um parâmetro, a curvatura da onda N, aplicando uma otimização global, e 3) busca de três parâmetros aplicando uma otimização local para refinar os parâmetros estimados nas etapas anteriores. Na primeira e segunda etapas é usado o algoritmo Simulated Annealing (SA) e na terceira etapa é usado o algoritmo Variable Metric (VM). Para o caso de uma superfície de medição com variações topográficas suaves, foi considerada a curvatura desta superfície no algoritmo do método de empilhamento CRS 2-D, com aplicação a dados sintéticos. O resultado foi uma seção ZO simulada, de alta qualidade ao ser comparada com a seção ZO obtida por modelamento direto, com uma alta razão sinal-ruído, além da estimativa do trio de parâmetros da função tempo de trânsito. Foi realizada uma nálise de sensibilidade para a nova função de tempo de trânsito CRS em relação à curvatura da superfície de medição. Os resultados demonstraram que a função tempo de trânsito CRS é mais sensível nos pontos-médios afastados do ponto central e para grandes afastamentos. As expressões da velocidade NMO apresentadas foram aplicadas para estimar as velocidades e as profundidades dos refletores para um modelo 2-D com topografia suave. Para a inversão destas velocidades e profundidades dos refletores, foi considerado o algoritmo de inversão tipo Dix. A velocidade NMO para uma superfície de medição curva, permite estimar muito melhor estas velocidades e profundidades dos refletores, que as velocidades NMO referidas as superfícies planas. Também apresenta-se uma abordagem do empilhamento CRS no caso 3-D. neste caso a função tempo de trânsito depende de oito parâmetros. São abordadas cinco estratégias de busca destes parâmetros. A combinação de duas destas estratégias (estratégias das três aproximações dos tempos de trânsito e a estratégia das configurações e curvaturas arbitrárias) foi aplicada exitosamente no empilhamento CRS 3-D de dados sintéticos e reais.

Análise de parâmetros da função característica de Hamilton

A análise de velocidades é um processo fundamental na sísmica de reflexão, onde as velocidades de empilhamento bem como o tempo de trânsito de afastamento nulo (onde supõe-se que a fonte e o detetor ocupam a mesma posição) são parâmetros suficientes na determinação do modelo geológico para meios com camadas horizontais. Por outro lado quando expresso através do formalismo estabelecido por Hamilton, os mesmos parâmetros (velocidade e tempo de afastamento nulo) são suficientes para determinar a função característica para este mesmo tipo de meio. Para o caso de um modelo geológico heterogêneo com interfaces arbitrariamente curvas, a função característica de Hamilton é dada a partir da estimativa de nove parâmetros, onde os mesmos parâmetros são necessários na determinação do modelo geológico em 3D. Este trabalho tem por objetivo estimar os parâmetros que determinam a função característica de Hamilton para meios 3D e estudar a influência de cada parâmetro na função, através de cortes horizontais nas seções de tempos de trânsito (conhecidos como time slices), nas configurações de ponto médio comum e afastamento nulo. Dentro desta abordagem é dado um exemplo a partir de um modelo sintético onde, aqueles resultados obtidos com estudo da influência de cada parâmetro na função característica, são aplicados como um critério de ajuste entre a função característica calculada e a função de tempos de trânsito obtida no levantamento de dados.

Aproximações hiperbólicas dos tempos de trânsito com topografia

A simulação de uma seção sísmica de afastamento-nulo (AN) a partir de dados de cobertura múltipla pode ser realizada através do empilhamento sísmico, o qual é um método de imageamento de reflexão sísmica muito utilizado na indústria. O processo de empilhamento sísmico permite reduzir a quantidade de dados e melhorar a razão sinal/ruído. Baseado na aproximação hiperbólica dos tempos de trânsito dependente de três parâmetros ou atributos cinemáticos de frentes de onda. Recentemente, vem desenvolvendo-se um novo método para simular seções (AN) chamado método de empilhamento sísmico por Superfície de Reflexão Comum (ou empilhamento SRC). Este novo formalismo pode ser estendido para construir seções de afastamento-nulo (AN) a partir de dados de cobertura múltipla, usando aproximações dos tempos de trânsito paraxiais na vizinhança de um raio central com afastamento-nulo (AN), para o caso de uma linha de medição com topografia suave e rugosa. Essas duas aproximações de tempos de trânsito também dependem de três atributos cinemáticos de frentes de ondas. Nesta dissertação, apresenta-se uma revisão teórica da teoria paraxial do raio para a obtenção das aproximações dos tempos de trânsito paraxiais considerando uma linha de medição com topografia rugosa e suave. A partir das aproximações dos tempos de trânsito paraxiais em relação a um raio central com afastamento-nulo (AN), foram obtidas duas novas aproximações de tempos de trânsito usando a condição de um ponto difrator em profundidade, reduzindo as equações originais para dois parâmetros. Também foram obtidas as aproximações para o caso de raios paraxiais com afastamento-nulo (AN). Para as aproximações de reflexão e difração utilizando um mesmo modelo sintético, foram comparadas através da representação gráfica as superfícies de empilhamento das aproximações dos tempos de trânsito para a topografia suave e rugosa. Em seguida, para analisar o comportamento dos operadores associados a reflexão e a difração, quando estes são perturbados, discutimos suas sensibilidades em relação a cada um dos três parâmetros (β₀, K_PIN, K_N). Esta análise de sensibilidade foi realizada em duas formas: Sensibilidade através da perturbação de cada parâmetro visualizado nas superfícies de empilhamento SRC-TR e SDC-TR e da primeira derivada dos tempos de trânsito SRC-TR e SDC-TR. Finalmente, usando essas aproximações hiperbólicas em função de três e dois parâmetros e com base nos resultados da análise de sensibilidade, foi proposto um algoritmo para simular seções AN a partir de dados de cobertura múltipla.

Modelagem de efeitos plasmônicos em um metamaterial nanoestruturado para aplicação em sensoriamento óptico

Metamateriais são meios artificiais estruturados para a obtenção de propriedades físicas não prontamente encontradas na natureza. Estes meios, em geral, são organizados periodicamente com uma célula unitária que possui dimensões menores que o comprimento de onda da radiação eletromagnética incidente. Esta característica permite que estes meios possam ser tratados como materiais homogêneos e, por conseguinte, descritos em termos de parâmetros constitutivos efetivos. Este trabalho realiza a modelagem analítica e numérica de um metamaterial nanoestruturado com inclusões metálicas. É desenvolvido um formalismo fundamentado no modelo de Maxwell-Garnett para descrever o índice de refração efetivo do metamaterial levando em conta a forma geométrica das nanopartículas e a natureza dos modos locais excitados. É evidenciado que estes modos correspodem a excitações plasmônicas superfíciais. Por meio da caracterização do metamaterial no domínio óptico, é investigado o potencial de tais meios para o desenvolvimento de sensores de índice de refração mais compactos e com valores de sensibilidade superiores aos encontrados em sistemas baseados unicamente em fibras ópticas.

Inversion method for obtaining electrical parameters for soil in the rural region in Brazil

This paper presents an inversion methodology through weighted least squares to obtain the electrical parameters for the soil of a typical mid-western region in Brazil using the model based in the formalism of the parabolic equations to calculate the electric field intensity received. To validate this methodology, the results of the radio signal measurement campaign conducted in six radial routes leaving the city of Brasilia, Federal District, where the transmitter was located, were used. The measurements were compared to computer simulations and, thus, the optimal values for the electric conductivity and relative permittivity for the soil of the region could be estimated. Finally, a quantitative analysis of these parameters was performed with the values found in the literature, which demonstrated the effectiveness of the proposed methodology.