Investigação do efeito magnetocalórico convencional e anisotrópico no sistema Er(1-y)Ho(y)N

O efeito magnetocalórico, base da refrigeração magnética, é caracterizado por duas quantidades: a variação isotérmica da entropia (ΔST) e a variação adiabática da temperatura (ΔTad) as quais podem ser obtidas sob variações na intensidade de um campo magnético aplicado. Em sistemas que apresentam anisotropia magnética, pode‐se definir o efeito magnetocalórico anisotrópico, o qual, por definição, é calculado através da variação na direção de aplicação de um campo magnético cuja intensidade se mantém fixa. Nos materiais de nosso interesse, o efeito magnetocalórico é estudado teoricamente partindo de um hamiltoniano modelo que leva em conta a rede magnética (que pode ser composta por diversas sub-redes magnéticas acopladas), rede cristalina e a dinâmica dos elétrons de condução. No hamiltoniano magnético são consideradas as interações de troca, Zeeman e campo cristalino (esta ultima responsável pela anisotropia magnética). Recentemente, estudamos o efeito magnetocalórico convencional e o efeito magnetocalórico anisotrópico nos compostos mononitretos com terras-raras, a saber: Ho(y)Er(1-y)N para as concentrações y= 0,1,0.5 e 0.75. Comparações entre nossos resultados teóricos e os dados experimentais para o EMC foram bastante satisfatórias [3,9]. Além disso, diversas predições teóricas como a existência de uma fase ferrimagnética no sistema Ho(y)Er(1-y)N (para a concentração y=0.5) e reorientações de spin nas sub-redes do Ho e Er foram feitas [25].

Funcionalización y estudio de nanopartículas de magnetita para su aplicación en terapias de hipertermia magnética

262 p.

Curved crystal surfaces: fabrication, characterization and growth of cobalt nanostructures

117 p.

Preparação e avaliação de hidrogéis nanocompósitos à base de alginato na remoção de Cu (II) e Zn (II) de soluções aquosas

Esta dissertação teve como objetivo, a preparação de hidrogéis à base de alginato contendo argila e material magnético em sua estrutura. Foram analisadas as modificações nas características físico-químicas dos hidrogéis preparados com diferentes reticulantes (CaCl2 e FeCl3) e diferentes concentrações de material magnético (1 e 3 % m/m) e argila (1, 5 e 10 %). Após isso, os hidrogéis foram avaliados quanto à capacidade de remoção de íons Cu2+ e Zn2+ de soluções aquosas. As amostras foram caracterizadas quanto à composição química por espectroscopia na região do infravermelho (FTIR), quanto à morfologia por microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura (SEM) e quanto às propriedades magnéticas por magnetometria de amostra vibrante (VSM). Através da técnica de difratometria de raios-X (XRD), foi possível verificar a natureza do material magnético e a dispersão da argila nos hidrogéis. A estabilidade térmica das amostras foi analisada por análise termogravimétrica (TGA). Os resultados mostraram que tanto a argila como o material magnético ficaram bem dispersos nas amostras. De forma geral, foram preparados hidrogéis com morfologia esférica, sendo que os hidrogéis de alginato de cálcio tenderam a apresentar maior resistência térmica do que os hidrogéis de alginato de ferro. Todas as amostras magnéticas apresentaram comportamento superparamagnético, porém as amostras de alginato de ferro mostraram-se quebradiças após o intumescimento em água. O tempo médio de equilíbrio de intumescimento foi de 240 minutos. Os resultados de cinética de adsorção mostraram que os hidrogéis de alginato de cálcio preparados nas condições avaliadas nesta Dissertação foram eficientes na remoção dos íons Cu2+ e Zn2+, sendo que o cobre apresentou maior afinidade pelo hidrogel do que o zinco

Magnetoimpedancia en sistemas homogéneos y heterogéneos

La magnetoimpedancia (MI) se define como el gran cambio en la impedancia eléctrica que sufren los materiales ferromagnéticos cuando son expuestos a un campo magnético externo. Este fenómeno es causado por la dependencia de la permeabilidad del material con el campo magnético, la cual causa variaciones en la profundidad de penetración (δ) de las corrientes que fluyen por la muestra. Esto se conoce como efecto pelicular o skin effect. Los materiales ferromagnéticos blandos tienen alta permeabilidad y baja coercitividad, y por tanto estrechos ciclos de histéresis. Entre ellos se encuentra el permalloy (Py), una aleación de hierro y níquel (Fe_20 Ni_80). Siendo este el principal material de investigación del presente trabajo, se tratará de dar primero un estudio analítico del fenómeno de la MI para muestras en forma de hilo, así como películas delgadas (monocapas y tricapas). Las herramientas utilizadas de cómputo son MATLAB y FEMM para el apartado que a simulaciones se refiere. El trabajo incluye una segunda parte experimental. Mediante LabVIEW, con los instrumentos y técnicas adecuadas, el efecto de la MI puede ser debidamente cuantificado, y es precisamente el objetivo final de este análisis la comparación de los resultados experimentales con las simulaciones.

Nuevos vanadatos híbridos de metales de transición. Síntesis hidrotermal, estudio estructural y de sus propiedades espectroscópicas y magnéticas

267 p.

Influência da reorientação de spin nas propriedades termomagnéticas dos compostos da série Ho1-yGdyAl2

Neste trabalho foram estudadas as propriedades estruturais e termomagnéticas dos pseudobinários Ho1-yGdyAl2, através de abordagens experimentais e teóricas. A parte experimental envolveu a preparação de cinco amostras, com as concentrações y = 0, 0,25, 0,5, 0,75 e 1, assim como medidas de magnetização, calor especifico e da variação adiabática da temperatura. Na parte teórica usamos um hamiltoniano modelo que leva em consideração a interação dos íons com o campo magnético aplicado, com o campo elétrico cristalino e a troca entre os íons magnéticos. A entropia da rede foi considerada na aproximação de Debye e a entropia eletrônica na aproximação do gás de elétrons livres. A influência das reorientações de spin, espontâneas e induzidas pelo campo magnético, na magnetização e no calor especifico foram investigadas sistematicamente tanto a partir de dados experimentais quanto teoricamente. Também obtemos resultados teóricos para a variação de entropia e variação adiabática da temperatura alterando a intensidade ou a direção do campo magnético.

Efeitos magnetocalórico e barocalórico em compostos com transição de fase de primeira ordem

Nesta tese discutimos sistematicamente os efeitos magnetocalórico e barocalórico em sistemas físicos com transição de fase magnética de primeira e de segunda ordem em sistemas físicos cujo magnetismo tem carater local. Para essa finalidade, utilizamos um modelo de momentos magnéticos locais interagentes, incluindo um termo de acoplamento magnetoelástico. Nossos cálculos mostram que a relação entre a interação de troca e o acoplamento magnetoelástico é responsável pela ordem da transição de fase e pelo aparecimento da histerese térmica e magnética. Os resultados mostram que as grandezas magnetocalóricas exibem grandes valores quando o sistema sofre uma transição de fase de primeira ordem. Além disso, quando existe uma histerese visível as grandezas magnetocalóricas dependem do processo de aquecimento e resfriamento do sistema. Ainda de acordo com nossos resultados, existe um efeito barocalórico normal (sistema aquece sob aumento de pressão) quando a pressão aplicada aumenta a temperatura de ordenamento magnético sem alterar a ordem da transição de fase magnética. O efeito barocalórico inverso (sistema resfria sob aumento de pressão) ocorre quando a pressão aplicada diminui a temperatura crítica sem mudar a ordem da transição de fase. Nossos cálculos mostram, ainda, que um efeito barocalórico anômalo (mudança de sinal nas grandezas barocalóricas) ocorre em casos especiais onde a pressão aplicada muda a natureza da transição de fase magnética do primeira para segunda ordem e vice-versa.

Análise de transição entre cabos coaxiais constituída por corrugações e desníveis angulares.

Esta dissertação apresenta um formalismo baseado no Método dos Elementos Finitos (MEF), adequado a análise de descontinuidades coaxiais com simetria axial, entre duas linhas coaxiais quaisquer, incluindo corrugações nos tubos internos e externos. Pelo método de Galerkin-Budnov deduz-se um operador integral bilinear, aplicado ao campo magnético, expandido em todo o domínio da estrutura, coaxial-descontinuidade-coaxial. As portas de entrada e saída da estrutura são posicionadas distantes da descontinuidade, de forma que nelas só haja o modo Transversal Eletromagnético (TEM). O campo magnético procurado e obtido pelo MEF. Os resultados encontrados; perdas de retorno, comportamento do campo magnético e as equi-fases nas portas de entrada e saída da estrutura, foram calculados e confrontados com as do Método de Casamento de Modos (MCM), com um alto grau de concordância.

Efeito da anisotropia sobre as propriedades magnetocalóricas de compostos metálicos: um estudo sistemático

O efeito magnetocalórico, i.e., o aquecimento e/ou resfriamento de um material magnético sob variação do campo magnético aplicado é a base da refrigeração magnética.O efeito magnetocalórico é caracterizado pela variação da entropia em um processo isotérmico (O efeito magnetocalórico, i.e., o aquecimento e/ou resfriamento de um material magnético sob variação do campo magnético aplicado é a base da refrigeração magnética. O efeito magnetocalórico é caracterizado pela variação da entropia em um processo isotérmico (ΔSiso) e pela variação da temperatura em um processo adiabático ΔTad.Apesar dos inúmeros trabalhos experimentais e teóricos publicados nessa área, muitos aspectos desse efeito ainda não são bem compreendidos.Nesse trabalho discutimos os efeitos da anisotropia sobre as propriedades magnetocalóricas de um sistema de momentos magnéticos localizados. Para essa finalidade, utilizamos um modelo de spins interagentes com um termo de anisotropia uniaxial do tipo DS2 z , onde D é um parâmetro. Nesse modelo, em que o eixo z é a direção de fácil magnetização, a magnitude do parâmetro de anisotropia e a direção do campo magnético aplicado têm um papel fundamental no comportamento das grandezas magnetocalóricas ΔSiso e ΔTad. Realizamos um estudo sistemático para um sistema com J = 1 aplicando o campo magnético em diferentes direções. Os resultados mostram que, quando o campo magnético é aplicado ao longo da direção z, as grandezas magnetocalóricas apresentam o comportamento normal (valores positivos de ΔTad e valores negativos de ΔSiso para ΔB > 0). Quando o campo magnético é aplicado em uma direção diferente do eixo z, as grandezas magnetocalóricas podem apresentar o comportamento inverso (valores negativos de ΔTad e valores positivos de ΔSiso para ΔB > 0) ou o comportamento anômalo (troca de sinal nas curvas de ΔTad e ΔSiso). Resultados equivalentes também foram obtidos para um sistema com J = 7=2.

Extensão supersimétrica do problema de Gribov no formalismo de supercampos

Nesta tese estudamos uma extensão supersimétrica do mecanismo de Gribov no caso N = 1 em supercampos. Abordamos as teorias de super Yang-Mills em D = 4 e super Yang-Mills-Chern-Simons em D = 3. E verificamos como nestes casos o princípio de calibre leva ao cenário de confinamento de Gribov.

Arcabouço tectônico do Gráben de Barra de São João, Bacia de Campos Brasil

O Gráben de Barra de São João, situado na região de águas rasas da Bacia de Campos, é parte integrante do Sistema de Riftes do Cenozóico, localizado na região sudeste do Brasil. Este sistema foi formado em um evento que resultou na reativação das principais zonas de cisalhamento do Pré-Cambriano do sudeste do Brasil no Paleoceno. Neste trabalho proponho um novo arcabouço estrutural para o Gráben de Barra de São João baseado na interpretação de dados gravimétricos. Dados magnéticos aéreos, dados gravimétricos, uma linha sísmica 2D e um perfil de densidades de um poço foram utilizados como vínculos na interpretação. Para a estimativa do topo do embasamento foi necessário separar o efeito das fontes profundas no dado gravimétrico (anomalia residual). Com isso, foi realizada uma modelagem 2D direta baseada na interpretação sísmica para estimar as densidades das entidades geológicas da área em questão. Após esta modelagem, foi realizada uma inversão estrutural 3D do dado gravimétrico residual a fim de recuperar a profundidade do topo do embasamento. Este fluxograma de interpretação permitiu a identificação de um complexo arcabouço estrutural com três sistemas de falhas bem definido: Falhas normais de orientação NE-SW, e um sistema de falhas transcorrentes NW-SE e E-W. Estas orientações dividem o gráben em diversos altos e baixos internos. O dado magnético aéreo corrobora esta interpretação. A existência de rochas ultra-densas e fortemente magnéticas no embasamento foram interpretadas como um ofiolito que foi provavelmente intrudido (por obducção) na época do fechamento de um oceano no Proterozóico.

Localização eletrônica de sistemas aperiódicos em uma dimensão

Desde a descoberta do estado quasicristalino por Daniel Shechtman et al. em 1984 e da fabricação por Roberto Merlin et al. de uma superrede artificial de GaAs/ AlAs em 1985 com características da sequência de Fibonacci, um grande número de trabalhos teóricos e experimentais tem relatado uma variedade de propriedades interessantes no comportamento de sistemas aperiódicos. Do ponto de vista teórico, é bem sabido que a cadeia de Fibonacci em uma dimensão se constitui em um protótipo de sucesso para a descrição do estado quasicristalino de um sólido. Dependendo da regra de inflação, diferentes tipos de estruturas aperiódicas podem ser obtidas. Esta diversidade originou as chamadas regras metálicas e devido à possibilidade de tratamento analítico rigoroso este modelo tem sido amplamente estudado. Neste trabalho, propriedades de localização em uma dimensão são analisadas considerando-se um conjunto de regras metálicas e o modelo de ligações fortes de banda única. Considerando-se o Hamiltoniano de ligações fortes com um orbital por sítio obtemos um conjunto de transformações relativas aos parâmetros de dizimação, o que nos permitiu calcular as densidades de estados (DOS) para todas as configurações estudadas. O estudo detalhado da densidade de estados integrada (IDOS) para estes casos, mostra o surgimento de plateaux na curva do número de ocupação explicitando o aparecimento da chamada escada do diabo" e também o caráter fractal destas estruturas. Estudando o comportamento da variação da energia em função da variação da energia de hopping, construímos padrões do tipo borboletas de Hofstadter, que simulam o efeito de um campo magnético atuando sobre o sistema. A natureza eletrônica dos auto estados é analisada a partir do expoente de Lyapunov (γ), que está relacionado com a evolução da função de onda eletrônica ao longo da cadeia unidimensional. O expoente de Lyapunov está relacionado com o inverso do comprimento de localização (ξ= 1 /γ), sendo nulo para os estados estendidos e positivo para estados localizados. Isto define claramente as posições dos principais gaps de energia do sistema. Desta forma, foi possível analisar o comportamento autossimilar de cadeias com diferentes regras de formação. Analisando-se o espectro de energia em função do número de geração de cadeias que seguem as regras de ouro e prata foi feito, obtemos conjuntos do tipo-Cantor, que nos permitiu estudar o perfil do calor específico de uma cadeia e Fibonacci unidimensional para diversas gerações

Foraminíferos como indicadores paleoecológicos do Holoceno no Manguezal de Guaratiba, Baía de Sepetiba, Rio de Janeiro

Os manguezais são ecossistemas estuarinos, representando a transição entre os ambientes continentais e marinhos, e tendo sua formação relacionada com as flutuações do nível do mar no Quaternário. No Manguezal de Guaratiba, diversos estudos sobre as variações do nível do mar, mais precisamente no Holoceno, têm sido realizados, sob os enfoques sedimentológicos, geoquímicos, palinológicos e micropaleontológicos. Entre os estudos micropaleontológicos, destacam-se os que utilizam os foraminíferos bentônicos, micro-organismos amplamente utilizados como indicadores paleoecológicos e paleoambientais do Holoceno. No presente trabalho, foi coletado, através de um amostrador do tipo trado russo, um testemunho (T1) no Manguezal de Guaratiba, no qual foram realizadas análises de parâmetros como granulometria, teores de matéria orgânica (MO), carbonato, carbono orgânico total (COT) e enxofre (S) (abióticos) e da fauna de foraminíferos bentônicos (bióticos). Foram utilizadas também índices ecológicos e análises de agrupamento, através das quais foi possível estabelecer quatro associações faunísticas (I,II,III e IV), assim como os fatores ambientais que mais influenciaram a distribuição da fauna. A correlação com assembleias de foraminíferos de outros testemunhos que possuem datação por Carbono 14 (C14), assim como outros trabalhos que versam sobre a evolução da Baía de Sepetiba, permitiu o estabelecimento de três ciclos de emersão-submersão para a área da planície de maré estudada: 1)Fase transgressiva: nível de concentração de conchas em depósitos lagunares formados por sedimentos finos, sem foraminíferos; provavelmente posterior a uma regressão; 2) Fase transgressiva: formação de uma baía, com presença exclusiva de espécies de foraminíferos calcários (Associação III) com maiores valores de riqueza e queda nos valores de COT; ocorrida há cerca de 3.800 anos A.P 3) Fase transgressiva: período de submersão, presença de espécies de foraminíferos tipicamente estuarinos (Associação IV), com duração entre 3.500 anos A.P. e 2.700 anos A.P.; 4)Fase transgressiva: caracterizada pela alternância entre a formação de baías rasas e lagunas marinhas (maiores índices de riqueza nas associações faunísticas), menores valores de MO e COT e aumento na proporção de sedimentos finos; evento iniciado há cerca de 2.700 anos A.P.; e 5)Fase regressiva: fauna de foraminíferos aglutinantes, resistente às condições de salinidade e acidez características de ambientes confinados como os manguezais, além do incremento nos teores de areia, evidenciando a fase final de confinamento da Baía de Sepetiba pela Restinga da Marambaia; evento iniciado por volta de 2.400 anos A.P., estendendo-se até o presente. Os resultados obtidos mostram a importância da correlação lateral entre testemunhos na interpretação paleoambiental da Baía de Sepetiba, além da identificação de estágios de transgressão e regressão que se aproximam da curva de variação do nível do mar proposta por SUGUIO et al.(1985) para o litoral do Estado do Rio de Janeiro

Ecologia e paleoecologia de foraminíferos do holoceno na Baia de Guanabara, RJ

Este estudo teve como objetivo contribuir com as informações ecológicas e paleoecológicas geradas para a Baía de Guanabara com base na distribuição das assembléias de foraminíferos bentônicos. Para tal foram coletadas 30 amostras de sedimento superficial, ao longo de três perfis distribuídos pela baía e um testemunho (BG28) de 6 m de comprimento retirado próximo a Ilha do Governador. Nas amostras superficiais foram identificados 30 gêneros e 52 espécies das quais as espécies mais constantes foram Amonia tepida e Bolivina translucens que apresentaram a maior constância. Espécies de habitat de plataforma foram identificadas em diversas estações indicando uma boa eficiência no transporte das correntes de fundo para dentro da baía. Das estações superficiais analisadas, 10 localizadas ao redor da Ilha do Governador não continham testas de foraminíferos, possivelmente como resultado da acidificação do sedimento causado pelo derrame de óleo ocorrido em 2000. O índice de confinamento associado às análises de agrupamento e ao DCA indicaram a presença de três setores ambientais influenciadas por COT e granulometria. O primeiro setor entre Copacabana-Itatipú e Aeroporto Santos Dumont Ilha de Boa Viagem foi o ambiente marinho, o segundo setor entre o Aeroporto Santos Dumont - Ilha de Boa Viagem e Ilha do Governador Ilha de Paquetá Litoral de São Gonçalo pode se classificado como um ambiente de estuário inferior ou baía com grande influência marinha e o terceiro setor entre a Ilha do Governador Ilha de Paquetá Litoral de São Gonçalo e fundo da baía como o ambiente mais confinado. No testemunho foram feitas 7 datações indicando uma idade de aproximadamente 5180 40 anos BP. As datações também mostraram que nos últimos anos a taxa de sedimentação aumentou muito podendo estar relacionada com o período de colonização européia. Foram encontradas 18 gêneros e 30 espécies de foraminíferos das quais a espécie mais constante foi a Ammonia tepida seguida pela Buliminella elegantissima. O padrão de distribuição dessas espécies ocorreu com a maior abundância de B. elegantissima nas porções mais inferiores do testemunho e uma abundância maior de A. tepida nas porções mais superiores. Os índices de confinamento junto com as análises de agrupamento e com as curvas de isótopos mostraram que houve poucas oscilações no aporte de água marinha naquela região. As análises dos isótopos de C13 e C14 e O16 e O18 não seguiram um padrão inverso comum em outros estudos, possivelmente influenciado pela proximidade da costa. As análises de agrupamentos indicaram que nos últimos 5180 anos BP a baía não sofreu grandes variações ambientais, ou seja, a região oeste da baía mesmo apresentando alterações ao longo dos anos não foi suficiente para modificar as características de confinamento. As análises nos padrões de distribuição das assembléias de foraminíferos demonstraram ser eficientes ferramentas na caracterização ambiental e paleoambiental da Baía de Guanabara.