Memory effect and fast spinodal decomposition

We consider the modification of the Cahn-Hilliard equation when a time delay process through a memory function is taken into account. We then study the process of spinodal decomposition in fast phase transitions associated with a conserved order parameter. The introduced memory effect plays an important role to obtain a finite group velocity. Then, we discuss the constraint for the parameters to satisfy causality. The memory effect is seen to affect the dynamics of phase transition at short times and have the effect of delaying, in a significant way, the process of rapid growth of the order parameter that follows a quench into the spinodal region.

Disappearance of squeezed back-to-back correlations: a new signal of hadron freeze-out from a supercooled quark gluon plasma

We briefly discuss four different possible types of transitions from quark to hadronic matter and their characteristic signatures in terms of correlations. We also highlight the effects arising from mass modification of hadrons in hot and dense hadronic matter, as well as their quantum statistical consequences: the appearance of squeezed quantum states and the associated experimental signatures, i.e., the back-to-back correlations of particle-antiparticle pairs. We briefly review the theoretical results of these squeezed quanta, generated by in-medium modified masses, starting from the first indication of the existence of surprising particle-antiparticle correlations, and ending by considering the effects of chiral dynamics on these correlation patterns. Nevertheless, a prerequisite for such a signature is the experimental verification of its observability. Therefore, the experimental observation of back-to-back correlations in high energy heavy ion reactions would be a unique signature, proving the existence of in-medium mass modification of hadronic states. on the other hand, their disappearance at some threshold centrality or collision energy would indicate that the hadron formation mechanism would have qualitatively changed: asymptotic hadrons above such a threshold are not formed from medium modified hadrons anymore, but rather by new degrees of freedom characterizing the medium. Furthermore, the disappearance of the squeezed BBC could also serve as a signature of a sudden, non-equilibrium hadronization scenario from a supercooled quark-gluon plasma phase.

Kramers equation for a charged Brownian particle: the exact solution

We report the exact fundamental solution for Kramers equation associated to a Brownian gas of charged particles, under the influence of homogeneous (spatially uniform) otherwise arbitrary, external mechanical, electrical and magnetic fields. Some applications are presented, namely the hydrothermodynamical picture for Brownian motion in the long-time regime. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

Caos e termalização na teoria de Yang-Mills com quebra espontânea de simetria

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Ensino de inglês para crianças: uma proposta construtivista

Pós-graduação em Psicologia - FCLAS

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.

Caracterização de polímeros unidimensionais (Poliacetileno, Poliazina e Poliazoeteno) através de cálculos espectroscópicos e transporte eletrônico

Neste trabalho é apresentado um estudo teórico da base neutro e bipolaron e estados excitados de moléculas a partir de polímeros isoeletrônicos compostos pelo Poliacetileno, Poliazina e Poliazoeteno. Os resultados obtidos, utilizando metodologia DFT e ab initio, revelam que uma boa descrição dos defeitos pode ser importante na investigação da transição isolante-metal de polímeros quase-unidimensional indicando um comportamento metálico em torno do nível de Fermi, como mecanismo de condutividade dos polímeros. Este resultado é consistente com dados experimentais e não faz menção a metodologia Su-Schrieffer-Heeger (SSH). E mais, os resultados são consistentes com características importantes como nanodispositivo e podem ser resumidos como: (i) poderia ser usado como retificador molecular uni-direcional com uma geometria conformacional com vantagem de pequeno acoplamento, (ii) a função de Green de não-equilíbrio presente na simulação poderia corrigir de tal maneira os Poliacetileno, Poliazina e Poliazoeteno sem corrente de porta, (iii) com base nas propriedades das ligações tipo, pode ser utilizada para projetar dispositivos com aplicações em eletrônica molecular.

Transporte eletrônico em nanofitas de grafeno sob a influência de fatores externos, via primeiros princípios

O grafeno é a primeira estrutura bidimensional que se obteve experimentalmente. Sua rede cristalina é uma rede hexagonal, conhecida como "Favo de Mel", possui apenas um átomo de espessura. Cortes em folhas de grafeno, privilegiando determinada direção, geram as chamadas nanofitas de grafeno. Embora o grafeno se comporte como um metal, é sabido que as nanofitas podem apresentar comportamentos semicondutor, metálico ou semimetálico, dependendo da direção de corte e/ou largura da fita. No caso de nanofitas semicondutoras, a largura da banda proibida (band gap), entre outros fatores, depende da largura da nanofita. Neste trabalho adotou-se métodos de primeiros princípios como o DFT (Density Functional Theory), afim de se obter as características tais como curvas de dispersão para nanofitas. Neste trabalho, primeiramente, são apresentados diagramas de bandas de energia e curvas de densidade de estados para nanofitas de grafeno semicondutoras, de diferentes larguras, e na ausência de influências externas. Utilizou-se métodos de primeiros princípios para a obtenção destas curvas e o método das funções de Green do Não Equilíbrio para o transporte eletrônico. Posteriormente foi investigado a influência da hidrogenização, temperatura e tensão mecânica sobre sistema, isso além, de se estudar o comportamento de transporte eletrônico com e sem influência destes fatores externos. Vale ressaltar que as nanofitas de grafeno apresentam possibilidades reais de aplicação em nanodispositivos eletrônicos, a exemplo de nanodiodos e nanotransistores. Por esse motivo, é importante se ter o entendimento de como os fatores externos alteram as propriedades de tal material, pois assim, espera-se que as propriedades de dispositivos eletrônicos também sejam influenciadas da mesma maneira que as nanofitas.

Dinâmica das transições quiral e de desconfinamento da cromodinâmica quântica com o modelo Polyakov-Nambu-Jona-Lasinio

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Electronic transport in patterned graphene nanoroads

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

A two-fluid model for refrigerant flow through adiabatic capillary tubes

This work presents a numerical model to simulate refrigerant flow through capillary tubes, commonly used as expansion devices in refrigeration systems. The flow is divided in a single-phase region, where the refrigerant is in the subcooled liquid state, and a region of two-phase flow. The capillary tube is considered straight and horizontal. The flow is taken as one-dimensional and adiabatic. Steady-state condition is also assumed and the metastable flow phenomena are neglected. The two-fluid model, considering the hydrodynamic and thermal non-equilibrium between the liquid and vapor phases, is applied to the two-phase flow region. Comparisons are made with experimental measurements of the mass flow rate and pressure distribution along two capillary tubes working with refrigerant R-134a in different operating conditions. The results indicate that the present model provides a better estimation than the commonly employed homogeneous model. Some computational results referring to the quality, void fraction, velocities, and temperatures of each phase are presented and discussed.

Hybridization effects on the out-of-plane electron tunneling properties of monolayers: is h-BN more conductive than graphene?

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Light emission and current rectification in a molecular device: Experiment and theory

We have investigated optical and transport properties of the molecular structure 2,3,4,5-tetraphenyl-1-phenylethynyl-cyclopenta-2,4-dienol experimentally and theoretically. The optical spectrum was calculated using Hartree-Fock-intermediate neglect of differential overlap-configuration interaction model. The experimental photoluminescence spectrum showed a peak around 470nm which was very well described by the modeling. Electronic transport measurements showed a diode-like effect with a strong current rectification. A phenomenological microscopic model based on non-equilibrium Green's function technique was proposed and a very good description electronic transport was obtained. (C) 2012 American Institute of Physics. [http://dx.doi.org/10.1063/1.4767457]

Ab-initio calculations for a realistic sensor: A study of CO sensors based on nitrogen-rich carbon nanotubes

The use of nanoscale low-dimensional systems could boost the sensitivity of gas sensors. In this work we simulate a nanoscopic sensor based on carbon nanotubes with a large number of binding sites using ab initio density functional electronic structure calculations coupled to the Non-Equilibrium Green's Function formalism. We present a recipe where the adsorption process is studied followed by conductance calculations of a single defect system and of more realistic disordered system considering different coverages of molecules as one would expect experimentally. We found that the sensitivity of the disordered system is enhanced by a factor of 5 when compared to the single defect one. Finally, our results from the atomistic electronic transport are used as input to a simple model that connects them to experimental parameters such as temperature and partial gas pressure, providing a procedure for simulating a realistic nanoscopic gas sensor. Using this methodology we show that nitrogen-rich carbon nanotubes could work at room temperature with extremely high sensitivity. Copyright 2012 Author(s). This article is distributed under a Creative Commons Attribution 3.0 Unported License. [http://dx.doi.org/10.1063/1.4739280]

Biological evolution of replicator systems: towards a quantitative approach

The aim of this work is to study the features of a simple replicator chemical model of the relation between kinetic stability and entropy production under the action of external perturbations. We quantitatively explore the different paths leading to evolution in a toy model where two independent replicators compete for the same substrate. To do that, the same scenario described originally by Pross (J Phys Org Chem 17:312–316, 2004) is revised and new criteria to define the kinetic stability are proposed. Our results suggest that fast replicator populations are continually favored by the effects of strong stochastic environmental fluctuations capable to determine the global population, the former assumed to be the only acting evolution force. We demonstrate that the process is continually driven by strong perturbations only, and that population crashes may be useful proxies for these catastrophic environmental fluctuations. As expected, such behavior is particularly enhanced under very large scale perturbations, suggesting a likely dynamical footprint in the recovery patterns of new species after mass extinction events in the Earth’s geological past. Furthermore, the hypothesis that natural selection always favors the faster processes may give theoretical support to different studies that claim the applicability of maximum principles like the Maximum Metabolic Flux (MMF) or Maximum Entropy Productions Principle (MEPP), seen as the main goal of biological evolution.