薄膜材料对TiO2基薄膜激光损伤阈值的影响

abstract {The optical property, structure, surface properties (roughness and defect density) and laser-induced damage threshold (LIDT) of TiO₂ films deposited by electronic beam (EB) evaporation of TiO₂ (rutile), TiO₂ (anatase) and TiO₂ + Ta₂O₅ composite materials are comparatively studied. All films show the polycrystalline anatase TiO₂ structure. The loose sintering state and phase transformation during evaporating TiO₂ anatase slice lead to the high surface defect density, roughness and extinction coefficient, and low LIDT of films. The TiO₂ + Ta₂O₅ composite films have the lowest extinction coefficient and the highest LIDT among all samples investigated. Guidance of selecting materials for high LIDT laser mirrors is given.}

Dispersion of gamma-Alumina Nano-Sized Spherical Particles in a Calamitic Liquid Crystal. Study and Optimization of the Confinement Effects

We report an experimental study on confined systems formed by butyloxybenzylidene octylaniline liquid crystal (4O.8) + gamma-alumina nanoparticles. The effects of the confinement in the thermal and dielectric properties of the liquid crystal under different densities of nanoparticles is analyzed by means of high resolution Modulated Differential Scanning Calorimetry (MDSC) and broadband dielectric spectroscopy. First, a drastic depression of the N-I and SmA-N transition temperatures is observed with confinement, the more concentration of nanoparticles the deeper this depression is, driving the nematic range closer to the room temperature. An interesting experimental law is found for both transition temperatures. Second, the change in shape of the heat capacity peaks is quantified by means of the full width half maximum (FWHM). Third, the confinement does not noticeably affect the molecular dynamics. Finally, the combination of nanoparticles and the external applied electric field tends to favor the alignment of the molecules in metallic cells. All these results indicate that the confinement of liquid crystals by means of gamma-alumina nanoparticles could be optimum for liquid crystal-based electrooptic devices.

Produção de oscillons durante restaurações e quebras espontâneas de simetrias

Na natureza há vários fenômenos envolvendo transições de fase com quebra ou restauração de simetrias. Tipicamente, mudanças de fase, são associadas com uma quebra ou restauração de simetria, que acontecem quando um determinado parâmetro de controle é variado, como por exemplo temperatura, densidade, campos externos, ou de forma dinâmica. Essas mudanças que os sistemas sofrem podem levar a formação de defeitos topológicos, tais como paredes de domínios, vórtices ou monopolos magnéticos. Nesse trabalho estudamos particularmente mudanças de fase associadas com quebras ou restaurações dinâmicas de simetria que estão associadas com formação ou destruição de defeitos do tipo paredes de domínio em modelos de campos escalares com simetria discreta. Nesses processos dinâmicos com formação ou destruição de domínios, estudamos a possibilidade de formação de estruturas do tipo oscillons, que são soluções não homogêneas e instáveis de campo, mas que podem concentrar nelas uma quantidade apreciável de energia e terem uma vida (duração) suficientemente grande para serem de importância física. Estudamos a possibilidade de formação dessas soluções em modelos de dois campos escalares interagentes em que o sistema é preparado em diferentes situações, com a dinâmica resultante nesses sistemas estudada numa rede discreta.

Teoria quântica de campos para férmions interagentes no plano a temperatura e potencial químico finitos, na presença de um campo magnético externo oblíquo

Neste trabalho, os efeitos de um campo magnético oblíquo externo no modelo de Gross- Neveu (2+1)-dimensional, que inclui as componentes paralela e perpendicular do campo em relação ao sistema, são estudados no contexto da simetria quiral e discreta do modelo. Nosso principal interesse está nos efeitos deste campo sobre o diagrama de fase do sistema, onde também incluímos os efeitos combinados de temperatura e potencial químico. Os diagramas de fase são obtidos através do potencial efetivo a 1 loop para o modelo, derivado em primeira ordem na expansão 1=N. Transições de fase relevantes que podem ser estudadas através deste modelo são, por exemplo, metal-isolante em matéria condensada e na teoria quântica de campos de férmions planares em geral. A relação entre a transição de fase com quebra da simetria quiral e discreta e o surgimento de um gap (ou a presença de um valor esperado no vácuo do campo escalar diferente de zero), como função do campo magnético oblíquo, é analisada em detalhes.

Estudo da desativação hidrotérmica de catalisadores automotivos comerciais

O vapor dágua está presente na exaustão veicular em quantidades significativas e, nas condições de operação do catalisador automotivo, essa espécie pode promover uma série de fenômenos térmicos que podem reduzir a vida útil do sistema. Dentro desse contexto, essa dissertação tem como objetivo estudar os efeitos da desativação hidrotérmica nas propriedades físico-químicas e estruturais, e no desempenho de três catalisadores automotivos comerciais à base de Pd/Rh, designados A, C e E. Esses sistemas foram submetidos a tratamento térmico a 1000C por 12 horas, sob três tipos de correntes gasosas, com a seguinte composição: N2, 14% H2O/N2 e 18% H2O/N2. A caracterização dos catalisadores consistiu das seguintes técnicas: FRX, ICP-OES, ATG-ATD, fisissorção de N2, TPD-H2 e TPR. A partir dos resultados obtidos para as amostras envelhecidas, foram constatados vários fenômenos característicos da degradação térmica, como sinterização da alumina e do óxido misto CeO2-ZrO2, transições de fases cristalina na alumina e segregação de fases no óxido misto. A avaliação da atividade catalítica foi realizada com base na reação de redução do NO pelo CO, e nas reações de oxidação do CO e do C3H8. Para os catalisadores C e E, os envelhecimentos acarretaram em perda de atividade, e os resultados da avaliação catalítica apresentaram uma boa correlação com as propriedades texturais e a redutibilidade desses catalisadores. Em contrapartida, para o catalisador A, os tratamentos térmicos o ativaram para todas as reações. Apesar de os três sistemas terem apresentado boa atividade frente à redução do NO pelo CO, foi observada, para todas as amostras, a formação indesejável de N2O em quantidades significativas, indicando que eles foram pouco seletivos na faixa de temperatura analisada

Estudo do escalonamento de volume finito na transição de fase do grupo de calibre Z(2) na rede

Neste trabalho estudamos a dependência com o tamanho do sistema dos observáveis relacionados com a transição de fase de 1 ordem do rupo de calibre Z(2) em 4 dimensões. Foram realizadas simulações de Monte Carlo numa rede cúbica para diferentes valores da aresta, utilizando o método do Banho Térmico para sortear os elementos do grupo na rede.

Estudo da influência da temperatura na desativação de catalisadores automotivos comerciais

Foi estudada a influência da temperatura na desativação de catalisadores automotivos comerciais, à base de Pt/Rh e de Pd/Rh, de diferentes fabricantes. Foram empregadas técnicas de caracterização textural e físico-química como FRX, AAS, fisissorção de N2, TG-ATD, DRX, RTP, quimissorção de H2 e MEV-EDX. Os catalisadores foram avaliados nas reações de oxidação do CO e oxidação do propano, utilizando uma mistura de gases estequiométrica semelhante ao gás de exaustão. Os catalisadores denominados G e V, de Pt/Rh e Pd/Rh, respectivamente, foram envelhecidos a 900C, em condições estequiométricas, e a 1200C, em ar, por períodos de tempo determinados. Em relação ao envelhecimento a 900C, apesar da caracterização apontar melhores resultados para o catalisador G, a comparação com os catalisadores novos indicou que a extensão da desativação sofrida pelo catalisador V foi menor do que aquela sofrida pelo catalisador G. O envelhecimento oxidante a 1200C foi muito prejudicial ao desempenho de ambos os catalisadores. Os difratogramas dos catalisadores envelhecidos nestas condições mostraram fenômenos importantes de transição de fase da alumina, bem como indícios de formação de novas fases a partir do óxido misto de Ce/Zr. Os perfis de RTP mostraram uma grande queda na redutibilidade, tanto para o catalisador G como para o V após este envelhecimento, e as micrografias de MEV-EDX mostraram estruturas muito sinterizadas e vários pontos de Pd aglomerado no catalisador V. Esse catalisador também apresentou partículas de texturas incomuns. Além disso, para ambos foi verificado indícios de perda de material nas amostras calcinadas por 72h a 1200C. Com relação aos resultados de avaliação catalítica, o catalisador G apresentou um desempenho inferior ao do catalisador V. A realização de envelhecimentos em atmosfera oxidante pode justificar esse comportamento uma vez que esse procedimento promove a formação de óxidos de platina, menos ativos que a platina metálica para essas reações. Além disso, este catalisador apresentou um teor de Pt bem abaixo daqueles registrados na literatura para catalisadores automotivos comerciais. Por outro lado, para catalisadores de Pd, o envelhecimento oxidante leva à formação de PdO, mais ativo que o Pd metálico. Outra observação significativa em relação à avaliação catalítica foi o fato de o catalisador G novo ter apresentado uma atividade muito baixa, especialmente para o propano, que tendeu a aumentar com o envelhecimento térmico. Foi sugerido que este catalisador precisaria de uma ativação térmica, a qual o catalisador V parece ter sido submetido durante a fabricação, pois há indícios da ocorrência de certo desgaste térmico neste catalisador novo, como mostrados pelos resultados de fisissorção de N2, DRX, TG-ATD, RTP e MEV-EDX. Foi também mostrado que os resultados de quimisorção de H2, apesar de não poderem ser usados na determinação da dispersão metálica, apresentaram uma tendência de correlação entre o consumo de H2 e o desempenho catalítico expresso como T50 ou T20. Observa-se um aumento na atividade catalítica quando a quantidade de H2 dessorvido (DTP-H2) aumenta. Concluindo, o envelhecimento térmico mostrou ser prejudicial ao desempenho do catalisador comercial, principalmente para situações drásticas como o envelhecimento realizado a 1200C em condições oxidantes

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.

Modelo de Ginzburg-Landau a partir da teoria de campos a temperatura finita

Neste trabalho, utilizamos o formalismo de teorias quânticas de campos a temperatura finita, tal como desenvolvidas por Matsubara, aplicado a uma hamiltoniana de N campos escalares com autointeração quártica a N grande. Obtém-se uma expressão, na primeira aproximação quântica, para o coeficiente do termo quadrático da hamiltoniana ("massa quadrada"), renormalizado, como função da temperatura. A partir dela, estudamos o processo de quebra espontânea de simetria. Por outro lado, a mesma hamiltoniana é conhecida como modelo de Ginzburg-Landau na literatura de matéria condensada, e que permite o estudo de transições de fase em materiais ferromagnéticos. A temperatura é introduzida através do termo quadrático na hamiltoniana, de forma linear: é proporcional à diferença entre a variável de temperatura e a temperatura crítica. Tal modelo, porém, possui validade apenas na regi~ao de temperaturas próximas à criticalidade. Como resultado de nossos cálculos na teoria de campos a temperatura finita, observamos que, numa faixa de valores em torno da temperatura crítica, a massa quadrática pode ser aproximada por uma relação linear em relação à variável de temperatura. Isso evidencia a compatibilidade da abordagem de Ginzburg-Landau, na vizinhança da criticalidade, com respeito ao formalismo de campos a temperatura finita. Discutimos também os efeitos causados pela presença de um potencial químico no sistema.

Structural tunability and switchable exciton emission in inorganic-organic hybrids with mixed halides

Room-temperature tunable excitonic photoluminescence is demonstrated in alloy-tuned layered Inorganic-Organic (IO) hybrids, (C12H 25NH3)2PbI4(1-y)Br4y (y = 0 to 1). These perovskite IO hybrids adopt structures with alternating stacks of low-dimensional inorganic and organic layers, considered to be naturally self-assembled multiple quantum wells. These systems resemble stacked monolayer 2D semiconductors since no interlayer coupling exists. Thin films of IO hybrids exhibit sharp and strong photoluminescence (PL) at room-temperature due to stable excitons formed within the low-dimensional inorganic layers. Systematic variation in the observed exciton PL from 510 nm to 350 nm as the alloy composition is changed, is attributed to the structural readjustment of crystal packing upon increase of the Br content in the Pb-I inorganic network. The energy separation between exciton absorption and PL is attributed to the modified exciton density of states and diffusion of excitons from relatively higher energy states corresponding to bromine rich sites towards the lower energy iodine sites. Apart from compositional fluctuations, these excitons show remarkable reversible flips at temperature-induced phase transitions. All the results are successfully correlated with thermal and structural studies. Such structural engineering flexibility in these hybrids allows selective tuning of desirable exciton properties within suitable operating temperature ranges. Such wide-range PL tunability and reversible exciton switching in these novel IO hybrids paves the way to potential applications in new generation of optoelectronic devices. © 2013 AIP Publishing LLC.

Quantum critical phenomena in the XY spin chain with the Dzyaloshinski-Moriya interaction (Retracted article. See vol 80, artn 019903, 2009)

We study the effects of the Dzyaloshinski-Moriya (DM) anisotropic interaction on the ground-state properties of the Heisenberg XY spin chain by means of the fidelity susceptibility, order parameter, and entanglement entropy. Our results show that the DM interaction could influence the distribution of the regions of quantum phase transitions and cause different critical regions in the XY spin model. Meanwhile, the DM interaction has effective influence on the degree of entanglement of the system and could be used to increase the entanglement of the spin system.

Isospin dependence of the nuclear equation of state near the critical point

We discuss experimental evidence for a nuclear phase transition driven by the different concentrations of neutrons to protons. Different ratios of the neutron to proton concentrations lead to different critical points for the phase transition. This is analogous to the phase transitions occurring in He-4-He-3 liquid mixtures. We present experimental results that reveal the N/A (or Z/A) dependence of the phase transition and discuss possible implications of these observations in terms of the Landau free energy description of critical phenomena.

Calorimetric study on two biphenyl liquid crystals

The molar heat capacities of the two biphenyl liquid crystals, 3BmFF and 3BmFFXF3, with a purity of 99.7 mol% have been precisely measured by a fully automated precision adiabatic calorimeter in the temperature range between T = 80 and 350 K. Nematic phase-liquid phase transitions were found between T = 297 K and 300 K with a peak temperature of T-peak = (298.071 +/- 0.089) K for 3BmFF, and between T = 316 and 319 K with a peak temperature of T-peak = (315.543 +/- 0.043) K for 3BmFFXF3. The molar enthalpy (Delta(trs)H(m)) and entropy (Delta(trs)S(m)) corresponding to these phase transitions have been determined by means of the analysis of the heat capacity curves, which are (15.261 +/- 0.023) U mol(-1) and (51.202 +/- 0.076) J K-1 mol(-1) for 3BmFF, (31.624 +/- 0.066) kJ mol(-1) and (100.249 +/- 0.212) J K-1 mol(-1) for 3BmFFXF3, respectively. The real melting points (TI) and the ideal melting points (TO) with no impurities of the two compounds have been obtained from the fractional melting method to be (298.056 +/- 0.018) K and (298.165 +/- 0.038) K for 3BmFF, (315.585 +/- 0.043) K and (315.661 +/- 0.044) K for 3BmFFXF3, respectively. In addition, the transitions of these two biphenyl liquid crystals from nematic phase to liquid phase have further been investigated by differential scanning calorimeter (DSC) technique; the repeatability and reliability for these phase transitions were verified. (C) 2004 Elsevier B.V. All rights reserved.

Low-temperature heat capacities and derived thermodynamic functions of cyclohexane

The low-temperature heat capacities of cyclohexane were measured in the temperature range from 78 to 350 K by means of an automatic adiabatic calorimeter equipped with a new sample container adapted to measure heat capacities of liquids. The sample container was described in detail. The performance of this calorimetric apparatus was evaluated by heat capacity measurements on water. The deviations of experimental heat capacities from the corresponding smoothed values lie within +/-0.3%, while the inaccuracy is within +/-0.4%, compared with the reference data in the whole experimental temperature range. Two kinds of phase transitions were found at 186.065 and 279.684 K corresponding solid-solid and solid-liquid phase transitions, respectively. The entropy and enthalpy of the phase transition, as well as the thermodynamic functions {H-(T)- H-298.15 K} and {S-(T)-S-298.15 K}, were derived from the heat capacity data. The mass fraction purity of cyclohexane sample used in the present calorimetric study was determined to be 99.9965% by fraction melting approach.

Thermodynamic investigation of the azeotropic mixture composed of water and benzene

The molar heat capacity of the azeotropic mixture composed of water and benzene was measured by an adiabatic calorimeter in the temperature range from 80 to 320 K. The phase transitions took place in the temperature range from 265.409 to 275.165 K and 275.165 to 279.399 K. The phase transition temperatures were determined to be 272.945 and 278.339 K, which were corresponding to the solid-liquid phase transitions of water and benzene, respectively. The thermodynamic functions and the excess thermodynamic functions of the mixture relative to standard temperature 298.15 K were derived from the relationships of the thermodynamic functions and the function of the measured heat capacity with respect to temperature.