Plasma confinement in tokamaks with robust torus

We present a non-linear symplectic map that describes the alterations of the magnetic field lines inside the tokamak plasma due to the presence of a robust torus (RT) at the plasma edge. This RT prevents the magnetic field lines from reaching the tokamak wall and reduces, in its vicinity, the islands and invariant curve destruction due to resonant perturbations. The map describes the equilibrium magnetic field lines perturbed by resonances created by ergodic magnetic limiters (EMLs). We present the results obtained for twist and non-twist mappings derived for monotonic and non-monotonic plasma current density radial profiles, respectively. Our results indicate that the RT implementation would decrease the field line transport at the tokamak plasma edge. © 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.

Field-induced length changes in the spin-liquid candidate κ-(BEDT-TTF) 2Cu 2(CN) 3

Measurements of the coefficient of thermal expansion on the spin-liquid candidate κ-(BEDT-TTF) 2Cu 2(CN) 3 have revealed distinct and strongly anisotropic lattice effects around 6 K - a possible spin liquid instability. In order to study the effects of a magnetic field on the low-temperature spin-liquid state, dilatometric measurements have been conducted both as a function of temperature at B = const. and as a function of field at T = const. While the 6 K anomaly is found to be insensitive to magnetic fields B ≤ 10 T, the maximum field applied, surprisingly strong B -induced effects are observed for magnetic fields applied along the in-plane b-axis. Above a threshold field of 0.5 T < B c ≤ 1 T, a jump-like anomaly is observed in the b-axis lattice parameter. This anomaly, which is located at 8.7 K at B = 1 T, grows in size and shifts to lower temperatures with increasing the magnetic field. Although the anomaly bears resemblance to a first-order phase transition, the lack of hysteresis suggests otherwise. © 2012 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim.

Magnetothermal instabilities in magnetized anisotropic plasmas

Using the 16-moment transport equations for an ideal anisotropic collisionless plasma we analyze the influence of pressure anisotropy on the magnetothermal (MTI) and heat-flux-driven buoyancy (HBI) instabilities. We calculate the dispersion relation and the growth rates for these instabilities in the presence of a background heat flux and for configurations with static pressure anisotropy, finding that when the frequency at which heat conduction acts is much larger than any other frequency in the system (i.e. weak magnetic field) the pressure anisotropy has no effect on the MTI/HBI, provided the degree of anisotropy is small. In contrast, when this ordering of timescales does not apply the instability criteria depend on pressure anisotropy.

DBI equations and holographic dc conductivity

We provide a simple method for writing the Dirac-Born-Infeld equations of a Dp-brane in an arbitrary static background whose metric depends only on the holographic radial coordinate z. Using this method we revisit the Karch-O'Bannon procedure to calculate the dc conductivity in the presence of constant electric and magnetic fields for backgrounds where the boundary is four- or three-dimensional and satisfies homogeneity and isotropy. We find a frame-independent expression for the dc conductivity tensor. For particular backgrounds we recover previous results on holographic metals and strange metals. © 2013 American Physical Society.

Morphology of flux avalanches in patterned superconducting films

It is well known that under certain circumstances, magnetic fields applied perpendicularly to the plane of superconducting films can trigger flux avalanches. In such cases, the penetration has a tree-like profile. However, in samples where a regular array of antidots, ADs, is present, the avalanches follow the rows of ADs as if they were guiding lines for the abrupt penetration. In this work, we used the magnetooptical imaging technique to study the morphology of flux avalanches in two Nb films with a square lattice of square ADs, each one with a different lateral size, and a plain film for reference. We show that the morphology of the flux avalanches is greatly influenced by the size of the interstitial region. © 2012 Springer Science+Business Media, LLC.

Sonochemical synthesis and magnetism in co-doped ZnO nanoparticles

The understanding and control of ferromagnetism in diluted magnetic semiconducting oxides (DMO) is a special challenge in solid-state physics and materials science due to its impact in magneto-optical devices and spintronics. Several studies and mechanisms have been proposed to explain intrinsic ferromagnetism in DMO compounds since the theoretical prediction of room-temperature ferromagnetism. However, genuine and intrinsic ferromagnetism in 3d-transition metal-doped n-type ZnO semiconductors is still a controversial issue. Furthermore, for DMO nanoparticles, some special physical and chemical effects may also play a role. In this contribution, structural and magnetic properties of sonochemically prepared cobalt-doped ZnO nanoparticles were investigated. A set of ZnO samples was prepared varying cobalt molar concentration and time of ultrasonic exposure. The obtained results showed that single phase samples can be obtained by the sonochemical method. However, cobalt nanoclusters can be detected depending on synthesis conditions. Magnetic measurements indicated a possible ferromagnetic response, associated to defects and cobalt substitutions at the zinc site by cobalt. However, ferromagnetism is depleted at higher magnetic fields. Also, an antiferromagnetic response is detected due to cobalt oxide cluster at high cobalt molar concentrations. © 2012 Springer Science+Business Media, LLC.

Theoretical and experimental study of the excitonic binding energy in GaAs/AlGaAs single and coupled double quantum wells

This paper discusses the theoretical and experimental results obtained for the excitonic binding energy (Eb) in a set of single and coupled double quantum wells (SQWs and CDQWs) of GaAs/AlGaAs with different Al concentrations (Al%) and inter-well barrier thicknesses. To obtain the theoretical Eb the method proposed by Mathieu, Lefebvre and Christol (MLC) was used, which is based on the idea of fractional-dimension space, together with the approach proposed by Zhao et al., which extends the MLC method for application in CDQWs. Through magnetophotoluminescence (MPL) measurements performed at 4 K with magnetic fields ranging from 0 T to 12 T, the diamagnetic shift curves were plotted and adjusted using two expressions: one appropriate to fit the curve in the range of low intensity fields and another for the range of high intensity fields, providing the experimental Eb values. The effects of increasing the Al% and the inter-well barrier thickness on E b are discussed. The Eb reduction when going from the SQW to the CDQW with 5 Å inter-well barrier is clearly observed experimentally for 35% Al concentration and this trend can be noticed even for concentrations as low as 25% and 15%, although the Eb variations in these latter cases are within the error bars. As the Zhao's approach is unable to describe this effect, the wave functions and the probability densities for electrons and holes were calculated, allowing us to explain this effect as being due to a decrease in the spatial superposition of the wave functions caused by the thin inter-well barrier. © 2013 Elsevier B.V.

Hot Brownian carriers in the Langevin picture: Application to a simple model for the Gunn effect in GaAs

We consider a charged Brownian gas under the influence of external, static and uniform electric and magnetic fields, immersed in a uniform bath temperature. We obtain the solution for the associated Langevin equation, and thereafter the evolution of the nonequilibrium temperature towards a nonequilibrium (hot) steady state. We apply our results to a simple yet relevant Brownian model for carrier transport in GaAs. We obtain a negative differential conductivity regime (Gunn effect) and discuss and compare our results with the experimental results. © 2013.

Investigação comparativa das propriedades estruturais do diboreto de magnésio dopado com compostos de carbono

Pós-graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais - FC

Estudo das propriedades supercondutoras e da microestrutura do supercondutor Mg'B IND. 2' puro e dopado com compostos de carbono

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Posição e densidade dos zeros de Yang-Lee do modelo de Blume-Emery-Griffiths unidimensional sobre anéis conexos e desconexos

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Investigando o efeito de campos elétrico e magnético em um sistema dissipativo pulsante

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

Estudo de síntese e caracterização em sistemas magnéticos de estrutura do tipo espinélio: NiMn2O4 e CoMn2O4

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Ressonância paramagnética eletrônica (RPE) aplicada em semicondutores orgânicos

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Influência de estruturas geológicas bidimensionais no campo geoeletromagnético na presença do eletrojato equatorial

A Terra atua como um grande magneto esférico, cujo campo assemelha-se àquele gerado por um dipolo magnético. Este campo apresenta mudanças de intensidade que variam com a localização e a hora local. A parte principal do campo geomagnético se origina no interior da Terra através de processos eletromagnéticos. Extensivos estudos mostraram ainda que existem contribuições de origem externa ao planeta, principalmente de origem solar. Dentre estas fontes há anomalias do campo magnético que surgem a partir de um aumento diurno da corrente elétrica em uma estreita faixa da ionosfera, de direção leste-oeste, centrada no equador magnético e denominada Eletrojato Equatorial (EEJ). Ocasionalmente estas correntes podem apresentar reversões de fluxo, sendo denominadas Contra-Eletrojato (CEJ). Vários autores têm estudado os efeitos do EEJ e CEJ sobre as observações geoeletromagnéticas. Eles estão interessados no efeito combinado do EEJ e estruturas geológicas condutivas 1-D e 2-D. Nestes trabalhos a estrutura 2-D sempre se apresentava paralela ao eletrojato, o que é uma hipótese bastante restritiva ao se modelar ambientes geológicos mais realistas, em que corpos bidimensionais podem ter qualquer strike em relação ao EEJ. Neste trabalho apresentamos a solução deste problema sem esta restrição. Assim, mostramos os campos geoeletromagnéticos devidos a estruturas bidimensionais que possuam strike oblíquo em relação ao EEJ, através de perfis dos campos elétrico e magnéticos calculados na superfície e formando direção arbitrária à heterogeneidade condutiva 2-D. Com esta resposta avaliamos ainda qual a influência que estruturas bidimensionais exercem sobre a resposta magnetotelúrica, sob influência do Eletrojato Equatorial. Durante o desenvolvimento deste trabalho, utilizamos o método de elementos finitos, tendo por fonte eletromagnética o EEJ e o CEJ, que por sua vez foram representados por uma combinação de distribuições gaussianas de densidade de corrente. Estas fontes foram decompostas nas direções paralela e perpendicular à estrutura 2-D, resultando nos modos de propagação TE₁ e TE₂ e TM acoplados, respectivamente. Resolvemos o modo acoplado aplicando uma Transformada de Fourier nas equações de Maxwell e uma Transformada Inversa de Fourier na solução encontrada. De acordo com os experimentos numéricos realizados em um modelo interpretativo da Anomalia Condutiva da Bacia do Parnaíba, formado por uma enorme estrutura de 3000 ohm-m dentro de um corpo externo condutivo (1 ohm-m), concluímos que a presença do CEJ causa uma inversão na anomalia, se compararmos com o resultado do EEJ. Concluímos também que para as frequências mais altas as componentes do campo elétrico apresentam menor influência da parte interna do corpo 2-D do que da parte externa. Já para frequências mais baixas este comportamento se observa com as componentes do campo magnético. Com relação à frequência, vimos os efeitos do “skin-depth”, principalmente nas respostas magnéticas. Além disso, quando a estrutura 2-D está paralela ao eletrojato, o campo elétrico é insensível à estrutura interna do modelo para todos os valores de frequência utilizados. Com respeito ao ângulo θ_h entre a heterogeneidade e a fonte, vimos que o modo TM se manifesta naturalmente quando θ_h é diferente de 0°. Neste caso, o modo TE é composto por uma parte devido à componente da fonte paralela à heterogeneidade e a outra devido à componente da fonte perpendicular, que é acoplada ao modo TM. Assim, os campos calculados têm relação direta com o valor de θ_h. Analisando a influência do ângulo entre a direção do perfil dos campos e o strike da heterogeneidade verificamos que, à medida que θ_h se aproxima de 90°, os campos primários tornam-se variáveis para valores de θ_p diferentes de 90°. Estas variações causam uma assimetria na anomalia e dão uma idéia da inclinação da direção do perfil em relação aos corpos. Finalmente, concluímos que uma das influências que a distância entre o centro do EEJ e o centro da estrutura 2-D, causa sobre as componentes dos campos está relacionado às correntes reversas do EEJ e CEJ, pois a 500 km do centro da fonte estas correntes têm máxima intensidade. No entanto, com o aumento da distância, as anomalias diminuem de intensidade. Nas sondagens MT, nós também usamos o EEJ e o CEJ como fonte primária e comparamos nossos resultados com a resposta da onda plana. Deste modo observamos que as componentes do campo geoeletromagnético, usadas para calcular a impedância, têm influência do fator de acoplamento entre os modos TE₂ e TM. Além disso, esta influência se torna maior em meios resistivos e nas frequências mais baixas. No entanto, o fator de acoplamento não afeta os dados magnetotelúricos em frequências maiores de 10^-2 Hz. Para frequências da ordem de 10^-4 Hz os dados MT apresentam duas fontes de perturbação: a primeira e mais evidente é devido à presença fonte 2-D (EEJ e CEJ), que viola a hipótese da onda plana no método MT; e a segunda é causada pelo acoplamento entre os modos TE₂ e TM, pois quando a estrutura bidimensional está obliqua à fonte 2-D temos correntes elétricas adicionais ao longo da heterogeneidade. Concluimos assim, que o strike de uma grande estrutura condutiva bidimensional relativamente à direção do EEJ ou CEJ tem de fato influência sobre o campo geomagnético. Por outro lado, para estudos magnetotelúricos rasos (frequências maiores de 10^-3 Hz) o efeito do ângulo entre a estrutura geológica 2-D e a direção do EEJ não é tão importante. Contudo, em estudos de litosfera frequências menores de 10^-3 Hz) o acoplamento entre os modos TE₂ e TM não pode ser ignorado.