Plane waves in noncommutative fluids

We study the dynamics of the noncommutative fluid in the Snyder space perturbatively at the first order in powers of the noncommutative parameter. The linearized noncommutative fluid dynamics is described by a system of coupled linear partial differential equations in which the variables are the fluid density and the fluid potentials. We show that these equations admit a set of solutions that are monochromatic plane waves for the fluid density and two of the potentials and a linear function for the third potential. The energy-momentum tensor of the plane waves is calculated. © 2013 Elsevier B.V.

Dynamical properties for an ensemble of classical particles moving in a driven potential well with different time perturbation

We consider dynamical properties for an ensemble of classical particles confined to an infinite box of potential and containing a time-dependent potential well described by different nonlinear functions. For smooth functions, the phase space contains chaotic trajectories, periodic islands and invariant spanning curves preventing the unlimited particle diffusion along the energy axis. Average properties of the chaotic sea are characterised as a function of the control parameters and exponents describing their behaviour show no dependence on the perturbation functions. Given invariant spanning curves are present in the phase space, a sticky region was observed and show to modify locally the diffusion of the particles. © 2013 Elsevier B.V.

Estudo de propriedades anelásticas de MgB2

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Effect of argon ion bombardment on amorphous silicon carbonitride films

Amorphous silicon carbonitride (a-SiCN:H) films were synthesized by radiofrequency (RF) Plasma Enhanced Vapor Chemical Deposition (PECVD) using hexamethyldisilazane (HMDSN) as precursor compound. Then, the films were post-treated by Plasma Immersion Ion Implantation (PIII) in argon atmosphere from 15 to 60 min The hardness of the film enhanced after ion implantation, and the sample treated at 45 min process showed hardness greater than sixfold that of the untreated sample. This result is explained by the crosslinking and densification of the structure Films were exposed to oxygen plasma for determining of the etching rate. It decreased monotonically from 33 angstrom/min to 19 angstrom/min for the range of process time, confirming structural alterations. Hydrophobic character of the a-SiCN:H films were modified immediately after ion bombardment, due to incorporation of polar groups. However, the high wettability of the films acquired by the ion implantation was diminished after aging in air. Therefore, argon PIII made a-SiCN.H films mechanically more resistant and altered their hydrophobic character.

Investigation of the conduction processes in PZT-based multiferroics: Analysis from Jonscher's formalism

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Hopping-tunneling model to describe electric charge injection at metal/organic semiconductor heterojunctions

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

Future e(+)e(-) colliders' sensitivity to Hb(b)over-bar coupling and CP violation

A complete analysis of the sensitivity to new Hbb̄ couplings from the process e+e- → bb̄vv̄ at the next generation of linear colliders was performed. These new couplings were predicted by many extensions of the Standard Model. The results are comparable to the study performed previously where a global fit analysis for L=500 fb-1 and √s=500 GeV resulted in a relative accuracy of 2.2% in the gHbb Yukawa coupling.

Investigação das propriedades de transporte da fase ferroelétrica de Mott-Hubbard em condutores moleculares

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Two-Photon Cooperative Absorption in Colliding Cold Na Atoms

Two-photon cooperative absorption is common in solid-state physics. In a sample of trapped cold atoms, this effect may open up new possibilities for the study of nonlinear effects. The experiment described herein starts with two colliding Na atoms in the S hyperfine ground state. The pair absorb two photons, resulting in both a P-1/2 and a P-3/2 atom. This excitation is observed by ionization using an external light source. A simple model that considers only dipole-dipole interactions between the atoms allows us to understand the basic features observed in the experimental results. Both the pair of generated atoms and the photons originating from their decay are correlated and may have interesting applications that remain to be explored.

Annealed Ising model on hierarchical structures: a transfer matrix approach.

Spin systems in the presence of disorder are described by two sets of degrees of freedom, associated with orientational (spin) and disorder variables, which may be characterized by two distinct relaxation times. Disordered spin models have been mostly investigated in the quenched regime, which is the usual situation in solid state physics, and in which the relaxation time of the disorder variables is much larger than the typical measurement times. In this quenched regime, disorder variables are fixed, and only the orientational variables are duly thermalized. Recent studies in the context of lattice statistical models for the phase diagrams of nematic liquid-crystalline systems have stimulated the interest of going beyond the quenched regime. The phase diagrams predicted by these calculations for a simple Maier-Saupe model turn out to be qualitative different from the quenched case if the two sets of degrees of freedom are allowed to reach thermal equilibrium during the experimental time, which is known as the fully annealed regime. In this work, we develop a transfer matrix formalism to investigate annealed disordered Ising models on two hierarchical structures, the diamond hierarchical lattice (DHL) and the Apollonian network (AN). The calculations follow the same steps used for the analysis of simple uniform systems, which amounts to deriving proper recurrence maps for the thermodynamic and magnetic variables in terms of the generations of the construction of the hierarchical structures. In this context, we may consider different kinds of disorder, and different types of ferromagnetic and anti-ferromagnetic interactions. In the present work, we analyze the effects of dilution, which are produced by the removal of some magnetic ions. The system is treated in a “grand canonical" ensemble. The introduction of two extra fields, related to the concentration of two different types of particles, leads to higher-rank transfer matrices as compared with the formalism for the usual uniform models. Preliminary calculations on a DHL indicate that there is a phase transition for a wide range of dilution concentrations. Ising spin systems on the AN are known to be ferromagnetically ordered at all temperatures; in the presence of dilution, however, there are indications of a disordered (paramagnetic) phase at low concentrations of magnetic ions.

Probing strongly correlated states of ultracold atoms in optical lattices

This thesis describes experiments which investigate ultracold atom ensembles in an optical lattice. Such quantum gases are powerful models for solid state physics. Several novel methods are demonstrated that probe the special properties of strongly correlated states in lattice potentials. Of these, quantum noise spectroscopy reveals spatial correlations in such states, which are hidden when using the usual methods of probing atomic gases. Another spectroscopic technique makes it possible to demonstrate the existence of a shell structure of regions with constant densities. Such coexisting phases separated by sharp boundaries had been theoretically predicted for the Mott insulating state. The tunneling processes in the optical lattice in the strongly correlated regime are probed by preparing the ensemble in an optical superlattice potential. This allows the time-resolved observation of the tunneling dynamics, and makes it possible to directly identify correlated tunneling processes.

Phasenverhalten, Kristallisation und Morphologie ladungsstabilisierter kolloidaler Mischungen

Die vorliegende Arbeit möchte die Anwendbarkeit ladungsstabilisierter kolloidaler Systeme als Modellsysteme für fundamentale Fragen der Festkörperphysik und Thermodynamik auf binäre Mischungen erweitern. In diesem Kontext untersucht sie das Phasenverhalten und mit ihm im Zusammenhang stehende Eigenschaften von binären Mischungen ladungsstabilisierter, sphärischer kolloidaler Partikel in wässriger Suspension. Da das Verhalten hartkugelähnlicher Systeme durch hohe Fremdionenkonzentrationen bereits gut bekannt ist, konzentriert sich diese Arbeit auf sehr langreichweitig repulsive Systeme unter deionisierten Bedingungen. Neben etablierten Methoden der Mikroskopie und statischer Lichtstreuung zur Phasendiagrammsbestimmung wird auch die Beobachtung der zeitabhängigen Entwicklung des Schermoduls verwendet, um eine langsame Erstarrungskinetik zu studieren. Es werden insbesondere Mischungen aus Komponenten unterschiedlicher Größe und Ladung der Größenverhältnisse 0,9, 0,82, 0,57, 0,39 und 0,37 untersucht. Diese zeigen in dieser Reihenfolge Phasendiagramme mit spindelförmigem fluid/kristallinen Koexistenzbereich wie auch azeotrope und eutektische Phasendiagramme. Die Strukturuntersuchungen aus der statischen Lichtstreuung stehen in praktisch allen Fällen im Einklang mit ungeordneten bcc- Substitutionskristallen, was über Modelle zu Schermodulmessungen bestätigt wird. Für das spindelförmige System wird ein überraschend weiter Koexistenzbereich beobachtet, wie er nicht von der Theorie erwartet wird. Die Lage, aber nicht die Form des Solidus stimmt quantitativ mit Simulationsvorhersagen zu einkomponentigen Systemen überein. Für das eutektische System bei einem Radienverhältnis von 0,57 wird der Einfluss der Schwerkraft auf das Phasenverhalten und die Erstarrungskinetik untersucht. Die der Kristallisation der kleineren Majoritätskomponente vorgelagerte gravitativ unterstützte Entmischung begünstigt hier die Verfestigung. Beobachtet werden Morphologien, die aus anderen Systemen bekannt sind (Facetten, Dendriten), wie auch erstmals eine kollumnare eutektische Morphologie. Aus den Ergebnissen wird der erste umfassende Überblick über das Phasenverhalten deionisierter Mischungen ladungsstabilisierter, sphärischer Partikel erstellt, die eine Diskussion der Daten anderer Autoren und unserer Gruppe über fluid-fluider Phasenseparation und einem System mit oberem azeotropen Punkt mit einschließt. Die meisten metallspezifischen Phasendiagrammtypen können mit ladungsstabilisierten kolloidalen Partikeln reproduziert werden. Die langreichweitig wechselwirkenden Partikel zeigt eine wesentlich verbesserte substitutionelle Mischbarkeit im Vergleich mit Hartkugel- und Metallsystemen. Das Größenverhältnis der sphärischen Partikel nimmt dabei die bestimmende Rolle für den Phasendiagrammtyp ein.

Origin of the spin Seebeck effect

Der Spin Seebeck Effekt repräsentiert einen neuartigen Spin kalorischen Effekt mit vorteilhaften und aussichtsreichen Eigenschaften für Anwendungen in den Gebieten der Spintronik und Thermoelektrik.rnIn dieser Arbeit präsentieren wir eine umfangreiche Untersuchung des Spin Seebeck Effekts in isolierenden, magnetischen Granaten und geben Antworten zum kontrovers diskutierten Ursprung des Effekts. Um dieses Ziel zu erreichen, haben wir die Abhängigkeit des Spin Seebeck Effekts von der Dicke des Ferromagneten, der Temperatur, der Stärke des magnetisches Feldes, der Grenzflächen und des Detektormaterials, sowie Kombinationen dieser Parameter gemessen. Im Zuge dessen haben wir das Wachstum der untersuchten magnetischen Granate optimiert und eine umfassende Analyse der strukturellen und magnetischen Parameter durchgeführt, um Einflüsse der Probenqualität auszuschließen. Des Weiteren zeigte eine Untersuchung des magnetoresistiven Effekts, welcher als mögliche Ursache des Effekts galt, in Kombination mit einer Studie des Messaufbaus, dass parasitäre Einflüsse auf das Messergebnis ausgeschlossen werden können. Unsere Ergebnisse zeigen, dass der Spin Seebeck Effekt mit zunehmender Dicke des Ferromagneten eine Sättigung des Signals aufweist. Diese hängt zudem von der Temperatur ab, da mit abnehmender Temperatur die Sättigung erst bei dickeren Filmen auftritt. Außerdem fanden unsere Messungen ein Maximum des Spin Seebeck Effekts für Temperaturen unterhalb der Raumtemperatur, welcher sowohl von der Dicke des Materials als auch der Magnetfeldstärke und dem Detektormaterial beeinflusst wird. In Messungen bei hohen magnetischen Feldstärken beobachteten wir eine Unterdrückung des Messsignals, dessen Ursache mithilfe von Simulationen auf den magnonischen Ursprung des Spin Seebeck Effekts zurückgeführt werden kann. Dies unterstreicht, dass der Effekt auf vom Ferromagneten emittierten Magnonen basiert. Im letzten Abschnitt dieser Arbeit präsentieren wir Messungen in einem bislang nicht untersuchten ferrimagnetischen Material, welche zwei Vorzeichenwechsel des Spin Seebeck Effekts als Funktion der Temperatur aufzeigen. Dieses bisher unbekannte Signalverhalten betont, dass der Effekt aus einem komplexen Zusammenspiel der magnonischen Moden resultiert und zusätzlich vom Detektormaterial abhängt.rnSomit tragen unsere Ergebnisse und Beobachtungen im hohen Maße zur Beantwortung der Frage nach dem Ursprungs des Spin Seebeck Effekts bei und zeigen neuartige bisher nicht beobachtete Effekte, welche ein neues Kapitel für das Gebiet der Spin Kaloritronik eröffnen.

Dielectric relaxation in biological materials

The study of dielectric properties concerns storage and dissipation of electric and magnetic energy in materials. Dielectrics are important in order to explain various phenomena in Solid-State Physics and in Physics of Biological Materials. Indeed, during the last two centuries, many scientists have tried to explain and model the dielectric relaxation. Starting from the Kohlrausch model and passing through the ideal Debye one, they arrived at more com- plex models that try to explain the experimentally observed distributions of relaxation times, including the classical (Cole-Cole, Davidson-Cole and Havriliak-Negami) and the more recent ones (Hilfer, Jonscher, Weron, etc.). The purpose of this thesis is to discuss a variety of models carrying out the analysis both in the frequency and in the time domain. Particular attention is devoted to the three classical models, that are studied using a transcendental function known as Mittag-Leffler function. We highlight that one of the most important properties of this function, its complete monotonicity, is an essential property for the physical acceptability and realizability of the models. Lo studio delle proprietà dielettriche riguarda l’immagazzinamento e la dissipazione di energia elettrica e magnetica nei materiali. I dielettrici sono importanti al fine di spiegare vari fenomeni nell’ambito della Fisica dello Stato Solido e della Fisica dei Materiali Biologici. Infatti, durante i due secoli passati, molti scienziati hanno tentato di spiegare e modellizzare il rilassamento dielettrico. A partire dal modello di Kohlrausch e passando attraverso quello ideale di Debye, sono giunti a modelli più complessi che tentano di spiegare la distribuzione osservata sperimentalmente di tempi di rilassamento, tra i quali modelli abbiamo quelli classici (Cole-Cole, Davidson-Cole e Havriliak-Negami) e quelli più recenti (Hilfer, Jonscher, Weron, etc.). L’obiettivo di questa tesi è discutere vari modelli, conducendo l’analisi sia nel dominio delle frequenze sia in quello dei tempi. Particolare attenzione è rivolta ai tre modelli classici, i quali sono studiati utilizzando una funzione trascendente nota come funzione di Mittag-Leffler. Evidenziamo come una delle più importanti proprietà di questa funzione, la sua completa monotonia, è una proprietà essenziale per l’accettabilità fisica e la realizzabilità dei modelli.