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Agradecimentos: C.A. Dartora would like to thank the Brazilian agency CNPq for partial financial support through grant number 301848/2017-3 Abstract: Condensed matter provides a fertile ground for the emergence of exotic phenomena. For instance, polymers typically lack long range order and crystalline symmetry, leading to difficulties in establishing a general theory to describe the properties of these materials. They exhibit memory, some extent of self-similarity and non-locality effects, which are better described by fractional calculus. In this letter we demonstrate the emergence of an effective Hamiltonian possessing fractional dispersion taking as the starting point a tight-binding model in which the hopping parameters from next-nearest neighbours cannot be neglected. Our model was applied to describe the Pauli paramagnetism in a system with fractional dispersion, the magnetic susceptibility of vanadyl acetate and the electronic transport as a function of temperature in conductive polymers, displaying good agreement between theory and experimental data CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO - CNPQ Fechado

Agradecimentos: E.C.S. acknowledges support from the CNPq agency under Grant No. 307466/2016-7. P.A.O. acknowledges financial support from FONDECYT under Grant No. 1140571. F.F.F. and E.C.S. acknowledge CAPES agency financial support (No. CAPES PNPD 028/2010) Abstract: In this work, we study the heating process of colloidal ferrofluids by a magnetic field. The heating of the fluid occurs by the magnetic relaxation of the nanoparticles which provide thermal energy for the host liquid. In the limit of small volumes, the relaxation process occurs through the Neel mechanism since the magnetic nanoparticles present superparamagnetic behavior. Within this limit, we have used a microscopic model for the coupling to phonons and external magnetic field in order to model the relaxation mechanism and to obtain an expression for the heating rate of the fluid as a function of microscopic parameters. The analysis allows determining appropriate conditions for an optimal heating rate for ferrofluids based on superparamagnetic nanoparticles CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO - CNPQ COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DE PESSOAL DE NÍVEL SUPERIOR - CAPES Fechado

The semi-infinite XY spin chain with an impurity at the boundary has been chosen as a prototype of interacting many-body systems to test for non-ergodic behavior. The model is exactly solvable in analytic way in the thermodynamic limit, where energy eigenstates and the spectrum are obtained in closed form. In addition of a continuous band, localized states may split off from the continuum, for some values of the impurity parameters. In the next step, after the preparation of an arbitrary non-equilibrium state, we observe the time evolution of the site magnetization. Relaxation properties are described by the long-time behavior, which is estimated using the stationary phase method. Absence of localized states defines an ergodic region in parameter space, where the system relaxes to a homogeneous magnetization. Out of this region, impurity levels split from the band, and localization phenomena may lead to non-ergodicity FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULO - FAPESP Fechado

Agradecimentos: We acknowledge support from São Paulo Research Foundation (FAPESP) through project No. 2011/19298-4. GGC is grateful to Prof. Roberto Lagos for fruitful discussions Abstract: Based on Keldysh non-equilibrium Green function method, we have investigated spin current production in a hybrid T-shaped device, consisting of a central quantum dot connected to the leads and a side dot which only couples to the central dot. The topology of this structure allows for quantum interference of the different paths that go across the device, yielding Fano resonances in the spin dependent transport properties. Correlation effects are taken into account at the central dot and handled within a mean field approximation. Its interplay with the Fano effect is analyzed in the strong coupling regime. Non-vanishing spin currents are only obtained when the leads are ferromagnetic, the current being strongly dependent on the relative orientation of the lead polarizations. We calculate the conductance (spin and charge) by numerically differentiating the current, and a rich structure is obtained as a manifestation of quantum coherence and correlation effects. Increase of the Coulomb interaction produces localization of states at the side dot, largely suppressing Fano resonances. The interaction is also responsible for the negative values of the spin conductance in some regions of the voltage near resonances, effect which is the spin analog of the Esaki tunnel diode. We also analyze control of the currents via gate voltages applied to the dots, possibility which is interesting for practical operations FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULO - FAPESP Aberto

Agradecimentos: P. A. O. acknowledges support from FONDECYT grant No. 1140571 and CONICYT ACT 1204 Abstract: In this paper we study a double-path junction formed by a ferromagnetic and a superconductor lead. The first path connects the superconductor and ferromagnet directly while the second path connects these metals through a quantum dot. The whole system works as an Aharonov-Bohm interferometer allowing the study of the interference between these two paths under the presence of spin imbalance and Andreev bound states. We considered the effect of Fano interference on the electronic transmittance through the quantum dot and observed two regimes of conduction depending on the strength of the direct coupling. For the weak coupling regime, the transmittance presented the usual four resonances due to the Andreev bound states whereas for the strong coupling regime the profile was inverted and resonances became anti-resonances. However, even in the strong coupling regime it was possible to observe a central resonance due to the interference between the Andreev bound states. We have also studied the signatures of Fano interference on the average occupation within the quantum dot. The spin accumulation was analyzed and how it depends on the direct coupling and an external magnetic field applied to the system. The results obtained may be used in a possible experimental implementation of this system in order to probe spin related effects in ferromagnetic superconductor nanostructures Aberto

In this work we extend the so called frozen wave method in order to obtain new diffraction resistant light structures that can be shaped on demand, with possible applications in atom guidance. The resulting beams and the corresponding optical dipole potentials exhibit a strong resistance to diffraction effects and their longitudinal and transverse intensity patterns can be chosen a priori. Besides the theoretical development, we also present the experimental confirmation of our approach, specifically, by generating three different beam profiles using a spatial light modulator that is addressed by a computer-generated hologram. In addition to its many potential applications in atom guiding, the method developed here can also lead to many new developments in optics and photonics in general CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO - CNPQ FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULO - FAPESP Aberto

Agradecimentos: The authors would like to thank the Brazilian agency CNPq for partial financial support. C.A. Dartora acknowledge CNPq for research scholarship through project number 301894/2014-0 Abstract: Usually, charge and spin transport properties in tunnel junctions are studied in the DC bias regime and/or in the adiabatic regime of time-varying magnetic fields. In this letter, the temporal dynamics of charge and spin currents in a tunnel junction induced by pulsed magnetic fields is considered. At low bias voltages, energy and momentum of the conduction electrons are nearly conserved in the tunneling process, leading to the description of the junction as a spin-1/2 fermionic system coupled to time-varying magnetic fields. Under the influence of pulsed magnetic fields, charge and spin current can flow across the tunnel junction, displaying oscillatory behavior, even in the absence of DC bias voltage. A type of spin capacitance function, in close analogy to electric capacitance, is predicted CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO - CNPQ Fechado

Agradecimentos: The authors thank FAPESP (SP-Brazil), CNPq, and CAPES (Brazil), for financial support and NCC/GridUnesp (Brazil) for the computing resources Abstract: Recent experiments on Gd3+ electron-spin resonance (ESR) in the filled skutterudite Ce1-xGdxFe4P12(x approximate to 0.001), at temperatures where the host resistivity manifests a smooth insulator-metal crossover, provide evidence of the underlying Kondo physics associated with this system. At low temperatures (below T approximate to 160 K), Ce1-xGdxFe4P12 behaves as a Kondo insulator with a relatively large hybridization gap, and the Gd3+ ESR spectra display a fine structure with Lorentzian line shape, typical of insulating media. In this work, based on previous experiments performed by the same group, we argue that the electronic gap may be attributed to the large hybridization present in the coherent regime of a Kondo lattice. Moreover, mean-field calculations suggest that the electron-phonon interaction is fundamental at explaining such hybridization. The resulting electronic structure is strongly temperature dependent, and at T* approximate to 160 K the system undergoes an insulator-to-metal transition induced by the withdrawal of 4f electrons from the Fermi volume, the system becoming metallic and nonmagnetic. The Gd3+ ESR fine structure coalesces into a single Dysonian resonance, as in metals. Our simulations suggest that exchange narrowing via the usual Korringa mechanism is not enough to describe the thermal behavior of the Gd3+ ESR spectra in the entire temperature region (4.2-300 K). We propose that the temperature activated fluctuating valence of the Ce ions is the key ingredient that fully describes this unique temperature dependence of the Gd3+ ESR fine structure FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULO - FAPESP CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO - CNPQ COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DE PESSOAL DE NÍVEL SUPERIOR - CAPES Aberto

Agradecimentos: P.O. acknowledges the support of FONDECYT grant 114057, DGIP/USM internal grant 11.14.68 and CONICYT ACT 1204 Abstract: In this work, it is considered a hybrid nanostructure composed by a quantum dot coupled to two ferromagnetic leads and a superconductor lead. It is shown that the zero-bias transmittance for the co-tunneling between the ferromagnetic leads presents Fano anti-resonances due to the destructive interference between the two spin channels mixing by the relative orientation of the magnetizations in the leads. When the superconductor is coupled to the system, electron hole correlations between different spin states lead to a resonance in the place of the dip appearing in the transmittance. Such an effect is accompanied by two Fano anti-resonances explained by a "leakage" of conduction channels from the co-tunneling to the Andreev transport. In the non-equilibrium regime, correlations within the quantum dot introduce a dependence of the resonance condition on the finite bias applied to the ferromagnetic leads. However, it is still possible to observe signatures of the same interference effect in the electrical current Aberto

Agradecimentos: The authors would like to thank the Brazilian agency CNPq for partial financial support. They also thank the anonymous referees for useful comments and suggestions which significantly helped the improvement of the present contribution Abstract: Gauge symmetries have been identified in graphene and associated with specific physical properties. For instance, the U(1) gauge group is related to electrodynamics in (1 + 2)-dimensional [(1 + 2) D] space-time and non-Abelian gauge groups can describe curvature and torsion. Here we demonstrate that the Dirac Lagrangian for massless electrons near the Dirac points is also invariant under the group SU(2) related to local spin rotations, leading to the correct spin-orbit interactions and a rigorous definition for the spin-current density. Furthermore, we computed the charge and spin conductivity within the framework of Kubo linear response theory, using the algebra of relativistic Dirac spinors in (1 + 2) D space-time. The minimal value of electrical conductivity is predicted to be pi q(2)/h, in agreement with typical experimental findings CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO - CNPQ Fechado

Agradecimentos: The authors would like to thank the Brazilian agency CNPq for partial financial support. They also thank the anonymous referees for useful suggestions and discussion Abstract: Supersymmetry is expected to exist in nature at high energies, but must be spontaneously broken at ordinary energy scales. The required energy scale in elementary particle physics is currently inaccessible, but condensed matter could furnish low energy realizations of supersymmetry. In graphene, electrons behave as 'relativistic' massless fermions in 1 + 2 dimensions. Here we propose phenomenologically, assuming that some microscopic parameters can be fine-tuned in graphene, the existence of a supersymmetric Wess-Zumino phase. The supersymmetry breaking leads to a superconductor phase, described by a relativistic Ginzburg-Landau phenomenology CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO - CNPQ Aberto

The electric current and the magnetoresistance effect are studied in a double quantum-dot system, where one of the dots QD(a) is coupled to two ferromagnetic electrodes (F-1; F-2), while the second QD(b) is connected to a superconductor S. For energy scales within the superconductor gap, electric conduction is allowed by Andreev reflection processes. Due to the presence of two ferromagnetic leads, non-local crossed Andreev reflections are possible. We found that the magnetoresistance sign can be changed by tuning the external potential applied to the ferromagnets. In addition, it is possible to control the current of the first ferromagnet (F-1) through the potential applied to the second one (F-2). We have also included intradot interaction and gate voltages at each quantum dot and analyzed their influence through a mean field approximation. The interaction reduces the current amplitudes with respect to the non-interacting case, but the switching effect still remains as a manifestation of quantum coherence, in scales of the order of the superconductor coherence length Aberto

Resonant dynamics of magnetic molecules with spin 1/2 ground state, such as V-15, is theoretically studied. In our model calculation, crystals of this molecular nanomagnet are probed by time-dependent magnetic fields, which continuously invert populations of spin states. If the sample is placed in a resonant cavity, relaxation of excited states, via spin-photon interaction, allows for stimulated emission of radiation in the microwave range at resonance Aberto

Size and surface dynamical effects are investigated in thin superconducting stripes with variable width. We perform numerical simulations of the vortex dynamics, with the inclusion of the surface confining potential and a random distribution of pinning centers. To fully characterize the vortex flow, we calculate the differential resistance, the transverse diffusion coefficient, the structure factor and the intensity of the Bragg peaks, as functions of the transport force. We found that surface effects induce a premature ordering of the flux line lattice, and the system displays plastic and smectic behavior only in a very narrow range of forces COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DE PESSOAL DE NÍVEL SUPERIOR - CAPES FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULO - FAPESP FINANCIADORA DE ESTUDOS E PROJETOS - FINEP Fechado

Orientador: Guillermo Gerardo Cabrera Oyarzun Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo: É estudado, para uma rede quadrada. um modelo de Hubbard de uma. banda estendido, incluindo a repulsão de Coulomb e o hopping correlacionado entre primeiros vizinhos. Utiliza-se a aproximação de Hatree-Fock generalizada para obter soluções supercondutoras com e sem antiferromagnetismo de tipo Néel. Obtém-se uma condição para. os parâmetros da teoria necessária para a existência. de soluções supercondutoras estáveis. A competição entre as repulsões intrasítio e intersítio, modulada. pelo hopping correlacionado, produz uma configuração de emparelhamento "covalente" com emparelhamento intrasítio e intersítio parcial. Nesta aproximação existe uma fase supercondutora não magnética no caso de uma baixa concentração de portadores e uma fase de coexistência. de supercondutividade com antiferromagnetísmo para concentração de portadores mais próxima do caso de banda semi-cheia.. As soluções apresentam uma assimetria entre elétrons e buracos. Também aplica-se uma aproximação para o caso de repulsão Coulombiana intrasítio muito grande, consistente em considerar só os termos lineares nos parâmetros da teoria. Neste caso, não existe solução supercondutora Abstract: We study an extended Hubbard model, for the one band, square lattice case. We include both, the nearest neighbor direct and correlated hopping Coulomb terms. Within a generalized Hartree-Fock scheme we obtain superconductive solutions. Those solutions may be either non magnetic or antiferromagnetic (Néel-like). A necessary condition between parameters of the theory for stable superconductive solutions is obtained. The intra and jntersite Coulomb terms compete, modulated by the correlated hopping term, yielding a "covalent" pairing with partial intra and intersite pairing. For low density carriers, a non magnetic superconductive state is found, and for the nearly half filled band case the superconductive phase coexists with an antiferromagnetic phase. The solutions have broken electron-hole symmetry. For the "large" U case (intrasite Coulomb repulsion) equivalent to a linear approximation within our model, a superconductive state is not found Doutorado Física Doutor em Ciências

Orientador: Guillermo Gerardo Cabrera Oyarzun Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física "Gleb Wataghin" Resumo: Propomos um modelamento fenomenológico baseado na teoria de Landau que descreve o comportamento termodinâmico das ondas de densidade de carga e spin nos planos antiferromagnéticos dos óxidos de alta Tc dopados. Uma das idéias correntes, refor. cada por medidas recentes de espalhamento de neutrons, é que o excesso de cargas introduzido pela dopagem se acumula sobre esses planos, levando ao aparecimento de uma superestrutura de carga não homogênea e incomensurável organizada em faixas. Partindo de argumentos de simetria, encontramos uma transição de comensurabilidade que separa a fase incompressível de baixa temperatura, onde as faixas são bem definidas, da fase de alta incomensurabilidade. O modelamento do problema com um parâmetro de ordem sobre magnetização alternada leva a uma distribuição estática de cargas na forma de multi-sólitons fracamente interagentes, no limiar de baixa temperatura e dopagem. Nessa região do diagrama de fase, as cargas se segregam fortemente na parede de Nèel entre os domínios antiferromagnéticos, formando picos de concentração de carga cuja densidade é praticamente independente da dopagem. Em seguida, introduzimos um segundo parâmetro de ordem diretamente relacionado à concentração de cargas, na fase de alta temperatura. O aumento da temperatura delocaliza a distribuição de impurezas. A solução, neste caso, adquire o aspecto de uma modulação suave e altamente incomensurável, em acordo com as observações experimentais Abstract: We propose a phenomenological model based on the Ginzburg-Landau theory of phase transitions, that describes the thermodynamic behavior of charge and spin density waves present in high-Tc doped antiferromagnets. One of the current ideas, supported by recent neutron scattering measurements, is that doping introduces charge excess that accumulates on the antiferromagnetic Cu - O planes, leading to a nonhomogeneous incommensurable phase of charged stripes. The Landau functional is constructed based on symmetry arguments, and we find a stripe commensurability transition that separates the low temperature incompressible phase from the high incommensurable one. Modeling the problem with a single order parameter for the staggered magnetization, leads to a soliton - like static charge distribution in the regime of low doping and temperature. In this region of the phase diagram, the charge strongly segregates into the Néel walls that appear between antiferromagnetic domains, producing charge density peaks whose amplitude is almost independent on doping concentration. Next, we introduce a second order parameter directly related to the charge distribution in the high temperature phase. By raising the temperature one delocalize this distribution. The solution obtained in this case, describes a highly incommensurable softh modulaton, in agreement with experimental observations Mestrado Física Mestre em Física

Orientador: Guillermo Gerardo Cabrera Oyarzun Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo: Cadeias quânticas finitas do tipo Heisenberg-Ising, com spin s = 1/2 e condições de contorno periódicas, são resolvidas por técnicas numéricas de uma forma exata, diagonalizando o Hamiltoniano com o método de lanczos até tamanhos N = 28 spins. Quantidades físicas interessantes, tais como a energia do estado fundamental, gap de massa, velocidade da onda de spin e funções de correlação são computadas leis de escala para as correções de tamanho são obtidas e comparadas com predições analíticas sugeridas pelo ansatz de Bethe e pela invariância conforme. Os resultados da computação mostram que em toda a região anisotrópica o gap de massa fecha-se exponencialmente com o tamanho. O estado fundamental extrapolado é duplamente degenerado e apresenta ordem de longo alcance com componentes dominantes do tipo Néel. Flutuações quânticas tornam-se mais importantes à medida que a anisotropia é reduzida, levando a um estado fundamental singleto sem ordem de longo alcance para o sistema infinito no ponto isotrópico. Neste regime, os efeitos de tamanho têm correções logarítmicas. Uma mudança no comportamento da velocidade da onda de spin é predito para N ~ 50, bem acima dos tamanhos disponíveis em um típico cálculo de lanczos. Tabelas e gráficos das quantidades computadas são apresentadas juntamente com valores extrapolados usando algoritmos padrões Abstract: Finite Heisenberg-Ising quantum chains, for spin s = 1/2 and periodic boundary conditions, are exactly solved by numerical methods diagonalizing the Hamiltonian using the Lanczos method up to size N = 28 spins. Interesting physical quantities are computed, including the ground state energy, the mass gap, the spin-wave velocity, and correlation functions. Scaling laws with size are obtained and compared with analytical predictions suggested by Bethe ansatz and conformal invariance. Computational results show that the mass gap closes exponentially with size in the whole anisotropic region. The extrapolated ground state is double degenerate, and displays long-range order with dominant components of the Néel type. Quantum fluctuations are enhanced as the anisotropy is reduced, leading to a singlet ground state without long-range order for the infinite system at the isotropic point. In this regime, size effects have logarithmic corrections. A crossover is predicted in the spin-wave velocity behavior at N ~ 50, well above the available sizes in a typical Lanczos calculation. Tables and plots of the computed quantities are presented along with extrapolated values using standard algorithms Doutorado Física Doutor em Ciências

Orientador: Guillermo Gerardo Cabrera Oyarzun Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo: Neste trabalho analisamos o efeito do hopping de buracos sobre o brackground de interações antiferromagnéticas do Modelo 't - J', usando soluções analíticas exatas de pequenos aglomerados, que apesar de sofrerem fortes efeitos de tamanho, revelaram detalhes interessantes sobre a mudança de ordem magnética comumente descrita por tratementos de campo médio. O cluster de 4 sítios com um buraco mostrou 3 comportamentos deiferentes do estado fundamental: Uma fase antiferromagnética para t << J com ondas de carga, onde o buraco parece estar parado, não afetando a ordem magnética da cadeia de Haisenberg; outra para t ~ J que apresenta correlações ferro e antiferromagnéticas, o que pode ser o análogo da fase espiral obtida por campo médio, e finalmente para t >> J, obtivemos fortes correlações ferromagnéticas (spin total máximo) e ausência de ondas de carga, sendo que as flutuações quânticas impedem a saturação do momento magnético. Este comportamento limite caracteriza traços de uma transição metal-isolante a medida que a energia cinética dos buracos compete com as interações antiferromagnéicas Abstract: We study the effect of the hole hopping in a doped antiferromagnet described by 't-J' Model, using exact analytical solutions for small clusters. In spite of the small they reveal interesting details about the magnetic order, which is commonly describes Mean Field treatments. The 4-site cluster with one hole shows different behaviors for ground state: An antiferromagnetic phase t << J, with the presence of charge density waves, where the hole seems to be localized, not affecting the order of the Heisenberg chain; another regime for t ~ J that presents mixed ferro and antiferro correlations, in what may be the analog of the spiral phase obtained in Mean Field solutions; and finally for t >> J, we obtain strong ferromagnetic correlations (maximum spin) and no charge density waves, with quantum fluctuations precluding the saturation of the magnetic moment. This behavior shows traces of a metal-insulator transition as the hole kinetic energy compete with the antiferromagnetic interactions Mestrado Física Mestre em Física

Orientador: Guillermo Gerardo Cabrera Oyarzun Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo: Faz-se uma revisão completa das propriedades e usos do bem conhecido método de Lanczos, dando-se uma visão mais física do processo. Compara-se o método com a teoria de perturbações em mecânica quântica. Para isso a função de prova que inicializa o processo de Lanczos é escolhida como sendo uma autofunção do Hamiltoniano não perturbado, com a idéia de compará-lo com a teoria de perturbações ordinária "a Ia Rayleigh-Schrodinger" .Esta escolha reduz a eficiência potencial do método, porém este converge mais rapidamente que a série de perturbações e funciona inclusive em situações onde esta série diverge Abstract: It is made a complete revision of the properties and uses of well behaved Lanczos method, ascribing to the process a more physical meaning. The method is compared with Quantum Mechanical perturbation theory. Therefore the trial function that initializes the process is chosen as an eigenfunction of the unperturbed hamiltonian, in order to compare it with the ordinary perturbation theory of Rayleigh-Schrodinger. This choice reduces the potential efficiency of the method, however, its convergence occurs faster than the perturbation series and it works indeed in situations where the series diverges Mestrado Física Mestre em Física

Orientador: Guillermo Gerardo Cabrera Oyarzun Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo: Esta dissertação tem como objetivo apresentar um estudo da simetria do parâmetro de ordem em supercondutores ferromagnéticos. Nossa abordagem é inspirada na teoria de Landau para Transições de Fase de Segunda Ordem ou, de maneira mais precisa, na idéia que uma transição de fase de segunda ordem está acompanhada por uma redução na simetria do sistema. A nova fase passa a ser descrita por um subgrupo da fase de alta simetria, implicando consequências para o parâmetro de ordem, que em nosso caso determina a estrutura do gap supercondutor. A recente descoberta da coexistência de supercondutividade e ferromagnetismo revelou o problema da classificação das possíveis simetrias do parâmetro de ordem supercondutor quando o estado normal não possui simetria de reversão temporal. Veremos que o problema é resolvido quando a simetria do estado normal é descrita por grupos magnéticos ( ou co-grupos) e que a classificação dos estados supercondutores deve agora ser feita em termos das co-representações destes grupos Abstract: In this dissertation, we present a study of the order-parameter symmetry in ferromagnetic superconductors. Our approach is inspired on the Landau Theory of Phase Trasition or, more precisely, on the idea that a second order phase transition is a symmetry breaking process where the ordered phase of the system is described by a subgroup of the highly symmetric one, leading to important consequences for the order parameter. In our case, it imposes constraints to the superconducting gap structure. The recent discovery of the coexistence of superconductivity and ferromagnetism brought the problem of the classification of such structures in the situation where time reversal symmetry is broken on the normal state. We argue that this problem is solved when one consider the description of such normal state by magnetic groups (or cogroups) and that the classification of the superconducting states must be done in terms of the corepresentations of such cogroups Mestrado Física da Matéria Condensada Mestre em Física

Orientador: Guillermo Gerardo Cabrera Oyarzun Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo: Neste trabalho, estudamos os efeitos de tamanho no hamiltoniano de Heisenberg-Ising na fase não crítica. Para tanto, utilizamos o ansatz de Bethe para resolver cadeias de spins com até mil sítios. Estudamos o comportamento, com o tamanho da cadeia, do estado fundamental antiferromagnético, do estado do gap de massa e do estado da onda de spin antiferromagnética. Além disso, estudamos o comportamento dos próprios gaps de massa e da onda de spin antiferromagnética. Nossos resultados para sistemas finitos corroboram o trabalho de Vega e Woynarovich para o estado fundamental e para estado do gap de massa. Até o momento, desconhecemos previsões analíticas para o estado da onda de spin. Sendo assim, propomos uma lei de escala para o estado da onda de spin com correções até terceira ordem. Finalmente, discutimos, qualitativamente, o comprimento de correlação da cadeia de Heisenberg-Ising, no limite termodinâmico, com base no comportamento dos sistemas finitos Abstract: In this thesis, we studied the size efects on Heisenberg-Ising's hamiltonian in the non-critical region. In order to do so, we used the Bethe's ansatz to solve spin chains wich have up to one thousand sites. We studied the behaviour , with the chain size, of the ground state, of the mass gap state and of the spin wave state. Besides that, we studied the mass gap and the spin wave gap. Our results, for finite systems, are in agreement with the work of de Vega and Woynarovich for the ground state and for the mass gap state. Up to now, we lack of knowledge about asymptotic expressions for the spin wave state. So far, we propose a scaling law for this state, with corrections of third order. Finally, we discuss, qualitatively, the correlation length for the Heisenberg-Ising chain, in the thermodynamic limit, with the behaviour of finite systems Mestrado Física Mestre em Física

Orientador: Guillermo Gerardo Cabrera Oyarzun Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo: Investigamos os efeitos macroscópicos de ondas das densidade de carga ( CDW) e da supercondutividade em sistemas organizados em planos que exibem quebra da simetria de inversão da rede (o que permitiria o aparecimento de piezoeletricidade), como nos metais de transição dicalcogenados (TMDs). Partindo da teoria de Ginzburg-Landau com dependência temporal a baixas temperaturas, estudamos como as distorções da rede e os modos coletivos de baixa energia da CDW se acoplam ao parâmetro de ordem supercondutor na presença de campos eletromagnéticos. Demonstramos que a supercondutividade e a piezoeletricidade podem coexistir nesses metais singulares. Além disso, este estudo indica a natureza do ponto crítico quântico entre a fase CDW comensurá.vel e a fase de faixas de carga, observado em função da pressão aplicada. Estes resultados são utilizados para fundamentar um modelo microscópico que unifica a supercondutividade às fases de CDW nos TMDs. Baseados na natureza do acoplamento elétron-fônon e na topologia peculiar da superfície de Fermi, propomos que o gap de CDW tem simetria f e quebra a simetria de inversão da rede na fase disorcida. As quase- partículas da teoria são férmions de Dirac definidos pelas exitações elementares da CDW na vizinhaça dos nós da superfície de Fermi, onde o gap da CDW se fecha. O estado supercondutor é formado pela atração entre férmions de Dirac através de fônons virtuais mediados pelo acoplamento piezoelétrico. Segundo esta teoria, as propriedades de transporte e o tempo de meia-vida das excitações de quase-partícula mostram fortes desvios em relação à teoria do líquido de Fermi Abstract: We investigate the macroscopic effects of charge density waves (CDW) and superconductivity in layered superconducting systems with broken lattice inversion symmetry (allowing for piezoelectricity) such as two dimensional (2D) transition metal dichalcogenides (TMD). We work with the low temperature time dependent Ginzburg-Landau theory and study the coupling of lattice distortions and low energy CDW collective modes to the superconducting order parameter in the presence of electromagnetic fields. We show that superconductivity and piezoelectricity can coexist in these singular metals. Furthermore, our study indicates the nature of the quantum phase transition between a commensurate CDW phase and the stripe phase that has been observed as a function of applied pressure. These results are used to support a microscopic unified picture with superconductivity and CDW phases in TMD. Based on the nature of the electron-phonon coupling and Fermi surface topology, we propose a f-wave symmetry CDW gap which breakes the lattice inversion symmetry in the distorted phase. The quasiparticles are Dirac fennions defined by the elementary excitations of the CDW in the vicinity of the Fermi surface nodes, where the CDW gap is zero. The superconducting state has its origin in virtual phonon attraction of the Dirac fermions, mediated by the piezoelectric coupling. According to this theory, the transport properties and the quasiparticles life-time show strong deviations from the Fermi liquid theory Doutorado Física Doutor em Ciências

Orientadores: Roberto Eugenio Lagos Monaco, Guillermo Gerardo Cabrera Oyarzun Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo: O Hamiltoniano do modelo de Anderson para duas impurezas é estudado via um desacoplamento das funções de Green. Neste caso resulta ser equivalente a aproximação de potencial coerente (CPA) que também, neste caso, coincide com a aproximação Hubbard-I. Consideram-se todos os termos de interação impureza-impureza, tanto os denominados termos de um corpo como os de dois corpos. Os parâmetros associados às interações mencionadas acima incluem: repulsão coulombiana intra e intersítio, hopping direto, hopping correlacionado e o termo de troca (exchange). Todos estes são modelados via orbitais atômicos de Slater, e neste caso se considera o modelo mais simples, o caso não degenerado, ou seja, um nível por impureza. Nesta modelagem, incluindo o metal hospedeiro, os parâmetros independentes resultam ser: a constante de hibridização eletrônica impureza-metal, o número de portadores do metal hospedeiro, o vetor de onda de Fermi associado ao mesmo, a largura dos orbitais atômicos das impurezas e a distância impureza-impureza. Para o caso particular de temperatura nula e no regime denominado de banda semicheia (a metade dos níveis das impurezas são preenchidos considerando os valores esperados) são calculadas as densidades espectrais (densidade de estados) associadas às impurezas, as funções de correlações de spin e carga, suscetibilidades magnéticas e de carga, e a energia de correlação associada as impurezas. Os resultados são discutidos no contexto dos modelos já a existentes na literatura, assim como os casos limites para os quais existem resultados exatos. Os resultados encontrados estão de acordo com os casos limites conhecidos e são interessantes. Mostram também a importância de se considerar todas as interações impureza-impureza, fato negligenciado até agora na literatura Abstract: We study the two impurity Anderson Model Hamiltonian via a Greens function decoupling scheme. This case turns out to be equivalent to the Coherent Potential Approximation (CPA) and furthermore equivalent to the Hubbard-I approximation. We consider all one and two body impurity-impurity interactions. The parameters associated to the latter include: the intra and intersite Coulomb repulsion, direct (band) hopping, correlated hopping and the exchange term. All of the above are modeled via Slater atomic orbitals, and here we consider the simplest model, non degenerate single impurity level. Including the host metal the resulting independent parameters are: The impurity-metal hybridization constant, the metal host carrier density, the associated Fermi wavevector, the atomic orbital width and the impurity-impurity distance. For the zero temperature case and in the so called band half called regime (impurities levels half called, in the mean) we compute the impurities spectral densities (density of states), spin and charge correlation functions, their respective susceptibilities and the correlation energy. We discuss our results considering the existing literature as well as the exact results for particular limiting cases. Our results agree with the latter and also yield interesting consequences, among others: the importance of including all impurity-impurity interactions, hitherto not considered Doutorado Física da Matéria Condensada Mestre em Física

Orientador: Guillermo Gerardo Cabrera Oyarzún Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin Resumo: Esta tese de doutorado abordou principalmente o estudo teórico das propriedades de transporte dependente do spin em nanoestruturas magnéticas. As principais estruturas estudadas foram junções magnéticas de tunelamento e sistemas compostos por um arranjo de pontos quânticos acoplados a eletrodos ferromagnéticos. Com o intuito de obter propriedades físicas do sistema como, a corrente elétrica, a corrente de spin, a densidade local de estados, a ocupação média nos pontos quânticos e a corrente induzida por spin transfer-torque utilizamos o formalismo de funções de Green de não-equilíbrio. Na primeira parte deste trabalho, estudamos os efeitos da inversão do spin nas propriedades de transporte em junções de tunelamento. Para estes sistemas, o fenômeno da magnetorresistência tem origem na densidade de estados dos elétrons de condução dos eletrodos e mostramos que ela é fortemente afetada pela inversão do spin no tunelamento. Além disso, foi possível observar que a inversão do spin induz um spin-torqueadicional ao sistema. Na segunda parte deste trabalho, investigamos as propriedades de transporte em um sistema composto por dois pontos quânticos em forma de T acoplados a eletrodos ferromagnéticos. Com a mesma metodologia empregada anteriormente, encontramos que o aparecimento da ressonância de Fano e a formação de estados ligados dependem fortemente dos parâmetros do sistema. Explorando em detalhes o sistema, foi observado que é possível controlar a condutância elétrica do sistema através de um potencial de gate. Em particular, ao variar a posição do nível de energia do ponto quântico central é possível inverter a ressonância de Fano. Na última parte, apresentamos os resultados numéricos para o sistema considerando um ponto quântico com dois níveis de energia acoplado a dois eletrodos ferromagnéticos, e no interior do ponto quântico levamos em conta a interação e-e e a interação spin-órbita de Rashba. A interação de Rashba introduz a transição entre os níveis de energia com a inversão do spin, o que originou interessantes propriedades no transporte dependente do spin. Em particular, para eletrodos não magnéticos obtivemos que o acoplamento spin-órbita resultou na criação de corrente de spin polarizada Abstract: In this work, we have studied the spin-dependent quantum transport in magnetic nanostructures. The main structures studied are magnetic tunneling junctions and systems composed of an arrangement of quantum dots coupled to ferromagnetic electrodes. Using the nonequilibrium Green's function techinique, we were able to calculate selected properties of the systems such as the electric current, the spin current, local density of states and the current-induced spin-transfer torque. In the first system, we have observed the effects of the spin-flip scattering in the transport properties considering tunneling junctions composed by an insulating layer between two ferromagnetic electrodes. The results obtained for this system showed that the magnetoresistance is related to density of state effects at the ferromagnetic electrodes, and we have found that it is strongly affected by the spin-flip scattering. Besides, we also observed that the spin-flip scattering gives rise to an additional spin-torque to the system. For the system composed of two quantum dots T-shaped electrodes coupled to ferromagnetic electrodes, we investigated the spin-dependent properties. We have observed that the appearance of the Fano resonance and the formation of bound states rely strongly on system parameters. Another interesting finding is the possibility to control the electrical conductance via a gate voltage. We figured out that changing the energy level of the central dot affected directly the Fano resonance peak intensities. Lastly, we have showed that for the system composed by a quantum-dot with two energy levels coupled to two ferromagnetic electrodes must be modified when the \textit{e-e} and the Rashba spin-orbit interaction are taken into account. The Rashba interaction induces level transitions with spin-flip resulting in interesting properties in the spin-dependent transport. We have found out that the spin-orbit interaction strongly contributes to the spin current even for non-magnetic electrodes Doutorado Física Doutora em Ciências CNPQ FAPESP 2011/19298-4

Orientador: Guillermo Gerardo Cabrera Oyarzún Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo: No capítulo 1 faremos uma breve revisão dos testes experimentais de certas propostas de extensão não-linear da equação de Schrödinger. Serão discutidos os atuais limites superiores para eventuais desvios de linearidade em mecânica quântica. No capítulo dois tratamos da formulação de equivalentes hidrodinâmicos da equação de Schrodinger e, introduzindo a possibilidade de difusão da densidade de probabilidades, derivamos a equação de Doebner-Goldin a partir da equação de Fokker-Planck. São discutidos os tipos de não-linearidades envolvidas, exemplos de solução via transformações não-lineares e intersecções entre a equação de Doebner-Goldin e outras tentativas de extensão não-linear da equação de Schrödinger. No capítulo três reobtivemos as chamadas transformações de gauge não-lineares, partindo das transformações introduzidas anteriormente. Rescrevemos a equação de Doebner-Goldin em termos dessas transformações de gauge e interpretamos seu significado. No capítulo quatro formulamos a versão gauge-invariante de uma certa subfamília dissipativa da equação de Doebner-Goldin. São enfatizados os problemas de interpretação da natureza dissipativa dessa subfamília. No capítulo cinco discutiremos a possibilidade de construir restrições físicas ao conjunto de parâmetros envolvidos na equação de Doebner-Goldin. Essas tentativas de restrições foram obtidas a partir da utilização de variáveis hidrodinâmicas Abstract: In the chapter one we outline the experimental tests of certain former nonlinear extension of the Schrödinger equation. We discuss the present accepted upper limits of linearity deviation in quantum mechanics. The chapter two starts with the hydrodynamics equivalent for the usual Schrödinger equation. Starting from this equivalence plus the introduction of the difusion of probabilities we derive de so-called Doebner-Goldin equation from the Fokker-Planck equation. We also discuss some examples of solution via nonlinear transformations as well as theintersections with other nonlinear extensions of the Schrödinger equation. In the chapter three there is a detailed investigation of the so-called non-linear gauge transformations, starting from the nonlinear transformations from the chapter two. We rewrite the Doebner-Goldin equation considering the nonlinear gauge transformations and outline its meaning. The chapter four we develop the gauge-invariant version of a certain dissipative subfamily of the Doebner-Goldin equation, with emphasis on the difficulties concerning the interpretation of this dissipation of energy. In the chapter five we discuss the possibility of find some more strict physical restriction on the set of parameters of the Doebner-Goldin equation. These restriction temptatives are obtained by the application of hydrodynamics variables Doutorado Física Doutor em Ciências

Orientador: Guillermo Gerardo Cabrera Oyarzun Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo: Nesta dissertação de mestrado são descritas as características fundamentais dos condutores mesoscópicos, e as origens e propriedades das várias fontes de ruído em condutores. Primeiramente, descrevemos o ruído com distintos métodos e enfatizamos as propriedades de cada tipo de ruído. Em seguida, apresentamos a abordagem da matriz de espalhamento para condutores com coerência de fase, a qual permite-nos tratar as propriedades de transporte de forma unificada. Estudamos um modelo proposto para descrever as propriedades de transporte de nanofios e nanocontatos dos metais magnéticos de transição. É assumido que os orbitais de condução são do tipo s, o que permite a existência de dois canais de condução devido ao spin. Da mesma forma, consideramos os orbitais d como fontes de momentos de dipolos magnéticos locais. O modelo é aplicado ao caso de nanocontatos constituídos de dois átomos, os quais estão acoplados a dois eletrodos magnéticos. Usando um pequeno campo externo, é possível controlar os estados de polarização dos eletrodos: paralelamente e anti-paralelamente. Nesse nanocontato, são estudados as propriedades do coe½ciente de transmissão, da condutância, do ruído shot quântico, do fator de Fano e da magnetoresistência Abstract: This dissertation describes the fundamental caracteristics of mesoscopic conductors, and the origins and properties of the sources of noise in conductors. Firstly, we describe the noise through different methods and emphasize the properties of each kind of noise. In the following, we present the scattering approach for coherent phase conductors, which allows us to get the transport properties from a unified picture. It is studied a particular model to describe the transport properties of magnetic transsition metal nanowires and nanocontacts. It is assumed that conduction orbitals are s-like, with the occurrence of only two conductions channel due to spin. In turn, d-like orbitals are sources of local magnetic moments. The model is applied to a simple nanocontact built of two atoms, which are coupled to two magnetic electrodes. Using small external fields, one can handle the polarization state of the electrods: in parallel or antiparallel alignment. From that nanocontact, we investigate the properties of the transmission coe°cient, the conductance, the quantum shot noise, the Fano factor and the magnetoresistance Mestrado Física da Matéria Condensada Mestre em Física

Orientador: Guillermo Gerardo Cabrera Oyarzún Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física "Gleb Wataghin" Resumo: A descrição da dinâmica quântica de sistemas de muitos corpos é um ingrediente chave para a computação quântica. No presente projeto, propomos o estudo da dinâmica em cadeias finitas de spin 1/2 na presença de impurezas ou defeitos. O modelo adotado será o de Ising quântico com campo transverso, do qual é possível obter o espectro de forma exata na presença de uma impureza. A dinâmica do sistema é movida exclusivamente por flutuações quânticas, cuja origem é o Princípio da Incerteza. Investigamos a relaxação de estados iniciais caracterizados por uma magnetização espacialmente não homogênea e que não possuam hipóteses sobre a proximidade com o estado de equilíbrio. Dessa forma, a matriz densidade inicial será dependente apenas de uma única coordenada espacial. A investigação então é realizada através da grandeza de interesse, a saber, a evolução temporal do valor médio das componentes de Fourier da magnetização, (SzQ)t. Soluções exatas, tanto analíticas quanto numéricas, são obtidas. Um dos objetivos iniciais deste trabalho consiste na busca de processos de relaxação lentos. Para os casos de solução analítica (impurezas periódica e antiperiódica) observamos relaxações oscilatórias e amortecidas por uma lei de potência no tempo do tipo (t/tQ)-vQ, onde tQ e vQ são dois parâmetros livres e Q é o número de onda associado a cada componente de Fourier. Há uma criticalidade no expoente vQ, o qual muda de 3/2 para 1/2 para certos valores de Q críticos. Por outro lado, para os casos de solução numérica (impurezas arbitrárias), os processos de relaxação são distintos daqueles citados acima. Os estados iniciais analisados são do tipo produto direto ferromagnético com um único spin virado, próximo ou distante da impureza. Neste caso, as evoluções temporais oscilam em torno deum valor médio não nulo e há uma larga faixa de valores de Q na qual os modos não se extinguem completamente Abstract: The description of many body systems quantum dynamics is a key ingredient for quantum computation. In the present project we study finite spin-1/2 chains dynamic properties in the presence of impurities or defects. We adopt the quantum Ising model with transverse field, of which it is possible to obtain the energy spectrum by exact calculations in the presence of one impurity. The system dynamics is driven exclusively by quantum fluctuations, whose origin is the Uncertainty Principle. We investigate the relaxation of initial states characterized by spatially inhomogeneous magnetization without any hypothesis about the proximity with the equilibrium state. Thus, the initial density matrix will be dependent of only one spatial coordinate. The investigation then is realized through the temporal evolution of the magnetization's Fourier components. Exact solutions, analytical and numerical, are obtained. One of the goals of this work consist in the search of slow relaxation processes. For the analytical cases (periodic and anti-periodic impurities) we observe oscillatory relaxations with a decay given by a power law in time (t/tQ)-vQ, where tQ and vQ are two free parameters and Q is the wave number associated to a Fourier component. There is a criticality in the exponent vQ: its value changes from 3/2 to 1/2 for certain critical values of Q. On the other hand, for the numerical cases (arbitrary impurities), the relaxation processes are distinct from the cases cited above. The initial state analyzed is a ferromagnetic direct product with only one flipped spin, near or far from the impurity. In this case, the temporal evolutions oscillate around a finite mean value and there is a large interval of Q values in which the modes do not extinguish completely Mestrado Física da Matéria Condensada Mestra em Física

Orientador: Guillermo Gerardo Cabrera Oyarzun Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo: Esta dissertação tem como objetivo apresentar um estudo crítico dos condensados atômicos de Bose-Einstein (BEC). Tomando como ponto de partida a física do gás livre, estudamos o efeito de potenciais fracamente confinantes. Dois casos foram estudados em detalhe: i) um gás atômico em um poço de potencial quadrado finito com poucos estados ligados; e ii) um sistema confinado em duas dimensões por um potencial oscilador harmônico isotrópico, sendo fracamente confinado na terceira dimensão. Para o primeiro exemplo, estudamos as propriedades termodinâmicas, comparândo-as com a transição de fase do gás livre, Interações entre bósons são introduzidas segundo a teoria de Bogoliubov para tratar interações elásticas de dois corpos. Dentro da aproximação de campo médio, as propriedades do condensado são descritas por uma função de onda macroscópica, que satisfaz a equação de Gross-Pitaevskii (GP). Analisamos os efeitos de comprimentos de espalhamento de onda 5, atrativos e negativos, para BEC aprisionados no poço de potencial finito, onde o sistema suporta excitações quânticas coerentes não-lineares. Soluções numéricas, para a equação GP independente do tempo, foram encontradas para a função de onda do estado condensado a temperatura zero, bem como para as suas excitações elementares não lineares. Para analisar os resultados, usamos valores realistas de parâmetros para os gases atômicos atualmente estudados experimentalmente. Para o segundo caso mencionado acima, desenvolvemos um programa destinado ao estudo de não-linearidades mais gerais. A física não é restrita só ao BEC, alguns sistemas de interesse são modelados por famílias de equações de Schrõdinger não-lineares, sendo a equação GP um caso particular. Para um potencial harmônico, apesar da não-linearidade, uma vez que uma solução é conhecida, muitas outras soluções podem ser construídas por uma translação espacial do centro do pacote de onda. O método é testado analiticamente no limite da equação de Schrõdinger linear com um potencial de oscilador harmônico em duas dimensões. As soluções são obtidas através de uma superposição de soluções estacionárias construídas por deslocamentos espaciais de uma solução exata. O método pode ser estendido para o regime de não-linearidades fracas, e tem uma aplicação direta na geração de estados vórtice em BEC Abstract: A critical study of atomic Bose-Einstein condensates (BECs) is presented. Taking as a starting point the physics of the free gas, we study the effect of weakly confining potentials. Two cases were studied in detail: i) an atomic gas in a finite square well potential with a few bound states; and ii) a system confined in two-dimensions by an isotropic harmonic oscillator potential, while being weakly confined in the third dimension. For the first example, we study the thermodynamic properties, comparing with the phase transition of the free gas. Interactions between bosons are introduced following Bogoliubov' s approach to treat two-body elastic interactions. Within the mean field approximation, the properties of the condensate are described by a macroscopic wave function, which satisfies the Gross-Pitaevskii equation (GPE). We analyze the effects of both, positive and negative s-wave scattering lengths for BEC trapped in a finite well, where the system supports quantum nonlinear coherent excitations. Numerical solutions for the time-independent GPE have been found for the condensate wave function at zero temperature, as well as for its nonlinear elementary excitations. To analyze the results, we use realistic values of pararneters for atomic gases currently been studied experimentally. For the second case mentioned above, we develop a program aimed at the study of more general nonlinearities. The physics is not restricted only to BEC, and the systems of interest are modeled by families of non-linear Schödinger equations, being the GPE a particular case. For the harmonic potential, in spite of the nonlinearities, once a solution is known, many other solutions can be constructed by spatial translations of the center of the wave packet. The method is probed analytically in the limit of the linear Schödinger. equation with a harmonic oscillator potential in two dimensions. Solutions are obtained through a superposition of stationary solutions built fIam spatial displacements of an exact solution. The method can be extended to the regime of weak nonlinearities, and has a direct application in generating vortex states in BEC Mestrado Física da Matéria Condensada Mestre em Física

Orientador: Guillermo Gerardo Cabrera Oyarzún Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin Resumo: A descrição da dinâmica quântica de sistemas de muitos corpos é um ingrediente chave para computação e simulações quânticas. No presente projeto, estudamos a dinâmica de cadeias de spin na presença de impurezas ou defeitos. O sistema de Ising quantico (Ising com campo transverso) com uma impureza foi solucionado de forma exata. Este sistema de spins pode ser simulado de forma analítica por partículas quânticas (transformação de Jordan-Wigner). Caracterizamos o espectro, as autofunções e a evolução temporal da magnetização para estados iniciais particulares, focando no papel desempenhado pelos estados de impureza. Finalmente observamos oscilações remanescentes na magnetização, após a relaxação do sistema, para alguns valores dos parâmetros da impureza nos quais existem dois estados ligados no espectro de energias Abstract: The description of dynamics of quantum many-body systems is a key ingredient to perform quantum computation and/or simulations of quantum behavior. In the present proposal, we study the time evolution of quantum spin chains with impurities at one of the boundaries, in order to understand the role of defects in relaxation properties. The quantum (transverse) Ising model with an impurity has been solved in exact form, using the Jordan-Wigner transformation, where spins are mapped onto spinless fermions, thus simulating analytically a spin system with particles. We completely characterize the spectrum, with the presence of bound states depending on values of the impurity parameters. We calculate the local magnetization and observe its relaxation for particular non-homogeneous initial states. Surprisingly, remanent Rabi oscillations are observed at asymptotically long times, when the spectrum displays two bound states Mestrado Física Mestre em Física CAPES 1247646/2013

Orientadores: Michel Zamboni Rached, Guillermo Gerardo Cabrera Oyarzún Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin Resumo: Nesta tese, propõe-se um novo método para realizar guiamento de átomos neutros resfriados. Este método envolve o uso da pressão de radiação por ressonância para efetuar o guiamento dos átomos através de um campo óptico (feixe) oco. Particularmente, usa-se a força de dipolo óptico e um tipo específico de campo óptico não difrativo, chamado de "Frozen Wave" (FW), na versão tradicional e estendida, para estudar o guiamento atômico. Os campos ópticos FW¿s, que são uma solução exata da equação de onda, surgem como uma resposta aos problemas relacionados com a difração e com a impossibilidade de fazer qualquer tipo de modelamento (ou localização) longitudinal e transversal de intensidade, dos campos ópticos tradicionais usados no guiamento de átomos, como por exemplo, nos campos Laguerre-Gauss e Bessel. Assim, planejam-se algumas soluções mediante os métodos tradicional e estendido que permitem criar estruturas de luz (localizadas) resistentes à difração e nas quais o padrão de intensidade longitudinal e transversal (restringido) pode ser modelado a priori. De acordo com isso, o estudo teórico do método tradicional e da generalização das FW¿s foi realizado junto com sua comprovação experimental e foram calculados os respectivos potenciais de dipolo óptico junto com a profundidade de penetração dos átomos na barreira de potencial para cada campo óptico. Nos resultados conseguiu-se modelar algumas estruturas de luz (tanto no método tradicional como no estendido) tais como um cilindro, três cilindros concatenados, um tipo de cilindro com tampa e um funil óptico, entre outras; e mostrou-se as vantagens do uso deste tipo de estruturas de luz quando comparadas com os campos ópticos tradicionais para o guiamento atômico. Finalmente, concluiu-se que usar este tipo de campos não difrativos elimina as restrições dos campos tradicionais e é possível fazer o guiamento de átomos neutros resfriados com estes tipos de estruturas de luz. O método estendido dá uma generalização que permite pensar estes tipos de estruturas de luz para aplicações mais globais nas diferentes áreas da óptica e fotônica Abstract: This thesis proposes a new method to perform cold neutral atom guiding. This method involves the use of resonance radiation pressure to make the atom guiding along a hollow (beam) optical field. Particularly, it uses the optical dipole force and a specific type of non-diffracting optical field, called "Frozen Wave" (FW), in these traditional and extended versions, to study the atom guiding. The FW¿s optical fields, which are an exact solution of the wave equation, appear as an answer to the problems related to the high diffraction and impossibility of any type of longitudinal and transverse intensity modeling (or location) of traditional optical fields used in atom guiding, for example the Laguerre-Gaussian and Bessel optical fields. Thus, some solutions were planned by the traditional and extended methods, which allow to create localized light structures resistant to diffraction and model a priori longitudinal and transverse (restricted) intensity pattern. Accordingly, the theoretical study of the traditional method and his generalization were carried out with their experimental evidence. Also, his respective optical dipole potential was calculated with the atom penetration depth in the potential barrier for each optical field. In the results was possible to model some light structures (both in the traditional and extended method) such as a cylinder, three concatenated cylinders, one cylinder with a lid and an optical funnel, among others; and it is showed the advantages of using this type of light structures when it is compared with the conventional optical fields for the atom guiding. Finally, it is concluded that use this type of non-diffracting fields eliminates the restrictions of the traditional fields and it is possible the cold neutral atoms guiding with this type of light structures. The FW¿s extended method gives a generalization and it permits to suggest this type of light structures for more complete applications in different areas of optics and photonics Doutorado Física Doutor em Ciências CNPQ 141977/2013-2

Orientadores: Ricardo Antonio Mosna, Guillermo Gerardo Cabrera Oyarzun Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin Resumo: Nesse trabalho estudamos configurações geométricas de um cristal líquido bidimensional sobre substratos curvos. Em particular, estamos interessados na fase esmética-A desses materiais, em que as suas moléculas são organizadas em camadas. Isso é interessante pois grande parte das propriedades de um cristal líquido, como as propriedades ópticas e elásticas, é afetada pela curvatura do seu substrato. Diferentemente dos esméticos no plano euclidiano, em superfícies curvas a presença de curvatura gaussiana dá origem a defeitos topológicos e grain boundaries na estrutura dos esméticos. Mostrarei essa interação entre curvatura e defeitos topológicos em algumas superfícies no limite em que a contribuição à energia devido a compressão das camadas é muito maior do que as contribuições provenientes de outros tipos de deformação. Nesse regime, o estado de menor energia é obtido quando as camadas esméticas são igualmente espaçadas. Isso faz com que o vetor diretor siga as geodésicas da superfície, o que leva a uma interessante analogia entre esméticos e óptica geométrica. Além disso, é bem conhecido na comunidade de óptica que lentes planas de índice de refração não-uniformes podem ser tratadas como superfícies curvas, cujas geodésicas se propagam da mesma forma que a luz se propaga na lente. Com isso, pode-se fabricar, em princípio, superfícies com propriedades ópticas específicas e, dessa forma, construir texturas esméticas com diferentes defeitos e singularidades a partir da extensa literatura conhecida de lentes Abstract: We study geometrical configurations of liquid crystals defined on curved bidimensional substrates. We are particularly interested in the smectics-A phase, whose molecules are organized in layers. This is an interesting problem since many of the liquid crystal characteristics, such as its optical and elastic properties, are affected by the curvature of its substrate. Differently from the planar case, in curved surfaces the presence of Gaussian curvature induces topological defects and grain boundaries in the smectic structure. We will illustrate this interplay between curvature and topological defects for different surfaces in the limit where the energy contribution due to the compression of the layers is much larger than the contributions from other types of deformations. At this regime, the ground state is obtained when the smectic layers are uniformly spaced. In this case the normals to the layers follows geodesics of the surface. This leads to an interesting analogy between smectics and geometric optics. Moreover, it is well known in the optics community that flat lenses with nonuniform refractive index can be treated as curved surfaces, where their geodesics propagate in the same way that light propagates in the lens. Therefore, one can manufacture, in principle, surfaces with specific optical properties and construct smectic textures with different topological defects and singularities by using the extensive literature of known lenses Mestrado Física Mestre em Física

Orientador: Guillermo Gerardo Cabrera Oyarzún Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo: Neste trabalho, apresentamos um estudo do tunelamento e do transporte quântico em sistemas mesoscópicos, particularmente em junções de tunelamento magnéticas, visando esclarecer a polarização magnética da corrente de tunelamento. Nos dispositivos de tunelamento, um filme isolante é crescido entre os eletrodos ferromagnéticos. Nesse sistema a condutância é controlada pelo coeficiente de transmissão do efeito túnel. Nos metais de transição (Fe, Co, Ni), as bandas s, p e d contribuem para a condução eletrônica, entretanto a magnetização deve-se à polarização das bandas d. Resultados experimentais mostram que essa polarização da corrente pode ser muito diferente da polarização do volume no nível de Fermi, podendo até estar invertida. Qualitativamente sabe-se que os elétrons da banda d apresentam menor probabilidade de tunelamento do que os elétrons s ou p. Os elétrons de condução do tipo s são representados por ondas planas com vetores de onda pequenos (centro da zona de Brillouin). Já os elétrons d possuem maior massa efetiva e um caráter localizado, portanto, são representados por pacotes de muitas componentes de ondas planas com vetores de onda maiores. Estudamos o tunelamento desses elétrons por barreiras de potencial que representam o material isolante entre eletrodos metálicos. Propomos um modelo simples para a corrente de tunelamento e estimamos o efeito da magnetoresitência Abstract: This work introduces a detailed study of tunneling and quantum transport in mesoscopic systems, particularly in tunneling magnetic junctions, to understand the magnetic polarization of the tunneling current. These systems consist of two ferromagnetic metal layers separated by a thin insulating barrier layer. The conductance is controlled by the transmission coeficient of the tunnel effect. In the transition metal (Fe, Co, Ni), the bands s, p and d contribute to the electronic conduction, however, to the magnetization only the d-band contributes. Experimental results show that the current polarization may be different of the bulk polarization in the Fermi level and may be reversed. Qualitatively it is known that tunneling probability of the d-like electrons is lower than the s-like and p-like electrons. The s-electrons are represented by wave planes with small wave vector (center of the Brillouin zone). Since the d-electrons have higher effective mass and they are localized states, they are represented by wave packet with many components of wave planes with larger wave vectors. We investigate the tunneling of these electrons through potential barriers, which represent the insulating layer between the ferromagnetic electrodes. We propose a simple model for the tunneling current and estimated the effect of the magnetoresistance Mestrado Física da Matéria Condensada Mestra em Física

Orientador: Guillermo Gerardo Cabrera Oyarzun Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo: O interesse atual e crescente nos sistemas mesoscópicos se deve à miniaturização cada vez maior dos dispositivos eletrônicos e à produção de materiais com possibilidade de armazenar informação em altas densidades (Gbits e Terabits/pol 2 ). A Física Mesoscópica descreve fenômenos que ocorrem em uma escala de tamanhos intermediária entre o macroscópico e o microscópico. Esta região cinzenta permite interpolar entre o regime atômico-molecular e o limite macroscópico, dominado este último pelas propriedades de volume (bulk ), que são objetos usuais de estudo em Física da Matéria Condensada. Na escala de nanometros e dezenas de nanometros, os elétrons podem propagar-se sem sofrer espalhamento inelástico (regime balístico) e a fase da função de onda pode manter sua coerência em escala da ordem do tamanho do sistema, dando lugar aos típicos fenômenos de interferência quântica. Neste trabalho fazemos um estudo detalhado das propriedades de transporte quântico em sistemas mesoscópicos, onde as barreiras de tunelamento fazem parte de diversos dispositivos eletrônicos. Estes sistemas incluem barreiras isolantes entre eletrodos metálicos, nanocontatos metálicos e junções tipo Josephson entre supercondutores. As principais estruturas aqui estudadas são as junções magnéticas de tunelamento e os nanofios e nanocontatos ferromagnéticos. Em ambos o fenômeno da magnetorresistência gigante (GMR) está presente, porém as origens do fenômeno são diferentes. Em junções de tunelamento a GMR tem origem na densidade de estados dos elétrons de condução nos eletrôdos ferromagnéticos, entre os quais uma barreira isolante é colocada, bem como no tunelamento inelástico assistido por mágnons que surgem nas interfaces entre eletrodos e região isolante. Em nanocontatos e nanofios o fenômeno deve-se principalmente ao forte espalhamento de elétrons com dependência de spin na presença de paredes de domínio magnéticas Abstract: The interest in mesoscopic systems has grown significantly due to the increasing miniaturization of electronic devices and the production of materials which makes possible to store information in higher densities (Gbits and Terabits/in 2 ). The Mesoscopic Physics describes phenomena that happen in an intermediary scale of sizes between the macroscopic and the microscopic world. This gray region allows to interpolate between the atomic-molecular regime and the macroscopic limit, the last one dominated by bulk properties which are the usual subject of Condensed Matter Physics. In the nanometer and tens of nanometers scale electrons can pro-pagate without suffering inelastic scattering (ballistic regime) and the phase of the wavefunction maintain its coherence in the scale of system¿s size, giving place to the typical phenomena of quantum interference. In this work a detailed study of quantum transport properties in mesoscopic systems, where the tunnelling barriers make part of many electronic devices, is done. These systems include insulating barriers between metallic electrodes, metallic nanocontacts and nanowires, and Josephson junctions between superconductors. The main structures here studied are magnetic tunnelling junctions and ferromag-netic nanowires and nanocontacts. In both cases the giant magnetoresistance phe-nomenon (GMR) is present, however the origins of it are quite different. In tun-neling junctions, where an insulating barrier is placed between two ferromagnetic electrodes, the GMR is due to both, density of states effects at the ferromagnetic elec-trodes, and inelastic tunneling from magnons at the interface regions. In nanowires and nanocontacts the transport is strongly in uenced by spin-dependent scattering in the presence of magnetic domain walls Doutorado Física da Matéria Condensada Doutor em Ciências

Orientador: Guillermo Gerardo Cabrera Oyarzun Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo: No trabalho de pesquisa apresentado nesta dissertação de mestrado estudamos o comportamento dinâmico da rede de vórtices em um filme fino supercondutor com geometria finita e desordem aleatória. Através de simulações numéricas calculamos a dinâmica das linhas de fluxo em duas dimensões para uma fita supercondutora de largura Lx finita (da ordem do comprimento de penetração g), onde incluímos os efeitos da barreira geométrica na superfície, e comprimento infinito, onde utilizamos condições de contorno periódicas. Os centros de pinning são distribuídos aleatoriamente no interior da amostra e a corrente de transporte é aplicada na direção perpendicular à superfície. Nossos resultados consistem de curvas de resistência diferencial, coeficientes de difusão transversal, e uma análise da estrutura da rede através de suas trajetórias, do fator de estrutura e da intensidade dos picos de Bragg. Resolvemos também a dinâmica de vórtices para um sistema infinito, isto é, sem levar em conta os efeitos da superfície, com condições de contorno periódicas nas duas direções. Os resultados obtidos para este sistema foram então comparados com os obtidos para o sistema finito e verificamos que de fato a superfície apresenta modificações relevantes no comportamento dinâmico dos vórtices. A presença da superfície inibe a difusão dos vórtices na direção transversal ao movimento, exercendo uma força repulsiva em direção ao centro da fita. Verificamos que este fenômeno induz um ordenamento quase completo da rede de linhas de fluxo para altos valores da corrente aplicada. Analisando este ordenamento em função dos diferentes regimes definidos na literatura concluímos que o ordenamento para altas velocidades no sistema infinito é do tipo moving Bragg glass [1] mas por outro lado o regime encontrado no sistema finito se aproxima do previsto por Koshelev e Vinokur que consiste de um moving crystal [2]. Além disso, observamos também que mesmo abaixo da corrente crítica a rede de vórtices já apresenta sinais de ordenamento no sistema finito. Para obter uma informação mais detalhada sobre os efeitos de tamanho calculamos a dinâmica das linhas de fluxo para três amostras com larguras diferentes (Lx=g , 0.7 g e 0.5 g ) mas com a mesma densidade de centros de aprisionamento e com o mesmo número de vórtices no seu interior. Estes resultados indicam que conforme reduzimos a largura da amostra o ordenamento da rede ocorre para valores de corrente cada vez mais baixos. O que reforça a idéia de que a proximidade com a superfície leva a um ordenamento mais efetivo da estrutura de vórtices. Observamos também que o ordenamento para baixas velocidades é mais efetivo nas amostras de largura menor, isto se deve principalmente à alta densidade de vórtices no interior do material induzida pelo tamanho reduzido da amostra Abstract: In the research work presented in this master science dissertation we study the vortex lattice dynamical behavior in superconducting thin film with finite geometry and random disorder. Through numerical simulations we calculate flux line dynamics in two dimensions for a superconducting strip of finite width Lx (comparable with the penetration depth g ), where we include the geometrical barrier effects on the surface, and infinite length, where we use periodic boundary conditions. The pinning centers are ramdomly distributed inside the sample and the transport current is applied in the direction perpendicular to the surface. Our results consist of differential resistance curves, transverse diffusion coefficient, and an analysis of the lattice structure through its trajectories, structure factor and the intensity of the Bragg peaks. We also solve the vortex dynamics for an infinite system, i.e., without taking into account the surface effects, with periodic boundary conditions in the two directions. Then the results obtained for this system was compared with the ones for the finite system and we verify that indeed the surface presents outstanding modifications in the vortex dynamical behavior. The presence of the surface prevent the vortex diffusion in the direction transverse to the motion, exerting a repulsive force in the direction of the strip center. We verify that this phenomenon induce an almost complete ordering of the flux line lattice for high values of the applied current. Analysing this ordering as a function of the different regimes defined in the literature we conclude that the ordering for high velocities in the infinite system is a moving Bragg glass like [1] but otherwise the regime found in the finite system approach the one predicted by Koshelev and Vinokur which is a moving crystal [2]. Besides we also observe that even below the critical current the vortex lattice presents ordering indications in the finite system. To obtain more detailed information about the size effects we calculate the flux line dynamics for three samples of different widths ( Lx=g , 0.7 g e 0.5 g ) but with the same pinning center density and the same number of vortices inside. These results indicate that by reducing the sample width the lattice ordering occurs for lower current values. This emphasizes the idea that proximity with the surface yields a more effective ordering of the vortex structure. We also observe that the low velocity ordering is more effective in the smaller width samples, this is due mainly to the high vortex density inside the material induced by the reduced size of the sample Mestrado Física Mestre em Física

Orientadores: Guillermo Gerardo Cabrera Oyarzun, Eduardo Miranda Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica "Gleb Wataghin" Resumo: Neste trabalho, estudamos a rede de Kondo em uma dimensão por bosonização abeliana e a cadeia de Heisenberg pelo ansatz de Bethe. Conectamos o problema da rede de Kondo com o problema Jahn-Teller cooperativo e com o problema de 2 líquidos de Luttinger interagentes. A principal técnica usada foi o grupo de renormalização do gás de Coulomb generalizado, que surge ao integrarmos os graus de liberdade bosônicos. Procuramos explicar o diagrama de fase da cadeia de Ising-Kondo e da rede de Kondo, tanto para acoplamentos ferromagnéticos, como para acoplamentos antiferromagnéticos. Finalmente, estudamos as soluções de Bethe para cadeias de Heisenberg finitas e infinitas Abstract: In this thesis, we studied the one-dimensional Kondo lattice model with abelian bosonization and the Heisenberg chain with the Bethe ansatz. We connected the Kondo lattice with the cooperative Jahn-Teller and with the 2 Luttinger liquids interacting by hopping. The main technique used was the renormalization group for the generalized Coulomb gas, that is obtained when we integrate the bosonic degrees of freedom. We explained the phase diagrams for the Ising-Kondo chain and the Kondo lattice, for ferromagnetic and anti-ferromagnetic coupling. Finally, we studied the Bethe solutions for the finite and thermodynamic Heisenberg chain Doutorado Física Doutor em Ciências

Orientador: Guillermo Gerardo Cabrera Oyarzun Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo: Apresenta-se um estudo das propriedades de transporte em multicamadas metálicas magnéticas incluindo efeitos diamagnéticos dependentes do spin das órbitas eletrônicas, visando esclarecer se elas podem formar parte da explicação do efeito de magnetoresistência gigante observado naqueles sistemas. Os elétrons numa multicamada sofrem a ação de um campo magnético interno efetivo forte, o qual tem origem na grande energia de troca característica dos metais ferromagnéticos; portanto, as superfícies de Fermi para spin maioria e minoria e a correspondente topologia das órbitas são muito diferentes para cada spin. O espalhamento desde a camada espaçadora consegue acoplar topologias diferentes em ambos os lados da interface numa forma similar ao fenômeno de breakdown magnético. Faz-se cálculos dos tensores galvanomagnéticos para ambas as configurações, com acoplamento ferro ou anti-ferromagnético entre camadas magnéticas, e computa-se a sua diferença. O coeficiente de transmissão para o espalhamento na interface é modelado através de um potencial adequado para descrever as contribuições das diferentes camadas. O tensor de magnetoresistência obtém-se mediante o enfoque cinético de Chambers, que é apropriado para calcular contribuições de redes de órbitas interligadas. Efeitos de compensação contribuem com valores grandes de magnetoresistência quando as camadas estão acopladas anti-ferromagneticamente, e órbitas abertas em direções particulares apresentam resultados interessantes. Sugere-se uma interpretação da magnetoresistência baseada em efeitos da superfície de Fermi onde os efeitos diamagnéticos cumprem um papel importante Abstract: Diamagnetic and spin-dependent Fermi surface effects are included in the calculation of the transport properties of metallic magnetic multilayers, to elucidate whether they can explain the Giant Magnetoresistance (GMR) effect observed in those systems. We consider that electrons in a multilayer sample, are subjected to a strong effective internal magnetic field, which has its origin in the large spin splitting in ferromagnets. The spin Fermi surfaces for majority and minority carriers are very different, yielding very different electronic orbit topologies for each spin. Scattering from the spacer could then couple orbits of different topologies at both sides of the interface between layers, in a way similar to magnetic breakdown phenomena. We calculate the galvanomagnetic tensors for both configurations, with ferromagnetic and antiferromagnetic couplings between magnetic layers, computing its difference. The transmission coefficient for scattering at the interface boundary is modelled to include magnetic contributions. The magnetoresistance tensor is obtained using the Chambers' path integral approach, which is suited to calculate contributions of entangled networks of electronic orbits. Compensation-like effects enhance the magnetoresistance when the layers are coupled antiferromagnetically, and open orbits in particular directions yield interesting results. We suggest an interpretation of the magnetoresistance based in Fermi surface effects where diamagnetic effects have an important role Doutorado Física Doutor em Ciências

Orientador: Guillermo Gerardo Cabrera Oyarzun Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica "Gleb Wataghin" Resumo: A dessorção térmica de moléculas diatômicas simples a partir de superfícies sólidas (metálicas) é descrita como um Processo de Poisson em um modelo de gás-de-rede com dois processos básicos (locais): dessorção de pares e difusão superficial, e tratada dentro de um procedimento de Monte Carlo Dinâmico (dependente do tempo). A partir das regras estocásticas é possível se mostrar que a cinética de dessorção depende diretamente da ordem local dos adsorbatos. Portanto, com uma descrição apropriada do ordenamento local, e no limite de difusão rápida com respeito à dessorção, a simulação Monte Carlo pode ser 'substituída' por um formalismo de equações diferenciais. Na ausência de interações entre os adsorbatos, o limite de difusão rápida, significa que os adsorbatos estão aleatoriamente distribuídos e pode ser mostrada uma equivalência à equação diferencial de Polanyi-Wigner de Segunda ordem para dessorção. Por outro lado, quando são incluídas interações a primeiros e segundos vizinhos entre os adsorbatos, a ordem local pode ser muito bem aproximada pela aproximação C2 do Método de Variação de Blocos de Kikuchi, e da qual pode ser derivado um procedimento de equações diferenciais com fatores de forma autoconsistentemente encontrados, reproduzindo bastante bem os espectros de Dessorção a Temperatura Programada obtidos pela simulação Abstract: The thermal desorption of simple diatomic molecules from solid {metallic) surfaces is described as a heterogeneous Poisson Process in a lattice-gas model with two basic {local) processes: pair desorption and surface diffusion, and treated within a Dynamic ( time-dependent ) Monte Carlo procedure. From the stochastic rules it can be shown that the desorption kinetics depends directly on the local order of the adsorbates. Therefore, with an appropriate description of the local order, in the limit of fast diffusion with respect to desorption, the Monte Carlo simulations can be 'substituted' by a differential equation formalism. In the absence of energetic interactions between the adsorbates, the limit or fast diffusion means that the adsorbates are randomly disordered and an equivalence can be found to the Polanyi- Wigner second-order differential equation for desorption. On the other hand, when including nearest and next-nearest neighbour interactions between the adsorbates, the local order can be wel1 approximated by the C2 approximation of Kikuchi's Cluster-Variation Method, and from which a differential equation procedure with self-consistently found structure forms can be derived, reproducing well the Temperature-Programmed Desorption spectra obtained by the simulation Doutorado Física Doutor em Ciências

Orientador: Guillermo Gerardo Cabrera Oyarzun Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo: Desenvolvemos um novo método para o cálculo da Densidade de Estados eletrônicos (DOS) de Ligas Binárias Desordenadas. O método proposto permite a introdução de efeitos de ordem de curto alcance (SRO) e da presença de campo magnético. A estrutura da DOS é utilizada para analisar efeitos de localização dos estados eletrônicos. Nossos resultados mostram que os efeitos de SRO têm um papel essencial na localização dos estados eletrônicos. Obtivemos evidências da presença de estados eletrônicos não exponencialmente localizados para o caso bidimensional. O campo magnético aplicado induz mudanças na DOS que mostra um comportamento oscilatório de deslocalização-localização, quando o sistema está próximo do regime de localização fraca Abstract: We have developed a new method to calculate the electronic Density of States (DOS) of disordered binary alloys. The method proposed permits to introduce effects of Short Range Order (SRO) and of an applied magnetic field. The structure of the DOS is used to analyse localization effects of the electronic states. We found that SRO effects plays an essential role in the localization of the electronic states. We obtained evidences of the presence of non-exponentially localized electronic states for the two-dimensional case. The applied magnetic field induces changes in the DOS which shows an oscillatory behaviour of delocalization-localization, when the system approaches to the weak localization regime Doutorado Física Doutor em Ciências

Orientador: Guillermo Gerardo Cabrera Oyarzun Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataglin Resumo: O estado fundamental de alguns sistemas quânticos e finitos de spins 1/2, em 1, 2 e 3 dimensões, descritos pelo hamiltoniano de Heisenberg anti-ferromagnético, é investigado de maneira algébrica e exata. O subespaço de spin total S que contém o estado fundamental é determinado através do teorema de ordenamento de energia de Lieb e Mattis, e sua simetria é estudada fazendo-se uso do teorema de Oguchi e Kitatani. A alta dimensionalidade do subespaço que contém o estado fundamental é reduzida explorando as propriedades de simetria do sistema. Isto é feito de maneira sistematizada utilizando técnicas de teoria de grupos e operadores de permutação. Os estados fundamentais obtidos exatamente são utilizados em cálculos de grandezas físicas como energia e correlações entre spins Abstract: The ground state of spin-1/2 quantum finite systems is investigated in exact analytical way. The examples included correspond to cases in one, two and three dimensions, all of them described by the antiferromagnetic Heisenberg Hamiltonian. The manifold of total spin S, that contains the ground state, is determined throughout the energy ordering theorem of Lieb and Mattis, and its symmetry is studied using the theorem of Oguchi and Kitatani. The high dimensionality of the subspace that contains the ground state is reduced exploring the symmetry properties of the system. This is done in a systematic way using group theory techniques and the permutation operators. The ground states, obtained in exact form, are used to calculate physical quantities like energy and correlations of spins Mestrado Física Mestre em Física

Orientador: Guillermo Gerardo Cabrera Oyarzun Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo: Este trabalho analisa uma nova teoria de Potencial Quântico, a qual preserva a noção de trajetórias. Foram calculadas, explicitamente, as previsões desta nova formulação para diversas experiências chaves da Mecânica Quântica, onde foram obtidas boas concordâncias teórico-experimental. Foi também deduzida, neste trabalho, uma nova representação integral como solução da equação de Schrödinger unidimensional Abstract: We present a novel Quantum Potential Theory, preserving the trajectory¿s concept. We compute our theory¿s, predictions for several key Quantum Mechanical experiments and obtain good agreemat with the latter. Also we formulate a new Integral representation for the one dimensional Schrödinger equation Doutorado Física Doutor em Ciências

Orientador: Guillermo Gerardo Cabrera Oyarzun Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo: A transição ordem-desordem em sistemas tipo Ising com Spin 1/2 (modelo de 2 estados) é estudada para diferentes problemas caracterizados por alta cooperatividade. A universalidade manifesta por esses problemas permite descrevê-los através de um mesmo modelo estatístico, onde a natureza da interação é um parâmetro irrelevante. A admissão de correlações entre sítios na fase desordenada, com o conseqüente desenvolvimento da ordem de curto alcance, leva a resultados não previstos pela teoria de campo molecular clássica mas observados experimentalmente. A correlação entre multi-sítios pode ser incluída progressivamente usando o método de Kikuchi ou método de variação de aglomerados, de modo a descrever a transição de fase de segunda ordem. Em particular, estudamos a susceptibilidade paramagnética para um sistema magnético, especialmente no que diz respeito aos fenômenos relacionados com as propriedades da ordem de curto alcance. O resultado exato para as freqüências de ressonância do aglomerado de spins é obtido através do método de funções de Green desenvolvido por Zubarev. Uma transição de primeira ordem também pode ser descrita através do mesmo modelo seguindo o procedimento de Lee e Yang para o gás de rede (lattice gás). A transição de fase sólido-fluido para um sistema bidimensional é estudada em estreita analogia com um sistema magnético, sendo que o calor latente da transição de primeira ordem dá origem a um campo magnético efetivo dependente da temperatura quando usado o isomorfismo com um sistema magnético. Usamos este modelo para analisar a transição gel-fluido de bicamadas e monocamadas de lipídios, o que parece ser uma boa simulação do comportamento de membranas biológicas Abstract: The order-disorder transformation for the Ising model with spin 1/2 is studied in relation to several problems in the area of cooperative phenomena. All those problems can be described by a two-state model and correspondingly mapped onto the Ising model, their critical behavior having universal properties no matter the details of the interaction. Correlation effects in the disordered phase lead to short-range order a fact not accounted for by the classical molecular field theory but responsible of several important observed properties. Multi-site correlations can be progressively included into the theory by means of the cluster-variation method developed by Kikuchi for order-disorder transformations. In particular. the paramagnetic susceptibility for an Ising system is studied, taking into account those effects related to short-range order. An exact result for the resonance frequencies of an Ising system is obtained using the Green function formalism developed by Zubarev. A first order phase transition can also be accounted for with the same model following the procedure of Lee and Yang for the lattice gas. The solid-fluid transition for a bidimensional system is studied in close analogy with a magnetic system, the latent heat of the transition giving origin to a temperature dependent effective magnetic field, when the natural isomorphism with the magnetic system is formulated. This latter model is used to study the gel-fluid transition of lipid mono and bilayers, a problem which describes fairly well the behavior of biological membranes Doutorado Física Doutor em Ciências

Orientador: Guillermo Gerardo Cabrera Oyarzun Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo: Estuda-se o problema da dependência da resistividade com a temperatura em metais ferromagnéticos com estruturas de dominios tipo parede de Bloch de 180°, e da magnetoresistividade para estruturas helicoidais de spin. O formalismo utilizado no cálculo da resistividade se baseia na teoria de resposta linear de Kubo, para o qual se propõe uma extensão que leva em conta os efeitos do banho térmico no processo de relaxação do sistema para o equilíbrio. O mecanismo de espalhamento proposto é o de interação "s-f" ou "s-d", entre os elétrons de condução e os spins localizados da rede. Os resultados obtidos explicam satisfatoriamente os dados experimentais, e prevem outros efeitos não obtidos em trabalhos teóricos anteriores Abstract: A twofold study of the transport properties of magnetic materials is presented: a) A calculation of the temperature dependence of the resistivity of ferromagnetic metals with domain structures (with 180º Bloch walls); and b) a calculation of the magnetoresistivity for helicoidal spin structures as those presented by the rare earth metals. The formalism used involves an extension of the Kubo theory of linear response, which takes into account the role of the heat bath in the process of relaxation to equilibrium. The scattering mechanism proposed in both cases is the "s-d" or "s-f" interaction between conductions, electrons and localized magnetic moments. The results obtained explain satisfactorily experimental data, and predict others effects that are not obtained by previous theoretical works Doutorado Física Doutor em Ciências

Orientador: Guilhermo Gerardo Cabrera Oyarzun Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo: Estudarmos as propriedades galvanomagnéticas de metais ferromagnéticos cristalinos e amorfos. Desenvolvemos um modelo para explicar os resultados experimentais da resistividade de Hall do ferro incluindo efeitos de espalhamento dependentes do spin e o fenômeno de ruptura magnética. Consideramos superfícies de Fermi esféricas e massas efetivas para portadores do tipo elétron e buraco. Os resultados apresentam uma concordância razoável com as observações experimentais. Propomos um modelo que reproduz qualitativamente os comportamentos experimentais da resistividade e magnetoresistência de ligas ferromagnéticas amorfas de metal nobre com metal de transição. Sugerimos que os elétrons de condução sejam espalhados pelas flutuações dos momentos localizados dos átomos de metal de transição na liga, conduzindo a uma magnetoresistência negativa e um comportamento T2 da resistividade para temperaturas intermediárias Abstract: A study of the galvanomagnetic properties of crystalline and amorphous ferromagnetic metals is presented. A simple two-band model is used in order to explain experimental results of the Hall resistivity of iron at very high magnetic fields, taking into account spin dependent scattering effects and magnetic breakdown. Spherical Fermi surfaces are considered as well as different effective masses for electron and hole-like carriers. It is also studied the magnetoresistance of amorphous ferromagnetic metals for alloy systems TxAu1-x where T is a transition metal. It is suggested that conduction electrons of the alloy system are scattered by fluctuations of the localized magnetic moments associated to the transition metal atoms, thus yielding a negative magnetoresistance up to fields of the order of 50 kG, and producing a T2 behavior of the resistivity for intermediate temperatures below the Curie point. The calculations presented here are in good agreement with the experimental results Doutorado Física Doutor em Ciências