Mestrado em Física

URI Permanente para esta coleçãohttps://repositorio.unifal-mg.edu.br/handle/123456789/2659

Navegar

Navegando Mestrado em Física por Orientador(a) "Bezerra, Anibal Thiago"

Filtrar resultados informando as primeiras letras
Agora exibindo 1 - 4 de 4
  • Imagem de Miniatura
    ItemAcesso aberto (Open Access)
    Análise das propriedades ópticas e elétricas em ligas de AgxAu1−x utilizando a teoria do funcional da densidade.
    (Universidade Federal de Alfenas, 2021-03-25) Carvalho, Hiago Maurilio Lopes; Bezerra, Anibal Thiago; Camps Rodriguez, Ihosvany; Chaves, Anderson Silva
    O avanço da tecnologia demanda o desenvolvimento de novos dispostivos condutores que podem ser amplamente utilizados em aplicações biomédicas, sistemas fotovoltai- cos e biosensores. Ligas de ouro e prata se mostram interessantes para tais aplicações enquanto nanodispositivos, pois o comportamento optoeletrônico destas ligas possi- bilita ajustar a ressonância plasmônica da estrutura, fato que aumenta a busca por novas propriedades dos materiais compostos de ouro e prata. Com esse objetivo, neste trabalho, realizamos cálculos de primeiros princípios baseados na teoria do funcional da densidade (DFT) para o estudo das propriedades estruturais e optoeletrônicas de ligas metálicas compostas por prata e ouro (AgxAu1−x), além das estruturas compostas puramente por prata (Ag1,0) e puramente por ouro (Au1,0). Para descrever a interação elétron-íon, utilizamos pseudopotenciais do tipo Norm Conserving não local (NC-PP) que suaviza o comportamento dos elétrons de caroço mais próximos do núcleo. Para estudar o comportamento das estruturas em função de suas estequiometrias na con- figuração tridimensional (bulk), calculamos a estrutura de bandas, a densidade de estados total e parcial ou projetada (DOS e PDOS), a função dielétrica, os índices de refração e extinção e a birrefringência. Para tanto, foi empregado o funcional de troca e correlação na aproximação do gradiente generalizado (GGA) com a parametrização de Perdew-Burke-Ernzerhof (PBE). Os resultados mostraram que há uma concentração de estados abaixo do nível de Fermi (entre −6 eV e −2 eV) ocasionados, predominan- temente, por contribuições do orbital d. Ao analisarmos as partes real e imaginária da função dielétrica, constatamos o aparecimento de anisotropia na resposta óptica da liga Ag0,50Au0,50, enquanto todas as outras composições possíveis para 4 átomos tiveram comportamento isotrópico. A anisotropia pode estar associada a um acúmulo de carga nos átomos de ouro da estrutura Ag0,50Au0,50, fazendo com que a contribuição da densidade parcial de estados relacionada aos orbitais dxz não seja simétrica aos orbitais dxy e dyz. Em comparação aos resultados da literatura, não encontramos tra- balhos que relatem a anisotropia na resposta óptica da liga Ag0,50Au0,50. A anisotropia observada pode ser a causa dos resultados experimentais contrastantes, para os quais a geometria de excitação pode ser diferente em cada experimento. Do ponto de vista teórico, a maioria dos trabalhos se baseia em interpolações das propriedades dos sistemas puros, para os quais a anisotropia não está presente. Deste modo, usando tais técnicas, não esperamos que a anisotropia possa ser observada. A existência dessa anisotropia abre novas perspectivas de aplicação desse tipo de estrutura, como, por exemplo, materiais plasmônicos birrefringentes.
  • Imagem de Miniatura
    ItemAcesso aberto (Open Access)
    Estudo da viabilidade do uso da computação quântica para análise de propriedades de sólidos periódicos
    (Universidade Federal de Alfenas, 2022-03-07) Pimenta, Raphael César De Souza; Bezerra, Anibal Thiago; Rossato, Daniel Zini; Cuzinatto, Rodrigo Rocha
    A física de materiais tem sido desenvolvida ao longo das últimas décadas com grande ajuda de simulações digitais nos supercomputadores que temos disponíveis no século atual. Porém, é certo que há conhecidos limites de até onde podem chegar essas simulações e quais sistemas somos capazes de simular em um tempo de computação eficaz. A computação quântica surge com promessas de romper certas barreiras da computação clássica, aumentando a capacidade computacional disponível para as mais diversas tarefas e, possivelmente, uma delas será a física de materiais. Em nosso trabalho realizamos uma revisão bibliográfica do que é feito atualmente para simulação de materiais periódicos através da computação quântica, assim como também realizamos algumas simulações em computadores quânticos disponíveis para acesso público. Um grande ponto de nosso levantamento foi que, dentre todas as aplicações da computação quântica, a aplicação em física de sólidos periódicos ainda é modesta, sendo a aplicação em sistemas moleculares uma das maiores fontes de trabalhos e referências. Pudemos realizar com o que descobrimos, simulações para a estrutura de bandas de alguns átomos, como o silício e o grafeno em um simulador local. Também pudemos simular em uma máquina quântica in silico um modelo generalizado de Hamiltoniano para estudar o seu comportamento a medida que variávamos seus parâmetros. Para o grafeno, fomos capazes de calcular sua estrutura em um simulador quântico local e o resultado foi similar ao que era esperado pela literatura. Para o silício obtivemos uma diferença acentuada no seu estado de energia excitado, que acreditamos ser devido a simplicidade de nossa aproximação.
  • Imagem de Miniatura
    ItemAcesso aberto (Open Access)
    Recuperando o uso da aproximação de massa efetiva em perovskitas híbridas de baixa dimensionalidade por meio da aproximação de bandas não parabólicas
    (Universidade Federal de Alfenas, 2019-07-30) Machado, Gabriel Marinho; Bezerra, Anibal Thiago; Dias, Mariama Rebello De Sousa; Maialle, Marcelo Zoega; Neves, Pérson Pereira
    A utilização comercial de células solares baseadas em perovskitas híbridas está cada vez mais próxima da realidade. O rápido crescimento da eficiência de conversão fotovoltaica destas células, adicionalmente à facilidade e baixo custo de síntese, mostra as perovskitas híbridas como materiais bastante promissores na área de dispositivos optoeletrônicos. Contudo, esse tipo de material apresenta desafios, principalmente no que tange sua estabilidade estrutural. Por sua vez, as Perovskitas Ruddlesden–Popper (PRP), as quais possuem cadeias orgânicas que confinam as camadas de perovkitas híbridas, têm proporcionado uma maior estabilidade estrutural em relação às estruturas convencionais. Devido à sua arquitetura em camadas, as PRP apresentam confinamento quântico bidimensional para os portadores de carga, podendo ser estudadas através da física de poços quânticos unidimensionais. Logo, podemos analisar esses sistemas heteroestruturados de baixa dimensionalidade por meio de aproximações tais como a de massa efetiva e de função envelope. Possibilitando, dessa forma, o entendimento das propriedades físicas das Perovskitas Ruddlesden–Popper à partir da resolução da equação de Schrödinger unidimensional para um elétron em um sistema cristalino. Contudo, a utilização dessas aproximações tradicionais de semicondutores, não se enquadra perfeitamente às perovskitas, principalmente a aproximação de massa efetiva, levando à resultados espúrios. A fim de contornar essas dificuldades e ainda assim utilizar tal aproximação, propusemos que o efeito da não parabolicidade na relação de dispersão desses materiais deve ser levado em consideração. Com esse propósito, a solução da equação de Schrödinger foi feita numericamente, utilizando a abordagem de matrizes de diferenciação para bandas não-parabólicas. Como resultado, mostramos ser possível o emprego do modelo de massa efetiva também para as perovskitas Ruddlesden–Popper, reobtendo suas propriedades de transição ótica, em grande acordo com resultados experimentais. Para tanto, o emprego da aproximação de bandas não-parabólicas possui um papel fundamental e deve ser levado em consideração. Além disso, mostramos que a energia da ligação excitônica dá significado à aproximação de não-parabolidade. Acreditamos que os resultados obtidos possam facilitar consideravelmente o estudo da física desse tipo de sistema contendo poços quânticos, uma vez que na aproximação de massa efetiva, as propriedades eletrônicas podem ser obtidas a partir das propriedades de um elétron unidimensional sujeito ao potencial da heteroestutura.
  • Imagem de Miniatura
    ItemAcesso aberto (Open Access)
    Supervised neural network approach to modeling DUNE's LArTPC photon detector device
    (Universidade Federal de Alfenas, 2023-12-20) Lopes, Tiago Vitor; Bezerra, Anibal Thiago; Ferreira, Eric Batista; Lisboa, André Fabiano Steklain
    This work presents the development and evaluation of an artificial neural network (ANN) as a supervised learning model to complement the ArapucaSim software simulation of the behavior of Arapucas’ photon absorption probabilities on DUNE. DUNE will be a neutrino detector intended to address fundamental questions about the nature of elementary particles and their role in the universe. The Arapucas are the light-trapping devices proposed for the detection system of the DUNE far detector. A neural network model employed is a regressor model that receives as inputs the coordinates of a photon generator, along with positions on the surface device where the photon collides and produces outputs consisting in absorption probability for each photon. The input data is obtained from Geant4 simulations, specifically from the ArapucaSim module. Two cases were studied: one in which the photons arrive with normal incidence in the Arapuca surface, and the other including the angle dependence. While the Geant4 approach required hours to generate results, after training the neural network model, comparable probabilities are produced in seconds with high accuracy. This work shows the potential of neural network models as efficient alternatives for simulations in predicting photon absorption probabilities by the light sensor with less time and computational effort.
    Este trabalho apresenta o desenvolvimento e avaliação de uma rede neural artificial (RNA) como modelo de aprendizagem supervisionada para complementar a simulação do software ArapucaSim do comportamento de Arapucas, os dispositivos de captura de luz utilizados no Experimento DUNE, para modelar probabilidades de absorção de fótons. DUNE será um detector de neutrinos destinado a abordar questões fundamentais sobre a natureza das partículas elementares e o seu papel no universo. O Arapuca é o dispositivo proposto para o sistema de detecção do detector distante (Far Detector) do DUNE. O modelo de rede neural empregado é um modelo regressor que recebe como entradas as coordenadas de um gerador de fótons, juntamente com as posições no dispositivo de superfície onde o fóton colide e produz saídas que consistem na probabilidade de absorção para cada fóton. Os dados de entrada são obtidos a partir de simulações Geant4, especificamente do módulo ArapucaSim. Foram estudados dois casos: um em que os fótons chegam com incidência normal na superfície de Arapuca e outro incluindo a dependência angular. Embora a abordagem Geant4 exija horas para gerar resultados, após treinar o modelo de rede neural, probabilidades comparáveis são produzidas em segundos com alta precisão. Este trabalho mostra o potencial dos modelos de redes neurais como alternativas eficientes para simulações que prevêem probabilidades de absorção de fótons pelo sensor de luz com menor tempo e esforço computacional.