Mestrado em Física

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    ItemAcesso aberto (Open Access)
    Explorando o modelo de Starobinsky e a extensão com o termo R³ na ação: implicações para a inflação
    (2025-03-10) Campos, Vitória Fernanda Belo; Cuzinatto, Rodrigo Rocha; Medeiros, Léo Gouvêa; Bufalo, Rodrigo Santos
    Neste trabalho, estudamos as características essenciais da Relatividade Geral e da Cosmologia Padrão, com o objetivo de compreender o Paradigma Inflacionário. Desde 1980, os modelos inflacionários passaram a ser elementos fundamentais para teorias que buscam entender o Universo primordial. As medições obtidas por meio da análise observacional da Radiação Cósmica de Fundo podem ser comparadas com as previsões dos modelos inflacionários, proporcionando testes rigorosos para as predições feitas. Assim, discutimos os problemas do Modelo Cosmológico Padrão (por exemplo, o problema do horizonte, o problema da planura e as correlações no superhorizonte) e como esses problemas podem ser resolvidos ao se adicionar um período de expansão acelerada nos primeiros momentos do Universo. Descrevemos a física da inflação e estudamos a dinâmica do campo escalar inflaton ϕ, responsável pela expansão exponencial do espaço, por meio da equação de movimento e da aproximação de slow-roll para os parâmetros fundamentais da inflação: ε e η. Esses parâmetros, por sua vez, possibilitaram o cálculo do índice espectral ns e da razão tensorial-escalar r para os modelos de inflação quadrática, de Starobinsky e para a extensão do modelo de Starobinsky, na qual propomos a adição do escalar de curvatura cúbica na ação. Após a descrição da inflação, analisamos minuciosamente o comportamento do Modelo de Starobinsky e discutimos o problema associado a ele. A lacuna introduzida por esse problema foi o ponto de partida para a introdução do termo R3 e para a análise das consequências dessa adição.
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    ItemAcesso aberto (Open Access)
    Osciladores interagentes via princípio da ação quântica de Schwinger
    (2025-04-11) Souza, Ivan Francisco de; Melo, Cássius Anderson Miquele de; Faria, Alencar José de; Escobar, Bruto Max Pimentel
    Nesta dissertação, exploramos aspectos da formulação variacional da mecânica quântica pro posta por Julian Schwinger, estruturada em duas partes principais: cinemática e dinâmica. A parte cinemática trata do estudo das medições seletivas na mecânica quântica, permitindo a construção de uma álgebra de símbolos de medição. Já a dinâmica concentra-se nas variações infinitesimais unitárias das funções de transformação, nas quais Schwinger introduziu o ope rador ação como elemento central dessas variações, fundamentando assim o princípio da ação quântica. Demonstramos como esse princípio conduz naturalmente às formulações de Schrö dinger e Heisenberg. Além disso, derivamos outras ferramentas, como as equações canônicas de Hamilton para operadores quânticos e uma versão quântica da equação de Hamilton-Jacobi. Aplicamos alguns dos métodos baseados no princípio de Schwinger para determinar as funções de transformação da partícula livre e do oscilador harmônico. Por fim, analisamos o modelo de osciladores acoplados unidimensionais, resolvendo-o por meio de técnicas de desacoplamento que transformam o sistema em osciladores independentes, representando os modos normais. Determinamos a função de transformação do sistema e suas autoenergias.
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    ItemAcesso aberto (Open Access)
    Using special quasirandom structures (SQS) and density functional theory (DFT) to unveil the structural and electronic properties of ZnO doped with Ag
    (2025-08-19) Batista, Iorran Vieira; Dias, Mariama Rebello de Sousa; Godoy, Marcio Peron Franco de; Camps Rodríguez, Ihosvany
    O óxidodezinco(ZnO) tem se destacado como um candidato ideal para aplicações optoeletrônicas devido ao seu amplo gap de energia (3,3 eV), alta energia de ligação do éxciton e propriedades versáteis, incluindo variações na condutividade, piezoeletricidade e transparência óptica. No entanto, para integrar completamente o ZnO em dispositivos de próxima geração, é necessário obter um material do tipo p compatível. Uma rota promissora é a dopagem do ZnO comátomos comoaprata (Ag), porém isso tem sido desafiador, uma vez que esses sistemas não são estáveis e, por vezes, apresentam comportamento do tipo n. Para compreender a natureza desse comportamento, realizamos cálculos de primeiros princípios baseados na teoria do funcional da densidade (DFT), utilizando o pacote Quantum ESPRESSO (QE), com o objetivo de estudar as propriedades estruturais e optoeletrônicas do ZnO dopado com Ag. Utilizamos pseudopotenciais do tipo norma conservada (NC) para descrever as funções de onda e densidades de carga. Calculamos a densidade de estados (DOS) e a estrutura de bandas utilizando o funcional de troca e correlação na aproximação do gradiente generalizado (GGA), com a parametrização de Perdew-Burke-Ernzerhof (PBE). Para sistemas não dopados, realizamos cálculos para células puras de ZnO contendo 4, 32, 72 e 108 átomos. Com base nesses resultados, optamos por prosseguir com a dopagem de Ag na célula de 72 átomos. Para a célula com 4 átomos, encontramos um gap de energia de 0,71 eV, onde o topo da banda de valência é caracterizado pelos orbitais p do oxigênio (O), e o fundo da banda de condução possui caráter Zn-s. Para a supercélula de 72 átomos, inicialmente garantimos que o sistema represente uma configuração física realista por meio do método de Estruturas Quase-Aleatórias Especiais (SQS). Em seguida, avaliamos como a dopagem com Ag afeta as propriedades eletrônicas e ópticas do sistema. Apresentamos resultados para oito diferentes concentrações de dopagem: 1%, 3%, 4%, 5%, 7%, 8%, 10% e 11%. As estruturas dopadas foram geradas de três maneiras distintas: substituição aleatória de átomos de Zn por Ag na supercélula, abordagem SQS-Build e método SQS. No primeiro caso, observamos a formação de aglomerados de Ag na estrutura, e a estrutura de bandas indica comportamento metálico. Utilizando o método SQS, observamos que o sistema permanece semicondutor, passando posteriormente por uma mudança significativa no gap de energia, tendendo a um comportamento metálico. Por fim, para validar nossos resultados, realizamos comparações com dados experimentais. Observamos que o método SQS fornece uma boa representação do arranjo atômico, o gap de energia apresenta concordância qualitativa com a literatura, e o comportamento do sistema dopado está de acordo com resultados experimentais.