Localização eletrônica de sistemas aperiódicos em uma dimensão

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Tipo do documento:	Dissertação
Título:	Localização eletrônica de sistemas aperiódicos em uma dimensão
Título(s) alternativo(s):	Electronic localization of aperiodic systems in one dimension
Autor:	Maranhão, Isis Albuquerque de Souza
Primeiro orientador:	Costa, Marcus Vinícius Tovar
Primeiro coorientador:	Barbosa, Augusto Cesar de Castro
Primeiro membro da banca:	Oliveira, Alexandre Lopes de
Segundo membro da banca:	Concordido, Cláudia Ferreira Reis
Terceiro membro da banca:	Busse, Ronaldo da Silva
Quarto membro da banca:	Moura, Carlos Antonio de
Resumo:	Desde a descoberta do estado quasicristalino por Daniel Shechtman et al. em 1984 e da fabricação por Roberto Merlin et al. de uma superrede artificial de GaAs/ AlAs em 1985 com características da sequência de Fibonacci, um grande número de trabalhos teóricos e experimentais tem relatado uma variedade de propriedades interessantes no comportamento de sistemas aperiódicos. Do ponto de vista teórico, é bem sabido que a cadeia de Fibonacci em uma dimensão se constitui em um protótipo de sucesso para a descrição do estado quasicristalino de um sólido. Dependendo da regra de inflação, diferentes tipos de estruturas aperiódicas podem ser obtidas. Esta diversidade originou as chamadas regras metálicas e devido à possibilidade de tratamento analítico rigoroso este modelo tem sido amplamente estudado. Neste trabalho, propriedades de localização em uma dimensão são analisadas considerando-se um conjunto de regras metálicas e o modelo de ligações fortes de banda única. Considerando-se o Hamiltoniano de ligações fortes com um orbital por sítio obtemos um conjunto de transformações relativas aos parâmetros de dizimação, o que nos permitiu calcular as densidades de estados (DOS) para todas as configurações estudadas. O estudo detalhado da densidade de estados integrada (IDOS) para estes casos, mostra o surgimento de plateaux na curva do número de ocupação explicitando o aparecimento da chamada "escada do diabo" e também o caráter fractal destas estruturas. Estudando o comportamento da variação da energia em função da variação da energia de hopping, construímos padrões do tipo borboletas de Hofstadter, que simulam o efeito de um campo magnético atuando sobre o sistema. A natureza eletrônica dos auto estados é analisada a partir do expoente de Lyapunov (γ), que está relacionado com a evolução da função de onda eletrônica ao longo da cadeia unidimensional. O expoente de Lyapunov está relacionado com o inverso do comprimento de localização (ξ= 1 /γ), sendo nulo para os estados estendidos e positivo para estados localizados. Isto define claramente as posições dos principais gaps de energia do sistema. Desta forma, foi possível analisar o comportamento autossimilar de cadeias com diferentes regras de formação. Analisando-se o espectro de energia em função do número de geração de cadeias que seguem as regras de ouro e prata foi feito, obtemos conjuntos do tipo-Cantor, que nos permitiu estudar o perfil do calor específico de uma cadeia e Fibonacci unidimensional para diversas gerações
Abstract:	Since the discovery of a quasicrystalline state by Daniel Shechtman et al. in 1984 and the growth of artificial GaAs/AlAs superlattices on nonperiodic Fibonacci sequence by Roberto Merlin et al., a number of theoretical and experimental works have reported a variety of interesting physical properties of aperiodic systems. Theoretically, it is well known that in one dimension, the Fibonacci chain is a successful prototype to describe a quasicrystalline state. Depending on the in ation rule, different kinds of aperiodic structures can be obtained. This diversity originates the called metallic means, and due to the possibility of analytical and rigorous mathematical treatments the Fibonacci model has been applied by several authors. In this work, electronic localization properties are studied, taking into account a set of metallic means in one dimension. Considering a single band tight-binding Hamiltonian, a set of decimation transformations is obtained allowing the calculation of the Density of States (DOS) for all configurations. The detailed study of the Integrated Density of States (IDOS), shows the appearance of plateaux in the occupation number curve exhibiting the so-called "devil's staircase"indicating the fractal nature of the structures. Studying the behavior of the energy as a function of the hopping we derive Hofstadter butter y type patters, which simulate the effect of a magnetic field acting on the system. The electronic nature of the eigenstate is analyzed by looking at the Lyapunov exponent which is related to the evolution of the electronic wave unction along the one dimensional chain. Since it is zero for an extended state and positive for a localized one, defining the main gaps positions, it is related to the inverse of the localization length. Through a careful analysis of the Lyapunov curves it was also possible to obtain the perfect self-similarity structures for all chains. In particular,for the chains that follow the golden and silver rules, the study of the energy behavior was done by analyzing the energy spectrum as a function of the generation number of each one of the chains. The results yield Cantor-like sets, which allowed us to calculate the specific heat profile for several generations of the one-dimensional Fibonacci chain.
Palavras-chave:	Crystalline system Quasiperiodic system Density of states Specific heat Cristalografia Química do estado sólido Calor específico Sistemas cristalinos Sistemas quasiperiódicos Densidade de estados Calor específico
Área(s) do CNPq:	CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
Idioma:	por
País:	BR
Instituição:	Universidade do Estado do Rio de Janeiro
Sigla da instituição:	UERJ
Departamento:	Centro de Tecnologia e Ciências::Instituto de Matemática e Estatística
Programa:	Programa de Pós-Graduação em Ciências Computacionais
Citação:	MARANHÃO, Isis Albuquerque de Souza. Localização eletrônica de sistemas aperiódicos em uma dimensão. 2014. 121 f. Dissertação (Mestrado em Modelagem matemático-estatístico-computacional) - Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2014.
Tipo de acesso:	Acesso Aberto
URI:	http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/7703
Data de defesa:	16-Dez-2014
Aparece nas coleções:	Mestrado em Ciências Computacionais

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