Estrutura, modos normais e difusÃo em um sistema quasi-uni-dimensional.

• Main Author: Joao Claudio Nunes Carvalho
• Other Authors: Wandemberg Paiva Ferreira
• Format: Others
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Federal do Cearà 2011
• Subjects: DifusÃo; Modos Normais; DinÃmica Molecular; FISICA DA MATERIA CONDENSADA
• Online Access: http://www.teses.ufc.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=7157

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico === In this thesis we analyze the structural properties and diffusive dynamics for a classical system of two-dimensional (2D) charged particles, interacting through a repulsive Yukawa potential of the type exp(−r/ lambda)/r, and confined in a parabolic channel that limits the movement of particles in the y direction. Along the x direction, the particles are subject to a periodic potential. The ground-state configurations and the normal mode spectra are obtained in terms of the periodicity (L), the intensity of the periodic potential (V0) and density. An interesting set of tunable ground-state configurations are found, with first- or second-order structural transitions between them. A configuration with particles aligned, perpendicular to the x direction, in each minimum of the periodic potential is obtained for V0 larger than some critical value that has a power-law dependence on the density. The phonon spectrum of different configurations was also calculated. A localization of the modes into a small frequency interval is observed for sufficiently large strength of the periodic potential, and a tunable gap in the phonon spectrum is found as a function of V0. Langevin dynamic simulations are used to investigate the effect of the particle density, the amplitude of the periodic substrate, and the range of the interparticle interaction potential on the diffusive behavior of the particles. We found that in general the diffusion is suppressed with increasing amplitude of the periodic potential, but for specific values of the strength of the substrate potential a remarkably increase of the diffusion is found with increasing periodic potential amplitude. In addition, we found a strong dependence of the diffusion on the specific arrangement of the particles, e.g. singlechain versus multi-chain configuration. For certain particle configurations, a reentrant behavior of the diffusion is found as function of the substrate strength due to structural transitions in the ordering of the particles. === Nesta tese analisamos as propriedades estruturais, dinÃmicas e difusivas para um um sistema clÃssico bidimensional (2D) onde partÃculas carregadas interagem atravÃs de um potencial do tipo Yukawa repulsivo $exp(-r/lambda)/r$, e estÃo confinadas em um canal do tipo parabÃlico, o qual limita o movimento das partÃculas na direÃÃo $y$. Ao longo da direÃÃo $x$, as partÃculas estÃo sujeitas a um potencial periÃdico. As configuraÃÃes do estado fundamental e o espectro dos modos normais sÃo obtidos em funÃÃo: da periodicidade ($L$), da intensidade do potencial periÃdico ($V_0$) e da densidade. Um interessante conjunto de estados fundamentais sÃo encontrados, com transiÃÃes estruturais de primeira ou de segunda entre eles. Uma configuraÃÃo com partÃculas alinhadas, perpendicular à direÃÃo $x$, em cada mÃnimo do potencial periÃdico à obtida para valores de $V_0$ maiores do que um determinado valor crÃtico, observa-se uma dependÃncia de $V_0$ em relaÃÃo a densidade na forma de uma lei de potÃncia. O espectro de fÃnons para diferentes configuraÃÃes tambÃm foi calculado. A localizaÃÃo dos modos em um pequeno intervalo de freqÃÃncia à observada para uma intensidade do potencial periÃdico suficientemente grande do, e um intervalo(gap) ajustÃvel no espectro fÃnon à encontrado em funÃÃo de $V_0$. A difusÃo de partÃculas carregadas interagindo por meio de simulaÃÃes de Langevin foram utilizadas para investigar o efeito da da densidade de partÃculas, da amplitude do substrato periÃdico, e o intervalo do potencial de interaÃÃo entre as partÃculas sobre o comportamento difusivo das partÃculas. Descobrimos que, em geral, a difusÃo à suprimida com o crescimento da amplitude do potencial periÃdico, mas para valores especÃficos da intensidade do potencial do substrato um aumento notÃvel na difusÃo à encontrado com o aumento da amplitude do potencial periÃdico. AlÃm disso, encontramos uma forte dependÃncia da difusÃo em relaÃÃo ao arranjo das partÃculas (uma cadeia versus duas cadeias). Para determinados arranjos das partÃculas, um comportamento reentrante na difusÃo à encontrado em funÃÃo da intensidade do substrato devido as transiÃÃes estruturais na ordenaÃÃo das partÃculas.