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P-01. Bianca Parreiras
Título: Propriedades estruturais e eletrônicas do Sr2VO4 e Sr3V2O7
Resumo: As perovskitas de vanádio  Srn+1VnO3n+1 apresentam propriedades eletrônicas bastante sensíveis a perturbações estruturais. Característica comum de sistemas de elétrons fortemente correlacionados. 

Em um artigo experimental recente [1], foi reportado que as estruturas do tipo Ruddlesden–Popper Srn+1VnO3n+1 (n=1 e 2)  apresentam transições metal-isolante induzidas por strain epitaxial. Nesse sentido, temos investigado, a partir de métodos computacionais, as propriedades eletrônicas e estruturais do Sr2VO4 e Sr3V2O7.

A partir de cálculos baseados na Teoria do Funcional da Densidade (do inglês DFT), obtivemos a relação entre a estrutura cristalina desses materiais e seus respectivos estados eletrônicos. Com isso, nas próximas etapas iremos investigar os mecanismos físicos que promovem as transições metal-isolante.

[1] Fukuda et al., Applied Physics Letters, 116(12):123101, 2020.

P-02. Bruno Avellar Couto e Silva
Título: Spin-1/2 “bosons” with mass dimension 3/2 and fermions with mass dimension 1 cannot represent physical particle states
Resumo: We delve into the first principles of quantum field theory to prove that the so-called spin-1/2 “bosons” and the fermions with mass dimension 1, including ELKO, cannot represent physical particle states with spin 1/2. Specifically, we first demonstrate that both aforementioned fields are not invariant under rotational symmetry, which implies that the particles created for these fields are not eigenstates of the spin operator in the (21 , 0) ⊕ (0, 21) representation of the Lorentz group, nor is it possible to construct a Hamiltonian density scalar under the rotational group from them. Furthermore, following Weinberg’s approach to local causal fields, we prove that regardless of any discrete symmetry or adjoint structure, the relativistic fields in the (21 , 0) ⊕ (0, 21) representation satisfy the Fermi-Dirac statistics in complete agreement with the well-established spin-statistics theorem and experimental results.

P-03. Gabriel Rodrigues Fontenele
Título: Characterization and electronic structure calculations of two-dimensional phases of Indium Selenide
Resumo: Indium Selenide (In2Se3) is a promising material that may present topological properties, which can be applied in the construction of devices such as solar cells, spin valves, photodiodes etc. In this work, we present the experimental phase determination, theoretical calculations and electronic properties of In2Se3. The Indium Selenide sample was provided by another student. Phase determination was carried out by X-Ray Diffraction (XRD) with Rietveld refinement using the MAUD package. The electronic structure calculations were performed using Density Functional Theory (DFT) using the QuantumESPRESSO open-source suite. We observed that the sample is not pure and we identified the phases P-3m1 [No. #164] and R3m [No. #160], with a 62%/38% proportion, respectively. The former phase possesses a trigonal structure composed of quintuple layers (QL) of intercalated indium and selenium atoms (In-Se-In-Se-In) with a Van der Waals (VdW) gap between each quintuple layer. The later phase is also trigonal, but is composed of quintuple layers of two atoms of indium in its extremities and three selenium atoms in the middle (In-Se-Se-Se-In). There is also a VdW gap between each quintuple layer. The first phase is not expected to have any topological property. However, the second phase is of the same symmetry group as Bi2Se3, which has topological properties. We will present the electronic structure calculation with their electronic band structure and density of states for both phases.

P-04. Guilherme Rodrigues Fontenele
Título: Novel study on the local density of states of the van der Waals material In2Se3 via scanning tunneling spectroscopy
Resumo: In2Se3 is a promising material for technological applications such as solar cells, spintronics and piezoelectric devices. Despite being a well-known material with outstanding electric properties, experiments to determine the local density of states such as scanning electronic spectroscopy are still not performed for In2Se3. In this work, we present the crystal growth and the atomic and electronic structure of 𝝰-In2Se3 and 𝛅-In2Se3. For the characterization, energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS), powder/single crystal X-ray diffraction (XRD) and electron backscatter diffraction (EBSD) were performed. Finally, scanning tunneling microscopy/spectroscopy (STM/STS) were performed to determine the electronic properties of the surface of both phases.

The investigated sample was synthesized using the Bridgman method. A quartz ampoule containing a  50/50 mixture (in weight) of Indium (In) and Selenium (Se) powder was evacuated and then heated up to 900°C for one day and 500°C for two more days. The EDS characterization shows an atomic percentage of 39.5% of In and 60.5% of Se, as expected. Moreover, the XRD measurements indicate the presence of 𝝰-In2Se3 and 𝛅-In2Se3 phases, with proportions of 38% and 62%, respectively. Scanning tunneling microscopy/spectroscopy results show two distinguishing spectra: a semiconductor-like spectrum with negligible band gap and a metal-like spectrum. These results will be compared with the calculations of density of states.

P-05. Henrique Freitas Coelho
Título: Optimização do uso de terras raras pesadas em ímãs de NdFeB
Resumo: Ímãs permanentes de metais de terras raras possuem características magnéticas de destaque, tais como a alta magnetização de saturação e campo remanente, tornando-os desejados para aplicações tecnológicas específicas. Entre as aplicações, os ímãs de neodímio-ferro-boro (NdFeB) são utilizados em hard disk drives (HDDs) de desktops e laptops, turbinas e geradores de energia, assim como em carros elétricos e híbridos. 

O uso de elementos de terras raras como Disprósio (Dy) e Térbio (Tb) é empregado para otimizar algumas características dos ímãs permanentes. Acima da temperatura de Curie, materiais ferromagnéticos se comportam como paramagnéticos, ou seja, os ímãs “perdem sua magnetização”. Dessa maneira, o uso de Dy ou Tb tem o objetivo de melhorar o desempenho desses materiais em altas temperaturas. Entretanto, esses e outros elementos de terra rara são encontrados em baixa concentração nos seus respectivos minérios, dificultando sua exploração e ocasionando altos preços pela forma metálica dos materiais.

As ligas de NdFeB formadas são policristalinas. A difusão de Dy e Tb acontece através dos contornos de grão do NdFeB, influindo nas interações entre os grãos e as propriedades magnéticas das ligas. Assim o uso da técnica de sputtering é vantajosa para a produção de filmes com tamanhos de grão, espessura e fases cristalográficas controladas. Os filmes produzidos devem apresentar curvas de histerese magnética com a maior área interna possível, para isso é necessário uma alta magnetização de saturação e coercividade. 

P-06. Igo Gomes Mendes
Título: Implementação ótica de portas lógicas para qutrits
Resumo: Neste trabalho, mostraremos a implementação ótica de portas lógicas de qutrits usando um modulador espacial de luz. Mostraremos resultados preliminares obtidos por um laser atenuado.

P-07. João Pedro Carvalho Corrêa
Título: Matéria Escura e a Anomalia do Momento Magnético do Múon no Modelo U(1)Lμ−Lτ
Resumo: Existem pelo menos dois problemas em aberto na física de partículas elementares que desafiam nossa compreensão da composição e das interações fundamentais no universo. A primeira é a evidência da existência de um tipo diferente de matéria, conhecida como Matéria Escura, e a segunda é a discordância entre o valor experimental e teórico previsto do momento magnético do múon, conhecido como anomalia do g − 2 do múon. Ambos os problemas podem ser resolvidos considerando uma extensão do grupo de simetria de gauge das interações eletrofracas do Modelo Padrão para a simetria SU(2)L⊗U(1)L⊗U(1)Lμ−Lτ . O ingrediente chave para resolver esses dois problemas é que o modelo considerado possui uma partícula fermiônica neutra e estável, que produz uma abundância de relíquias de matéria escura de acordo com os experimentos. Esta partícula acopla-se às partículas do Modelo Padrão através de um bóson de gauge Z′ que faz uma contribuição extra para a anomalia do g − 2 do múon. Desta forma, ambos os problemas estão conectados neste modelo. Nesta dissertação estudamos como os acoplamentos e as massas do modelo podem ser fixados usando resultados experimentais recentes. Ao fazermos isso, concluímos que as massas da matéria escura e do bóson Z′ estão na faixa de 1 − 50 MeV, o que nos dá uma solução mínima para esses problemas intrigantes. Finalmente, o modelo também nos dá uma contribuição para ∆Neff que pode aliviar a tensão na constante de Hubble.

P-08. Maria Vitória Tiago Inocêncio
Título: Análise da dinâmica de uma parede de domínio em uma nanofita com geometria em S

Resumo: Devido aos avanços tecnológicos, o desenvolvimento de dispositivos em escala reduzida se tornou essencial, principalmente em aplicações de armazenamento de informações. 

Dentre as pesquisas em nanomagnetismo podemos destacar o estudo das propriedades dinâmicas de modos coletivos da magnetização, como paredes de domínio, skyrmions e vórtices.

Nesse trabalho, propomos a investigação, via microssimulações magnéticas, da dinâmica de uma parede de domínio induzida por corrente em uma nanofita de Permalloy.

A curvatura de nanofitas induz diferentes propriedades na magnetização da amostra.

Dessa maneira, utilizamos uma estrutura formada por três regiões, uma região reta conectada a duas regiões curvas, com concavidades opostas formando um S.

As simulações realizadas no software Mumax³, revelaram que o modelo desenvolvido reproduz as propriedades previstas na literatura, como o potencial de fixação para a parede de domínio em uma região de curvatura local e a ruptura de Walker no sistema conforme a corrente elétrica. Analisamos a dinâmica da PD em ambas regiões curvas da amostra para três casos, com diferentes valores de correntes. 

Partindo da mesma configuração de mínima energia, observamos que, a PD demonstrou comportamentos diferentes em cada uma das regiões curvas. 

Isso evidencia os diferentes efeitos e propriedades que a curvatura pode induzir na magnetização do sistema.

A mesma PD demonstrou comportamentos diferentes em cada uma das regiões curvas, o que indica que a dinâmica da PD também depende do sentido onde ela aponta em uma região de máximo de curvatura local.

P-09. Nícolas Paulo Pereira Vasconcelos
Título: STM and AFM image processing using wavelets
Resumo: Nanostructures are structures with one or more dimensions in the nanometer scale. An important example of these structures are the bidimensional materials, such as graphene, Bi2Te3, etc. Using a bilayer graphene sample, obtained by graphitization of SiC(0001), it is possible to observe nanostructures due to failures in the fabrication process. Using Scanning Tunneling Microscope (STM) techniques at selected bias we are able to obtain images of this nanostructures at a specific local density of states condition. This allow us to study the electronic phenomena and interactions with the substrate. 

Through the use of image processing and filtering techniques, such as wavelet and Fourier transforms, it is possible to improve significantly the quality of the images obtained, allowing a deeper study of the nanostructures to be done. This improvement is crucial since it may be used to improve the contrast of electronic/magnetic/electrostatic response in STM and Atomic Force Microscope (AFM) images.

In this work I will depict processed images of bilayer graphene and Bi2Te3 nanostructures using STM and AFM, as well as an analysis of the treatment performed. A code developed using MATLAB to automatically treat a large number of STM and AFM images to improve significantly their quality will be discussed and analyzed.

P-10. Pedro Braz
Título: O Aglomerado Aberto Jovem NGC 1981
Resumo: Aglomerados estelares são um grupo de estrelas ligados gravitacionalmente, que apresentam uma origem em comum e possuem idade e composição química similares. O estudo desses objetos jovens impõe restrições aos modelos de formação e evolução estelar, assim como às propriedades do disco da Galáxia. Aglomerados abertos na fase embebida se formam a uma taxa que excede por uma ordem de grandeza a de aglomerados opticamente visíveis, indicando um índice elevado de destruição desses sistemas jovens. NGC 1981 é um aglomerado jovem, localizado 1º ao norte da Nebulosa de Órion nas coordenadas Galácticas (l, b) = (208.09, -18.98). Embora NGC 1981 esteja em uma região de intensa formação estelar com nuvens de poeira e gás, ele atualmente habita um campo relativamente livre de poeira, talvez como consequência da evolução do aglomerado. NGC 1981 foi classificado com duas idades conflitantes (30 e 5 Manos). Usando dados do DR2 e EDR3 da missão GAIA e espectros de média resolução obtidos no CASLEO e OPD caracterizamos NGC 1981 e o aglomerado vizinho NGC 1977, que está contaminando a região, com o método de descontaminação astrométrica em conjunto com a análise de velocidade radial de estrelas membro para redeterminar com maior precisão seus parâmetros astrofísicos e resolver o problema com a idade desse aglomerado. Confirmamos a juventude de NGC 1981 (8 Manos), sendo que a dispersão na astrometria das estrelas membro sugere que NGC 1981 esteja passando pelo processo de mortalidade infantil.

P-11. Pedro Gabriel de Souza das Dores
Título: Single photon propagation of optical vortex in waveguides structures
Resumo: It is known that beams of light carry orbital angular momentum, which is connected to the beam's intensity, phase, and wavefronts. The type of beams that possess such an aspect is called optical vortex beams. It could be used in communication systems, microfabrication, and other applications. There are structures capable of guiding and transmitting light in such unique ways that produce distinct intensity distributions and those types of devices are called waveguide structures.

By focusing a femtosecond high-pulsed laser onto a boro-aluminosilicate glassy blade substrate it is possible to create damage spots in order to change the refractive index of glass and build cylindrical concentric waveguides that are capable of trapping and guiding light by total internal reflection and other light effects. 

The objective of this project is to use the waveguides to guide and generate optical beams carrying orbital angular momentum with tunable topological charges and show that by changing the angle of the input beam in order to change its phase and produce different types of modes of guided light, such as Hermite-Gauss and Laguerre-Gauss beams. I will show in this work some experimental results obtained with single photons guided in these waveguide systems.