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Type: Tese de Doutorado
Title: Raman spectroscopy of nanographites
Authors: Luiz Gustavo de Oliveira Lopes Cancado
First Advisor: Marcos Assuncao Pimenta
First Co-advisor: Ado Jorio de Vasconcelos
First Referee: Jose Francisco de Sampaio
Second Referee: Roberto Luiz Moreira
Third Referee: Mildred S. Dresselhaus
metadata.dc.contributor.referee4: Riichiro Saito
Abstract: Resumo: No presente trabalho investigamos alguns efeitos físicos que acontecem na estrutura e evolução estelar. Focalizamos nossa atenção em estrelas de baixa massa na pré-sequência principal. Incluímos alguns efeitos físicos no código de estrutura e evolução estelar ATON2.3, escrito pelo Dr. Ítalo Mazzitelli (1989) e posteriormente modificado pelo Dr. Luiz Themystokliz Sanctos Mendes (1999b) para adicionar os efeitos de rotação e redistribuição interna de momento angular. Com o objetivo de economizar tempo computacional, introduzimos o mecanismo de parada de controle (checkpoint), que permite iniciar uma dada execução em um estágio de evolução intermideário, desde que os passos iniciais tenham sido devidamente registrados. Essas modificações foram feitas juntamente com um controle completo de variáveis não inicializadas, precisão e reestruturação do programa, visando futuramente paralelizar o código. Introduzimos efeitos combinados de rotação e forças de maré na configuração de equilíbrio das estrelas. Estes efeitos perturbadores, contidos na função potencial total, desviam a forma da estrela da aproximação esfericamente simétrica. Usamos o método de Kippenhahn & Thomas (1970), posteriormente aperfeiçoado por Enda & Sofia (1976). À função potencial obtida por estes autores, adicionamos termosrelacionados à forças de maré e àqueles relacionados à parte não simétrica do potencial gravitacional devido à distorção que tais forças causam na figura da estrela. Seguindo esta aproximação, corrigimos as equações constitutivas a fim de obter uma configuração estrutural de uma estrela distorcida. Cálculos de constantes de estrutura interna e raios de giração foram incluídos no código. Várias trilhas evolutivas foram geradas com os novos modelos, incluindo as quantidades mencionadas acima. Os novos modelos foram testados através de dados observacionais das dimensões absolutas, taxa de movimento apsidal e abundância de lítio das componentes do sistema binário eclipsante EK Cephei. No presente trabalho, também apresentamos estimativas teóricas do convective turnover time, Tc   e Números de Rossby, Ro,   para estrelas com massas semelhantes à massa solar, com rotação e na pré-sequência principal. Ro está relacionado com a força magnética na teoria do dínamo e, pelo menos para estrelas na seqüência principal, observa-se uma correlação entre rotação e atividade estelar. Incluímos também a possibilidade de utilizar modelos de atmosferas não cinza, com o objetivo de seguir a evolução estelar de estrelas de baixa massa desde estágiosbem iniciais, caracterizados por baixa gravidade. Adotamos os modelos NextGen e ATLAS9 de atmosferas estelares. Usando os nossos novos modelos não-cinza, geramos vários conjuntos de trilhas evolutivas, partindo da pré-sequência principal. Tais trilhas foram usadas para investigar algumas propriedades físicas e rotacionais de estrelas jovens na Nebulosa de Orion. Comparações entre resultados teóricos e dados observacionais, permitiram-nos obter informações sobre esta classe de objetos, principalmente no que diz respeito à distribuição inicial de momento angular. A interpretação dos dados depende fortemente das considerações físicas feitas no modelos, sendo a eficiência da convecção a mais importante. Nossa análise indica que um segundo parâmentro é necessário para descrever a convecção na pré-sequência principal. Tal parâmetro está possivelmente relacionado ao efeito estrutural de um campo magnético gerado por efeito dínamo.
Abstract: This work presents the application of the Raman spectroscopy for the study and characterization of nanographite systems. We report the ¯rst detection of nanographite ribbons on a highly oriented pyrolytic graphite substrate by Raman spectroscopy. We found a way to di®erentiate the Raman signal of the ribbon from that of the substrate, the Raman signal of the ribbon having the same order of magnitude as the one of the substrate, despite the much smaller number of illuminated carbon atoms (»10¡3). The results show that these structures present van Hove singularities in the electronic density of states due to quantum con¯nement into their 1D structure. In another experiment, we use micro-Raman scattering to determine the arrangement of carbon atoms in a graphite edge. Theedge of a semi-in¯nite plane can be considered as a one-dimensional defect, leading to unusual defect-induced Raman scattering that turns out to be structurally selective. In this case, Raman scattering can be used to de¯ne the orientation of the carbon hexagons with respect to the edge of a graphite plane, in the so called armchair and zigzag arrange-ments. These two experiments involve the ¯rst detection of the anisotropy in the optical absorption of graphite, giving strong support to previous theoretical predictions. We also present a systematic study of the ratio between the integrated intensities of the disorder-induced D band and the ¯rst-order allowed G band (ID=IG) in the Raman spectra of nanographite samples with di®erent crystallite sizes (La) and using di®erent excitation laser energies (wavelengths). The crystallite size La of the nanographite samples were obtained both by X-ray di®raction using synchrotron radiation and directly from scan-ning tunneling microscopy images. A general equation for the determination of La using any laser energy in the visible range is obtained. Moreover, we performed measurementsof the absolute intensities of individual features in the Raman spectra of nanographites,showing the dependence of these features on the excitation laser energy and crystallite size.
Subject: Nanografites
Espectroscopia de Raman
Física
language: Inglês
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/IACO-6W8NYM
Issue Date: 28-Sep-2006
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