Propagação de ondas eletromagnéticas em quasicristais de Kolakoski com grafeno
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Data de Publicação: | 2021 |
Tipo de documento: | Tese |
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Texto Completo: | https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/47034 |
Resumo: | Neste trabalho simulamos a incidência de ondas eletromagnéticas em quasicristais fotônicos unidimensionais segundo a sequência de Kolakoski com grafeno na interface entre meios distintos. O sistema é formado pela superposição de dois blocos dielétricos, A e B, sendo A o dióxido de silício (SiO2) e B o dióxido de titânio (T iO2). Entre os blocos A e B inserimos uma camada de grafeno. Utilizamos o método da Matriz Transferência na geração dos dados analisados neste trabalho, pois esta metodologia simplifica o aparato algébrico e oferece excelentes resultados. Nesse trabalho temos três objetivos principais. Primeiro, vamos construir e analisar os espectros de transmissão e reflexão da onda eletromagnética através do quasicristal de Kolakoski com e sem grafeno. Segundo, vamos analisar os efeitos específicos da presença do grafeno no sistema. Terceiro, vamos analisar as consequências próprias da quasiperiodicidade de Kolakoski sobre o sistema. Para atingir os objetivos, analisamos vários cenários. Inicialmente, montamos dez gerações de Kolakoski, analisamos os modos de propagação, T E e TM, ambos com e sem grafeno. Em seguida, utilizamos quatro ângulos de incidência e quatro potenciais químicos diferentes do grafeno. Os resultados obtidos revelam que a presença do grafeno reduz a transmissividade por toda escala de frequência e ainda induz um band gap na transmissão em baixa frequência. Além disso, observamos que o band gap produzido pelo grafeno é omnidirecional e que sua espessura cresce com o aumento do potencial químico do grafeno que pode ser ajustado pela aplicação de uma tensão elétrica. Além disto, identificamos intervalos de frequência que apresentam band gaps de Bragg. |
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Feitosa, Francisco Alexandre de Oliveirahttp://lattes.cnpq.br/9909690357966811https://orcid.org/0000-0001-9660-2142http://lattes.cnpq.br/5085046065890176Costa, Carlos Humberto OliveiraAnselmo, Dory Hélio Aires de LimaVasconcelos, Manoel Silva deAzevedo, Sergio André FontesMello, Vamberto Dias deBezerra, Claudionor Gomes2022-04-20T23:28:17Z2022-04-20T23:28:17Z2021-10-22FEITOSA, Francisco Alexandre de Oliveira. Propagação de ondas eletromagnéticas em quasicristais de Kolakoski com grafeno. 2021. 86f. Tese (Doutorado em Física) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2021.https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/47034Neste trabalho simulamos a incidência de ondas eletromagnéticas em quasicristais fotônicos unidimensionais segundo a sequência de Kolakoski com grafeno na interface entre meios distintos. O sistema é formado pela superposição de dois blocos dielétricos, A e B, sendo A o dióxido de silício (SiO2) e B o dióxido de titânio (T iO2). Entre os blocos A e B inserimos uma camada de grafeno. Utilizamos o método da Matriz Transferência na geração dos dados analisados neste trabalho, pois esta metodologia simplifica o aparato algébrico e oferece excelentes resultados. Nesse trabalho temos três objetivos principais. Primeiro, vamos construir e analisar os espectros de transmissão e reflexão da onda eletromagnética através do quasicristal de Kolakoski com e sem grafeno. Segundo, vamos analisar os efeitos específicos da presença do grafeno no sistema. Terceiro, vamos analisar as consequências próprias da quasiperiodicidade de Kolakoski sobre o sistema. Para atingir os objetivos, analisamos vários cenários. Inicialmente, montamos dez gerações de Kolakoski, analisamos os modos de propagação, T E e TM, ambos com e sem grafeno. Em seguida, utilizamos quatro ângulos de incidência e quatro potenciais químicos diferentes do grafeno. Os resultados obtidos revelam que a presença do grafeno reduz a transmissividade por toda escala de frequência e ainda induz um band gap na transmissão em baixa frequência. Além disso, observamos que o band gap produzido pelo grafeno é omnidirecional e que sua espessura cresce com o aumento do potencial químico do grafeno que pode ser ajustado pela aplicação de uma tensão elétrica. Além disto, identificamos intervalos de frequência que apresentam band gaps de Bragg.In this work, we simulate the incidence of electromagnetic waves in an one-dimensional photonic quasicrystal composed of multilayers following the Kolakoski sequence with graphene embedded at the interface between different media. The system is formed by the juxtaposition of two blocks of different dielectric materials, A and B, with A being silicon dioxide, (SiO2) and B being titanium dioxide, (T iO2). Between the blocks A and B we insert layers of graphene. We used the Transfer Matrix Method, which simplifies the algebra involved, to perform the numerical calculation that generated the data analyzed in this work. Next, we present the objectives of this work: generate the necessary data to establish the transmission and reflection spectra, investigate the effects of the graphene monolayer and evaluate the effects of the quasiperiodicity on the physical behavior of the system. To do so, we impose variations on the following parameters of the system: angle of incidence, chemical potential of graphene, Kolakoski generation index and the type of electromagnetic propagation mode. The results obtained reveal that the presence of graphene reduces the transmissivity across the entire frequency range and also induces a band gap in the low frequency transmission. Furthermore, we observe that the band gap produced by graphene is omnidirectional and that its thickness increases with the increase of graphene’s chemical potential, which can be adjusted by the value of the electrical voltage. Furthermore, we identified frequency ranges that present Bragg band gaps.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPqUniversidade Federal do Rio Grande do NortePROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM FÍSICAUFRNBrasilFísicaQuasicristais fotônicosGrafenoSequência de KolakoskiPropagação de ondas eletromagnéticas em quasicristais de Kolakoski com grafenoinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFRNinstname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)instacron:UFRNORIGINALPropagacaoondaseletromagneticas_Feitosa_2021.pdfapplication/pdf20504975https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/47034/1/Propagacaoondaseletromagneticas_Feitosa_2021.pdfc854fc7bd84ebf522bbe5ec7788c958bMD51123456789/470342022-04-20 20:29:01.843oai:https://repositorio.ufrn.br:123456789/47034Repositório de PublicaçõesPUBhttp://repositorio.ufrn.br/oai/opendoar:2022-04-20T23:29:01Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)false |
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