A. Ciências Exatas e da Terra - 3. Física - 4. Física da Matéria Condensada |
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SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL DAS PROPRIEDADES ELETROMAGNÉTICAS DAS CAMADAS SEMICONDUTORAS COM CONDUTIVIDADE DEPENDENTE DO TEMPO. |
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Guilherme Morais de carvalho 1 |
Viktor Dodonov 1 |
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(1. Instituto de Física - UnB) |
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INTRODUÇÃO: |
O Efeito Casimir Dinâmico -- criação de fótons de vácuo em cavidades com paredes móveis ou com paredes, cujas propriedades dependem do tempo -- é de fato uma importante linha de pesquisa da Física na atualidade. Porém, para que experimentos sejam feitos nessa área necessita-se de fortes argumentos teóricos tais como aqueles gerados por simulação computacional. O objetivo deste projeto é simular o processo da evolução temporal de ondas eletromagnéticas em cavidades aplicado ao Efeito Casimir Dinâmico bem como embasar avanços teóricos já desenvolvidos para que se possa futuramente realizar experimentos nessa área. |
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METODOLOGIA: |
Primeiramente, realizou-se um estudo sobre a propagação de ondas eletromagnéticas em guias de onda e em cavidades ressonantes. Em seguida realizou-se uma pesquisa bem acurada acerca da propagação de ondas eletromagnéticas no modo Transversal Eletric (TE) em uma cavidade ressonante cuja fronteira possui uma espessura (d) e cuja onda propagante possa penetrar nessa parede. A segunda etapa consistiu em um breve estudo do método numérico a ser utilizado para simular a propagação de uma onda eletromagnética no modo TE se propagando em uma cavidade com espessura (d). Utilizou-se então o princípio variacional aliado a um método iterativo para tratar o problema que envolve equações diferencias parciais de 2ª Ordem do tipo Elípticas. Tais equações envolvem derivadas de 2ª ordem em cada uma das variáveis independentes e todas de mesmo sinal quando colocadas no mesmo lado da equação. Com este método obteve-se uma aproximação muito eficiente para a resolução do problema no domínio discreto. Para a implementação numérica do problema, foi feito um código em Fortran 90 que realiza o calculo do valor da função em cada ponto do espaço (discretizado) com um fator de relaxação (w). Este fator de amortecimento aparece para relaxar (diminuir) a influencia da condição inicial imposta. |
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RESULTADOS: |
A partir da discretização da equação de onda, implementou-se um código em Fortran 90 que realiza o calculo do valor da função em cada ponto do espaço (discretizado) considerando-se o fator de relaxação (w). Nesta simulação utilizou-se, para efeito de cálculos, a permissividade elétrica do meio como sendo uma função real constante ε = 2000. Uma análise geral mostra que a melhor escolha do parâmetro de relaxação (w) depende fundamentalmente da geometria do problema e que esse valor é geralmente superior a 1. Resolveu-se a equação de Riccati, como solução alternativa, através do conhecido método de Runge-Kutta de 4ª ordem utilizando-se, com tudo, variáveis complexas. Sabe-se que a permissividade elétrica da parede da cavidade ressonante deve ser uma função complexa e por isso a necessidade de resolvermos a equação de Riccati agora utilizando variáveis complexas. |
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CONCLUSÕES: |
Verifica-se portanto que os resultados obtidos numericamente concordam com a solução analítica no limite em que a permissividade complexa tem apenas sua parte real. Deve-se agora investigar detalhadamente as várias soluções possíveis para os diferentes tipos de argumentos complexos bem como pesquisar possíveis funções complexas que descrevam precisamente a permissividade ε de determinados materiais. |
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Instituição de fomento: CNPq
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Trabalho de Iniciação Científica
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Palavras-chave: Simulação Computacional; Efeito Casimir Dinâmico; Cavidades com paredes móveis. |
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Anais da 58ª Reunião Anual da SBPC - Florianópolis, SC - Julho/2006 |