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A. Ciências Exatas e da Terra - 3. Física - 4. Física da Matéria Condensada
SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL DAS PROPRIEDADES ELETROMAGNÉTICAS DAS CAMADAS SEMICONDUTORAS COM CONDUTIVIDADE DEPENDENTE DO TEMPO.
Guilherme Morais de carvalho 1
Viktor Dodonov 1
(1. Instituto de Física - UnB)
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.
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.

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.
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.
Instituição de fomento: CNPq
Trabalho de Iniciação Científica  
Palavras-chave: Simulação Computacional; Efeito Casimir Dinâmico; Cavidades com paredes móveis.
Anais da 58ª Reunião Anual da SBPC - Florianópolis, SC - Julho/2006