https://hdl.handle.net/1884/39736 2026-09-29T11:32:25Z https://hdl.handle.net/1884/107044 Influência da dopagem com BCF e do solvente na eficiência e estabilidade de células solares orgânicas Resumo: A crescente demanda por fontes de energia renovável, impulsionada pelo aumento global do consumo de eletricidade, evidencia a necessidade de alternativas sustentáveis. As células solares orgânicas (OSCs) destacam-se como uma tecnologia promissora de energia limpa. Contudo, a otimização de sua eficiência e estabilidade permanece um desafio crítico. Este trabalho in vestigou a fabricação e padronização de dispositivos baseados nas blendas P3HT:PC61BM e PM6:Y6, estabelecendo parâmetros de referência para estudos de degradação e dopagem. Es pecificamente, analisou-se o impacto do aditivo tris(pentafluorofenil)borano (BCF) em filmes e dispositivos baseados em P3HT, com ênfase na influência dos solventes clorofórmio (CF) e 1,2-diclorobenzeno (ODCB) sobre o mecanismo de dopagem. As análises de absorção UV-Vis e FTIR revelaram que a natureza da interação do BCF é fortemente dependente do ambiente químico e da presença de umidade, em que o aditivo transita de um ácido de Lewis para um ácido de Brønsted. Os resultados demonstraram que o uso de ODCB favoreceu uma cinética de secagem mais lenta, impactando em propriedades elétricas relevantes. Em contrapartida, filmes processados com CF apresentaram comportamentos distintos de agregação. A adição de BCF resultou em melhorias mensuráveis na condutividade elétrica e na estabilidade, reduzindo processos de degradação acelerada em ambiente atmosférico. Conclui-se que a dopagem com BCF é uma estratégia viável para aumentar a performance e a vida útil das OSCs, dependendo criticamente do ajuste do sistema de solventes; Abstract: The growing demand for renewable energy sources, driven by the global increase in electricity consumption, highlights the need for sustainable alternatives. Organic solar cells (OSCs) have emerged as a promising clean energy technology. However, optimizing their efficiency and sta bility remains a critical challenge. This work investigated the fabrication and standardization of devices based on P3HT:PC61BM and PM6:Y6 blends, establishing reference parameters for degradation and doping studies. Specifically, the impact of the tris(pentafluorophenyl)borane (BCF) additive on P3HT-based films and devices was analyzed, with emphasis on the influence of the solvents chloroform (CF) and 1,2-dichlorobenzene (ODCB) on the doping mechanism. UV–Vis absorption and FTIR analyses revealed that the nature of the BCF interaction is strongly dependent on the chemical environment and the presence of moisture, in which the additive transitions from a Lewis acid to a Brønsted acid. The results demonstrated that the use of ODCB promoted slower drying kinetics, affecting relevant electrical properties. In con trast, films processed with CF exhibited distinct aggregation behaviors. The addition of BCF led to measurable improvements in electrical conductivity and stability, reducing accelerated degradation processes under ambient conditions. It is concluded that BCF doping is a viable strategy to enhance the performance and lifetime of OSCs, critically depending on the proper adjustment of the solvent system Orientadora: Profª. Drª. Lucimara Stolz Roman; Coorientador: Dr. Kaike Rosivan Maia Pacheco; Banca: Lucimara Stolz Roman (Presidente da Banca), Luana Cristina Wouk, Cristiano Francisco Woellner e Matheus Felipe Fagundes das Neves; Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Física. Defesa: Curitiba, 23/03/2026; Inclui referências 2026-01-01T00:00:00Z https://hdl.handle.net/1884/95860 An approach to the Wheeler-DeWitt equation with a complex cosmological constant Resumo: Esta dissertação investiga a solução da equação de Wheeler-DeWitt no contexto da gravidade quântica, com ênfase em uma correção quântica derivada da integral de caminhos. A pesquisa começa abordando a evolução histórica, desde Planck até Wheeler e DeWitt, cujas contribuições culminaram na formulação da equação que descreve a gravidade quântica. O primeiro passo no desenvolvimento da dissertação é a dedução da equação de Wheeler-DeWitt a partir da ação de Einstein-Hilbert, utilizando o formalismo de Arnowitt-Deser-Misner. Essa abordagem canônica permiteumadescriçãodetalhadadadinâmicadagravitação,essencialparaaquantizaçãodocampo gravitacional. No segundo estágio, a dissertação transita para o formalismo de Ashtekar, que reformula a teoria gravitacional através de variáveis auto-duais. Essa reformulação é fundamental para a quantização da gravidade, uma vez que as variáveis de Ashtekar facilitam a integração das teorias clássicas com as abordagens quânticas, permitindo uma melhor compreensão da estrutura matemática que rege a gravitação. A seguir, a dissertação apresenta uma modificação quântica à ação de Einstein-Hilbert, com base na medida funcional proveniente da integral de caminhos. Esta modificação é caracterizada pela introdução de uma constante cosmológica complexa, que emerge como resultado da quantização da gravidade. A constante cosmológica complexa é incorporada na ação modificada, e a equação de Wheeler-DeWitt é resolvida dentro desse novo quadro teórico. Ao considerar os efeitos quânticos da gravitação, a solução obtida oferece uma nova perspectiva sobre a natureza do espaço-tempo e seus componentes fundamentais em escalas quânticas. A pesquisa propõe que a constante cosmológica, derivada dessa medida funcional, desempenha um papel importante na dinâmica quântica do universo, esclarecendo o comportamento das flutuações quânticas do espaço-tempo, através dos efeitos topológicos e quânticos que nossa solução fornece, além de possibilitar novas linhas de pesquisa para a origem da constante cosmológica. Este trabalho contribui para a resolução da equação de Wheeler-DeWitt, ao integrar os formalismos canônicos e da integral de caminhos, propondo uma nova maneira de interpretar a gravidade quântica.; Abstract: This dissertation investigates the solution of the Wheeler-DeWitt equation in the context of quantum gravity, with emphasis on a quantum correction derived from the path integral. The research begins by addressing the historical evolution, from Planck to Wheeler and DeWitt, whose contributions culminated in the formulation of the equation that describes quantum gravity. The first step in the development of the dissertation is the derivation of the Wheeler-DeWitt equation from the Einstein-Hilbert action, using the Arnowitt-Deser-Misner formalism. This canonical approach allows a detailed description of the dynamics of gravitation, essential for the quantization of the gravitational field. In the second stage, the dissertation moves to the Ashtekar formalism, which reformulates gravitational theory through self-dual variables. This reformulation is fundamental for the quantization of gravity, since Ashtekar variables facilitate the integration of classical theories with quantum approaches, allowing a better understanding of the mathematical structure that governs gravitation. Next, the dissertation presents a quantum modification to the Einstein-Hilbert action, based on the functional measure derived from the path integral. This modification is characterized by the introduction of a complex cosmological constant, which emerges as a result of the quantization of gravity. The complex cosmological constant is incorporated into the modified action, and the Wheeler-DeWitt equation is solved within this new theoretical framework. The solution obtained, by considering the quantum effects of gravity, the obtained solution offers a new perspective on the nature of spacetime and its fundamental components at quantum scales. The research proposes that the cosmological constant, derived from this functional measure, plays an important role in the quantum dynamics of the universe, shedding light on the behavior of quantum fluctuations of spacetime, through the topological and quantum effects that our solution provides, in addition to enabling new lines of research into the origin of the cosmological constant. This work contributes to the resolution of the Wheeler-DeWitt equation, by integrating the canonical and path integral formalisms, proposing a new way of interpreting quantum gravity Orientador: Iberê Oliveira Kuntz de Souza; Banca: Iberê Oliveira Kuntz de Souza (Presidente da Banca), Celso de Araujo Duarte, Abraão Jesse Capistrano de Souza; Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Física. Defesa : Curitiba, 28/02/2025; Inclui referências; Área de concentração: Física Geral 2025-01-01T00:00:00Z https://hdl.handle.net/1884/105607 Medidas de direcionamento quântico Resumo: Direcionamento quântico é uma forma de correlação quântica entre dois ou mais subsistemas emaranhados. Em um cenário bipartido, ele corresponde a protocolos experimentais envolvendo dois experimentalistas, Alice e Bob. Ao realizar medições locais em seu subsistema, Alice pode influenciar (direcionar) o estado do subsistema de Bob, de uma forma que seria impossível se os subsistemas estivessem correlacionados apenas classicamente. Esses protocolos pressupõem que não haja comunicação entre as partes durante as medições. Essa propriedade, denominada não-sinalização, estabelece operacionalmente que o estado médio de Bob seja independente da medição de Alice. Embora a separação espacial seja fundamental, a verificação operacional do princípio de não-sinalização também exige uma amostragem estatística suficientemente grande e aparatos de medição com alta confiabilidade. Em experimentos reais, no entanto, a condição de não-sinalização raramente é satisfeita de forma estrita devido a limitações como a estatística finita e imprecisões experimentais nos dispositivos. Nesses casos, a violação observada do princípio não decorre de uma troca efetiva de informação entre as partes, mas sim de flutuações estatísticas e ruídos instrumentais evidenciados nos dados coletados. Obtidos os dados experimentais, a comunicação é permitida para o pós-processamento dos resultados e a verificação do direcionamento quântico entre as partes. Nos últimos anos, vários critérios foram elaborados para detectar essa correlação, mas ainda há poucas propostas para a quantificação do seu grau em um determinado sistema. Neste trabalho, investigamos possíveis maneiras de quantificar o direcionamento quântico, baseando nossa análise em diferentes critérios apresentados na literatura. Para certificar o direcionamento quântico mesmo em um cenário onde o princípio de não-sinalização é violado, propomos um método que primeiro quantifica o grau de sinalização presente para, em seguida, incorporar essa quantidade em testemunhas de direcionamento lineares conhecidas. Dessa forma, a sinalização é levada em conta ao se buscar desigualdades ótimas de direcionamento via programação semidefinida. Demonstramos o uso do nosso método utilizando um circuito quântico de quatro qubits em uma unidade de processamento quântico da IBM, que apresenta sinalização residual mesmo no limite de grande amostragem. Os resultados permitem certificar o direcionamento quântico a partir de dados experimentais não ideais com sinalização; Abstract: Quantum steering is a form of quantum correlation between two or more entangled subsystems. In a bipartite scenario, it corresponds to experimental protocols involving two parties, Alice and Bob. By performing local measurements on her subsystem, Alice can influence (steer) the state of Bob’s subsystem in a way that would be impossible if the subsystems were only classically correlated. These protocols assume that there is no communication between the parties during the measurements. This property, termed non-signaling, operationally establishes that Bob’s average state is independent of Alice’s measurement. While spatial separation is fundamental, the operational verification of the non-signaling principle also requires sufficiently large statistical sampling and highly reliable measurement apparatuses. In real experiments, however, the non-signaling condition is rarely strictly satisfied due to limitations such as finite statistics and experimental inaccuracies in the devices. In such cases, the observed violation of the principle does not stem from an actual information exchange between the parties, but rather from statistical fluctuations and instrumental noise evidenced in the collected data. Once experimental data are obtained, communication is allowed for the post-processing of results and the verification of quantum steering between the parties. In recent years, several criteria have been developed to detect this correlation, but there are still few proposals for quantifying its degree in a given system. In this work, we investigate possible ways to quantify quantum steering, basing our analysis on different criteria presented in the literature. To certify quantum steering even in a scenario where the non-signaling principle is violated, we propose a method that first quantifies the degree of signaling present and then incorporates this quantity into known linear steering witnesses. In this way, signaling is taken into account when searching for optimal steering inequalities via semidefinite programming. We demonstrate the use of our method using a four-qubit quantum circuit on an IBM Quantum Processing Unit, which exhibits residual signaling even in the large sampling limit. The results allow for the certification of quantum steering from non-ideal experimental data featuring signaling Orientador: Profª. Drª. Ana Cristina Sprotte Costa; Banca: Ana Cristina Sprotte Costa (Presidente da Banca), Marcus Werner Beims, Rafael Luiz da Silva Rabelo e Fabiano Manoel de Andrade; Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Física. Defesa: Curitiba, 19/02/2026; Inclui referências 2026-01-01T00:00:00Z https://hdl.handle.net/1884/105504 Síntese e caracterização de aluminato de cobalto com diferentes estequiometrias e dopado com Cu, Mg e Ni Resumo: O aluminato de cobalto (C0AI2O4) é um espinélio de grande interesse industrial e tecnológico devido à sua cor azul intensa, estabilidade química, propriedades catalíticas, magnéticas e ambientais. Esta dissertação investiga a síntese e a caracterização estrutural, química e óptica deste material, analisando o impacto da temperatura de calcinação, da variação estequiométrica e da adição de dopantes metálicos na rede cristalina. Foram produzidos dois conjuntos de amostras: o primeiro com diferentes proporções de cobalto, calcinadas a 5000C via mistura de precursores e o segundo dopado com 10% de cobre (Cu), magnésio (Mg) e níquel (Ni), calcinado a 900 0C pelo método sol-gel. As caracterizações foram realiza das por difração de raios X com refinamento Rietveld, espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia de energia dispersiva e espectroscopia UV-Visível. Os resultados para as amostras calcinadas a 500 0C indicaram uma formação de fase incompleta e baixa cristalinidade, com a coexistência de óxidos secundários (Al2O3 e Co3O4) que conferiram uma coloração preta às amostras, mascarando o azul característico. Em contraste, o tratamento térmico a 9000C promoveu a formação efetiva da estrutura de espinélio cúbica (Fd3m). A incorporação dos dopantes resultou em uma contração sistemática do parâmetro de rede, fenômeno atribuído à inversão catiônica parcial. O cobre atuou como agente fundente, promovendo um crescimento de grão superior (196,8 nm). As análises de UV-Vis e FTIR confirmaram que a cor azul está vinculada à coordenação tetraédrica do cobalto, enquanto a inversão catiônica induzida pela dopagem reduziu a pureza e a saturação da cor. Observou-se também que os do pantes inibiram a formação de óxidos amorfos superficiais presentes na amostra pura, que conferiram uma cor esverdeada para a amostra; Abstract: The cobalt aluminate (C0AI2O4) is a spinel of great industrial and technological interest due to its intense blue coloration, chemical stability, and its catalytic, magnetic and environmental properties. This dissertation investigates the synthesis and the structural, chemical and optical properties of this material, analysing the calcination temperature’s impact, the stoichi- ometric variation and the addition of metallic doping agents in the crystalline network. Two sets of samples were produced: the first had different percentages of cobalt, calcined at 500 °C through a mixture of precursors, and the second one doped with 10% of copper (Cu), magnesium (Mg) and nickel (Ni), calcined at 900 °C with the sol-gel method. The characteri- zations were made through diffraction of X-rays with Rietveld refinement, Fourier-transform infrared spectroscopy, scanning electron microscopy, energy dispersive spectroscopy and UV-Visible spectroscopy. The results of the samples calcined at 500 °C indicated an incom- plete phase formation and with low crystallinity, with coexistence of secondary oxides (Al2O3 and Co3O4) causing a black coloration to appear on the samples, masking the characteristic blue. In contrast, the thermic treatment at 900 °C produced the effective formation of the cuboidal spinel strThe cobalt aluminate (C0AI2O4) is a spinel of great industrial and technological interest due to its intense blue coloration, chemical stability, and its catalytic, magnetic and environmental properties. This dissertation investigates the synthesis and the structural, chemical and optical properties of this material, analysing the calcination temperature’s impact, the stoichi- ometric variation and the addition of metallic doping agents in the crystalline network. Two sets of samples were produced: the first had different percentages of cobalt, calcined at 500 °C through a mixture of precursors, and the second one doped with 10% of copper (Cu), magnesium (Mg) and nickel (Ni), calcined at 900 °C with the sol-gel method. The characteri- zations were made through diffraction of X-rays with Rietveld refinement, Fourier-transform infrared spectroscopy, scanning electron microscopy, energy dispersive spectroscopy and UV-Visible spectroscopy. The results of the samples calcined at 500 °C indicated an incom- plete phase formation and with low crystallinity, with coexistence of secondary oxides (Al2O3 and Co3O4) causing a black coloration to appear on the samples, masking the characteristic blue. In contrast, the thermic treatment at 900 °C produced the effective formation of the cuboidal spinel structure (Fd3m). The incorporation of the doping agents resulted in a sys- tematic contraction of the network parameter, a phenomenon assigned to the partial cationic inversion. The copper acted as a fusing agent, promoting a superior growth of the grain (196,8 nm). The UV-Vis and FTIR analysis confirm that the blue coloration is linked to the cobalt’s tetraedric coordination, while the cationic inversion induced by the doping reduced the purity and the color saturation. It was also observed that the doping agents inhibited the formation of surface amorphous oxides present in the pure sample, that bestowed a green hue to the sampleucture (Fd3m). The incorporation of the doping agents resulted in a sys- tematic contraction of the network parameter, a phenomenon assigned to the partial cationic inversion. The copper acted as a fusing agent, promoting a superior growth of the grain (196,8 nm). The UV-Vis and FTIR analysis confirm that the blue coloration is linked to the cobalt’s tetraedric coordination, while the cationic inversion induced by the doping reduced the purity and the color saturation. It was also observed that the doping agents inhibited the formation of surface amorphous oxides present in the pure sample, that bestowed a green hue to the sample Orientador: Prof. Dr. Fabiano Yokaichiya; Banca: Fabiano Yokaichiya (Presidente da Banca), Ivair dos Santos e Guinther Kellermann; Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Física. Defesa: Curitiba, 25/02/2026; Inclui referências; Área de concentração: Física 2026-01-01T00:00:00Z