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http://hdl.handle.net/11422/29900
| Type: | Dissertação |
| Title: | Sobre o controle dos efeitos do vácuo quântico por meio de condições de contorno |
| Author(s)/Inventor(s): | Cony, João Octávio Oliveira |
| Advisor: | Souza, Carlos Farina de |
| Co-advisor: | Cysne, Tarik Pereira |
| Abstract: | Nessa dissertação, traçamos uma breve revisão da teoria da eletrodinâmica quântica (EDQ) de baixas energias necessária para discutir e entender alguns efeitos do vácuo quântico. Com esse objetivo, discutimos a eletrodinâmica clássica e o formalismo de diádicos de Green, para então introduzirmos a quantização dos campos eletromagnéticos. Estabelecidos esses conceitos, fazemos um breve histórico da EDQ, mencionamos as diferenças e semelhanças essenciais entre os conceitos de vácuo clássico e quântico, e discutimos alguns efeitos desse último, como a interação de Casimir-Polder, os efeitos Casimir estático e dinâmico e o efeito Purcell. Entender conceitualmente efeitos do vácuo quântico é fundamental para que possamos estabelecer mecanismos para controlar tais efeitos, o que pode ser útil, por exemplo, para a concepção de dispositivos optomecânicos nas escalas micro e nanométricas. O foco desta dissertação é o controle de certos efeitos do vácuo alcançado por meio de agentes externos ao sistema, em especial a partir da manipulação das condições de contorno satisfeitas pelos modos do campo de radiação impostas pelos corpos na vizinhança do sistema considerado. Descrevemos com mais detalhes mecanismos de controle nos processos de emissão espontânea – dito efeito Purcell – e de transferência de energia de ressonância (TER ou RET), designado ao longo deste texto por efeito Andrews. Em particular, mostramos que a TER pode ser anisotrópica quando os átomos considerados estão próximos de superfícies planas anisotrópicas, e exploramos em detalhe o caso em que tal superfície é uma folha de fosforeno, material bidimensional obtido a partir do fósforo negro. Nesse caso, mostramos que o controle das propriedades ópticas do fosforeno por meio de tensão mecânica pode ser uma ferramenta eficiente no controle da TER em laboratório. Finalizamos a dissertação tecendo alguns comentários sobre o tema e mencionando possíveis perspectivas e desdobramentos dessa dissertação. |
| Abstract: | In this dissertation, we trace a revision of the theory of low-energy quantum electrodynamics (QED) framework required to discuss and understand certain quantum vacuum effects. To this end, we first review classical electrodynamics and the formalism of Green dyadics, and then introduce the quantization of the electromagnetic field. Once these concepts are established, we provide a brief historical overview of QED, highlight the essential differences and similarities between the classical and quantum concepts of vacuum, and discuss some effects associated with the latter, such as the Casimir–Polder interaction, the static and dynamic Casimir effects, and the Purcell effect. A conceptual understanding of quantum vacuum effects is fundamental for establishing mechanisms to control them, which may be useful, for instance, in the design of optomechanical devices at micro- and nanometric scales. The focus of this dissertation is the control of certain vacuum effects achieved through external agents to the system, in particular via the manipulation of the boundary conditions satisfied by the radiation-field modes imposed by bodies in the vicinity of the system. We describe in great detail control mechanisms in spontaneous emission processes—namely, the Purcell effect—and in resonant energy transfer (RET), referred to throughout this work as the Andrews effect. In particular, we show that RET can be anisotropic when the atoms under consideration are placed near anisotropic planar surfaces, and we explore in detail the case in which such a surface is a phosphorene sheet, a two-dimensional material obtained from black phosphorus. In this context, we demonstrate that controlling the optical properties of phosphorene through mechanical strain can be an efficient tool for laboratory control of RET. We conclude the dissertation with some final remarks on the subject and by outlining possible perspectives and future developments stemming from this work. |
| Keywords: | Vácuo quântico Condições de contorno Emissão espontânea Transferência de energia de ressonância Materiais bidimensionais Quantum vacuum Boundary conditions Spontaneous emission Ressonance energy transfer Bidimensional materials |
| Subject CNPq: | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA |
| Program: | Programa de Pós-Graduação em Física |
| Production unit: | Instituto de Física |
| Publisher: | Universidade Federal do Rio de Janeiro |
| Issue Date: | 12-Mar-2026 |
| Publisher country: | Brasil |
| Language: | por |
| Right access: | Acesso Aberto |
| Appears in Collections: | Física |
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