Transporte em nanodispositivos na presença de interação elétron-elétron - Santos Junior, Washington Francisco (2024)
Estruturas à base de carbono, como os nanotubos, e mais recentemente o grafeno, têm atraído grande atenção da comunidade científica tanto do ponto de vista da ciência básica como de possíveis aplicações em fotônica e eletrônica. No caso particular do grafeno, uma estrutura bidimensional de carbono organizada em uma rede hexagonal, temos um material extremamente resistente com propriedades de transporte eletrônico e térmico praticamente incomparáveis. Para resolver o problema da ausência de um gap, ou para obter fios condutores, nanofitas de grafeno podem ser obtidas confinando o grafeno em uma dimensão. Essas estruturas unidimensionais retêm muitas das propriedades do grafeno em um fio em nanoescala. Além disso, nanofitas podem ser conectadas a outros materiais (também à base de carbono) para criar novos dispositivos. Este é o caso dos pontos quânticos abertos que podem funcionar como transistores de elétron único. A presença de defeitos nas nanofitas de grafeno desempenha um papel importante nas propriedades de transporte e, dependendo da concentração, pode levar à localização de Anderson. A presença de vacâncias nas nanofitas de grafeno pode gerar tanto efeitos de desordem quanto o surgimento de estados localizados. Normalmente, ao estudar modelos desordenados, a interação elétron-elétron é negligenciada. Aqui, buscamos entender como a interação elétron-elétron altera as propriedades eletrônicas e de transporte de dispositivos quânticos, em particular pontos quânticos baseados em grafeno e nanofitas de grafeno desordenadas. Para tanto, realizamos cálculos utilizando o método da função de Green de fora de equilíbrio, descrevendo os estados de interação por meio de um modelo de Anderson para impurezas magnéticas juntamente com a chamada aproximação de não cruzamento (NCA) e uma generalização para a fórmula de Meir-Wingreen no regime de acoplamento não proporcional. Assim, por meio da combinação desses métodos, conseguimos obter fenômenos de transporte para sistemas interagentes. Observamos o surgimento de uma transmissão e corrente incoerentes devido ao processo de quebra de fase do transporte quântico coerente via a presença de interação elétron-elétron em ambos os sistemas. Além de uma descrição mais precisa, descrevemos fenômenos antes não descritos a partir de uma perspectiva puramente microscópica.