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Termoeletricidade e transporte térmico em materiais topológicos

Resumo

Materiais que possuem estados com topologia não-trivial têm atraído muita atenção devido ao impacto potencial que a manipulação de seus estados superficiais topologicamente protegidos (TSS) poderia trazer para aplicações tecnológicas em spintrônica e computação quântica. Recentemente, o interesse pela contribuição dos TSS para a termoeletricidade cresceu rapidamente, abrindo uma nova rota promissora na busca de novos materiais termoelétricos. Apesar das previsões teóricas sugerirem possíveis estratégias para melhorar o desempenho termoelétrico em materiais topológicos, estudos sistemáticos sob condições extremas não são frequentemente realizados; isso se deve principalmente aos desafios que as técnicas de medição envolvem, especialmente quando amostras nanoestruturadas estão sob investigação. O objetivo deste projeto é investigar a resposta termoelétrica em vários materiais topológicos candidatos e heteroestruturas com o objetivo de trazer informações relevantes sobre a organização microscópica dos portadores de carga e explorar novas rotas para melhorar o desempenho termoelétrico. Será investigada a termeletricidade nos compostos SmB6, PbTe, SnTe e Ce3Bi4Pt3 em amostra bulk e também em filmes finos, sob múltiplas condições extremas. Heteroestruturas preparadas com filmes finos de materiais topológicos e magnéticos selecionados também serão estudados para explorar efeitos de proximidade e efeitos de interface na resposta termoelétrica. Para alcançar nossos objetivos, propomos instalar novas facilidades experimentais do estado da arte no Instituto IF-USP, para a investigação do transporte termoelétrico e térmico em amostras bulk e em filmes finos, sob condições extremas de baixa temperatura (de 300K até 0.05K) e campo magnético alto (até 20T).O financiamento apoiará a formação de um grupo independente de pesquisa (TRG) liderado por Valentina Martelli, associado ao Instituto de Física da Universidade Estadual de São Paulo, em cooperação com o PD Dr. Wirth do MPI-CPfS (Dresden). Os resultados esperados do projeto vão contribuir em produzir excelentes trabalhos científicos devido ao know-how específico de todos os participantes, ao alto interesse sobre o tema e à colaboração benéfica que favorecerá a mobilidade internacional e a transferência de conhecimento. O TRG poderá estabelecer um laboratório de referência pela investigação de transporte termoelétrico e térmico em múltiplas condições extremas no Brasil e na América do Sul. (AU)

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