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Propriedades de transporte de junções moleculares e dispositivos equivalentes

Processo: 18/21501-1
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Vigência (Início): 01 de abril de 2019
Vigência (Término): 31 de março de 2021
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
Pesquisador responsável:Luiz Nunes de Oliveira
Beneficiário:Diêgo Guedes Sobrinho
Instituição-sede: Instituto de Física de São Carlos (IFSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
Assunto(s):Propriedades de transporte   Grupo de renormalização   Efeito Kondo   Teoria do funcional da densidade

Resumo

Uma junção molecular é um dispositivo constituído por uma molécula, cujas propriedades se deseja estudar, eletricamente acoplada a dois eletrodos independentes. Do ponto de vista científico, a junção é equivalente ao transistor de um elétron (SET), um dispositivo constituído por um ponto quântico que permite passagem de corrente elétrica entre dois gases eletrônicos bidimensionais espacialmente separados. Um potencial de gate controla a ocupação eletrônica do ponto quântico. Experimentalmente, aplica-se uma diferença de potencial entre os gases e mede-se a corrente elétrica resultante, em função da temperatura e do potencial de gate. Se o número de elétrons no ponto quântico for ímpar, a interação antiferromagnética entre o momento magnético do ponto e os dos elétrons nos gases dá origem ao efeito Kondo. Este projeto tem foco no SET e em medidas precisas de sua condutância elétrica em função da temperatura e do potencial de gate disponíveis na literatura. O objetivo é (i) desenvolver um procedimento para calcular a dependência térmica da condutância através de um SET para dado potencial de gate, (ii) aplicar o procedimento a um sistema que simule, realisticamente, um dispositivo experimental descrito na literatura e (iii) comparar, quantitativamente, os resultados teóricos com os dados experimentais. O procedimento combina cálculos de teoria do funcional da densidade (DFT) com conceitos derivados da teoria do grupo de renormalização para superar obstáculos encontrados em estudos prévios do problema. Em lugar de voltar a maquinaria da DFT para o estado fundamental do Hamiltoniano que descreve o dispositivo, empregaremos a DFT para descrever o ponto fixo que aproximadamente descreve o sistema a altas temperaturas e o método do grupo de renormalização numérico (NRG) para descrever a transição entre aquele ponto fixo e o regime de baixas temperaturas. O NRG determina a dependência térmica da temperatura, que poderá ser comparada com medidas precisas publicadas há uma década e que, até hoje, têm desafiado a comunidade teórica.O trabalho inicialmente considerará a condutância linear. No final do biênio, para estudar a condutância no regime estacionário fora do equilíbrio, empregaremos a teoria do funcional da densidade dependente do tempo (TD-DFT) para criar uma diferença de potencial finita entre os gases e calcular a corrente estacionária resultante.

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