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Um estudo de fenômenos quânticos coletivos em sistemas de baixa dimensionalidade

Processo: 19/24687-1
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Mestrado
Vigência (Início): 01 de fevereiro de 2020
Vigência (Término): 31 de janeiro de 2022
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
Pesquisador responsável:Julio Antonio Larrea Jimenez
Beneficiário:Matheus Henry Przygocki
Instituição-sede: Instituto de Física (IF). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
Vinculado ao auxílio:18/08845-3 - Um estudo de estados quânticos topológicos e exóticos sob condições extremas, AP.JP
Assunto(s):Fenômenos físicos   Fônons   Elétrons   Spin   Transição de fase quântica   Termoeletricidade   Spintrônica

Resumo

O projeto de tese do candidato a Mestrado, Matheus Henry Przygocki (doravante denominado candidato MS), abordará questões ainda não entendidas sobre o papel que a dimensionalidade desempenha nos fenômenos quânticos coletivos. Em particular, este projeto de tese visa encontrar evidências experimentais de fenômenos coletivos formado por fônons, elétrons e spin quando a dimensionalidade do sistema é reduzida para a ordem de algumas camadas atômicas, os quais serão relevantes para o entendimento de fenômenos como a transição quântica de fase e seus estados emergentes. Os resultados deste estudo pode também estabelecer uma nova abordagem para fabricação materiais termoelétricos e spintrônicos usados no transporte de energia e da informação quântica. Para atingir nossos objetivos, planejamos investigar estados quânticos de superfície do isolante \ch{SrTiO_3} e do semicondutor \ch{FeGa_3}. As atividades do candidato ao MS abrangem a síntese de filmes finos na ordem de algumas camadas atômicas. Usaremos métodos de preparação de amostras, como Molecular Beam Epitaxy (MBE) e medidas propriedades como condutividade térmica, calor específico e realizar medidas espectroscópicas pela técnica Mössbauer, que são considerados no estado da arte. Os métodos experimentais a serem desenvolvidos no Instituto de Física da Universidade de São Paulo (IF USP) são bastante inovadores e ainda não se encontram disponíveis comercialmente. Esperamos contribuir com o estudo de fenômenos quânticos emergentes na superfície e interface do material. Os filmes finos do isolante \ch{SrTiO_3} serão fabricadas pelo método de MBE, controlando o crescimento atômico camada por camada, enquanto que para o semicondutor \ch{FeGa_3}, o rf-sputtering será usada dentro dos laboratórios do IF USP. A fabricação dos filmes finos com uso do MBE, envolve a colaboração internacional com institutos de pesquisa nos Estados Unidos e na Europa, onde o candidato ao MS terá um período de mobilidade de intercâmbio. Essa experiência internacional ajudará o candidato ao MS, a aprender novas metodologias de preparação de amostras e caracterização de propriedades físicas, o que será vantajoso no seu trabalho realizado no IF USP. Esperamos que os resultados de sua tese de mestrado contribuíam a compreensão dos modos coletivos dos fônons e da anisotropia magnética na formação de novos estados quânticos com topologia trivial e não trivial. Esta é uma questão relevante a ser elucidada, podendo estabelecer métodos de fabricação de novas gerações de materiais quânticos funcionais, com potencial de auxiliar no desenvolvimento de materiais com alta tecnologia. (AU)