Explorando Defeitos Quânticos em Nitreto de Boro Hexagonal: Uma Abordagem DFT+DMRG

• Processo: 25/06160-7
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de setembro de 2025
• Data de Término da vigência: 31 de agosto de 2026
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
• Pesquisador responsável: Vivian Vanessa França Henn
• Beneficiário: Ramiro Marcelo dos Santos
• Supervisor: Anderson Janotti
• Instituição Sede: Instituto de Química (IQ). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Araraquara. Araraquara , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: University of Delaware (UD), Estados Unidos
• Vinculado à bolsa: 24/10789-5 - Desenvolvimento e otimização de funcionais da densidade para o modelo de Hubbard, BP.PD
• Assunto(s): Defeitos Emaranhamento quântico Físico-química
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: boron nitride | defects | electronic structure | quantum entanglement | físico-química

Resumo

Claro! Aqui está a tradução em um único parágrafo, sem modificações na estrutura do conteúdo:Materiais bidimensionais de van der Waals oferecem grandes oportunidades para o desenvolvimento da ciência e tecnologia da informação quântica. Eles servem como hospedeiros de defeitos para sensoriamento quântico, emissores de fóton único e qubits. Entre os materiais de van der Waals mais explorados, o nitreto de boro hexagonal (h-BN) se destaca devido à sua larga largura de banda proibida e alta estabilidade estrutural. Defeitos pontuais no h-BN (intrínsecos ou impurezas) têm sido associados a funcionalidades interessantes devido a suas funções de onda orbital/spin semelhantes às atômicas, tais como fontes de emissão de fóton único, qubits e sensores magnéticos. Neste projeto, investigaremos defeitos em monocamada, poucas camadas e h-BN em bloco, buscando candidatos a emissores de fóton único, qubits, sensores quânticos e entrelaçamento quântico. Além dos defeitos intrínsecos, consideraremos impurezas supostamente simples como C e S, bem como impurezas que certamente exibem fortes efeitos de correlação eletrônica, como metais de transição com orbitais d parcialmente ocupados e lantanídeos com orbitais f parcialmente ocupados. As investigações envolverão cálculos de primeiros princípios baseados na teoria do funcional da densidade (DFT) e funcionais híbridos para energias totais e relaxamento estrutural, além de um método de acoplamento quântico baseado em um modelo de Hubbard multiorbital com funções de Wannier maximamente localizadas e o método DMRG (Renormalização da Matriz de Densidade) para determinar as propriedades do estado fundamental e dos estados excitados. Incorporaremos o acoplamento elétron-fônon para determinar as formas de linha radiativas, calcularemos taxas de recombinação não-radiativa e analisaremos o papel dos estados eletrônicos induzidos por defeitos na modulação do entrelaçamento quântico e da correlação de spin. Esperamos que nossos resultados forneçam insights para o design de materiais 2D com defeitos engenheirados, voltados para futuras tecnologias de informação quântica.