Dinâmica, defeitos topológicos e transições de fase em sistemas bidimensionais

Resumo

As propriedades físicas de meios ordenados dependem fortemente da existência de defeitos topológicos. Tais defeitos são uma consequência da periodicidade e rigidez do meio ordenado e são também os responsáveis pelos mecanismos que produzem transição de fase com quebra de simetria. Por sua vez, uma grande variedade de meios ordenados emerge através dessa quebra de simetria. Em sistemas com simetria contínua, por exemplo, como redes atômicas cristalinas, defeitos topológicos na forma de deslocações determinam a maioria das propriedades plásticas, tanto no aspecto dinâmico quanto estático. Em supercondutores, vórtices são os defeitos topológicos mais relevantes. Quando a simetria é discreta como no caso de camadas atômicas adsorvidas sobre um substrato, o defeito topológico relevante consiste em uma parede de domínios, ou interface, separando diferentes regiões ordenadas. Em materiais bidimensionais, como o grafeno e outros materiais de uma monocamada, a presença desses defeitos na forma de estruturas de paredes de domínio tem efeitos importantes sobre a propriedades do atrito. O objetivo do presente projeto é o desenvolvimento de pesquisa teórica sobre dinâmica, defeitos topológicos e transições de fase em sistemas bidimensionais. O foco central são fenômenos que ocorrem principalmente em redes supercondutoras e superfícies cristalinas. A característica comum desses sistemas, aparentemente distintos, é a existência de competição entre elasticidade, periodicidade do meio ordenado e força externa. A periodicidade do sistema permite a formação de defeitos topológicos que determinam tanto a dinâmica como as transições de fase no sistema. (AU)