iii. problemas correntes
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III. Problemas correntes. Super-redes de nanotubos metálicos de carbono Supercondutividade e magnetismo em sistemas de camadas Semicondutores magnéticos diluídos Modelos para HTCS Magnetismo e transporte em super-redes Ferromagnetismo em sistemas itinerantes. Nanotubos metálicos de carbono. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
III. Problemas correntes • Super-redes de nanotubos metálicos de
carbono
• Supercondutividade e magnetismo em sistemas de camadas
• Semicondutores magnéticos diluídos
• Modelos para HTCS
• Magnetismo e transporte em super-redes
• Ferromagnetismo em sistemas itinerantes
Nanotubos de carbono têm estrutura uni-dimensional
Permitem uso de modelos de baixa dimensionalidade efeitos quânticos (confinamento) mais pronunciados cálculos “mais simples”
Líquidos de Luttinger:
Hipótese: excitações a partir do estado fundamental são bem descritas por uma representação linear dadispersão [ k, ao
invés de k2 ]
kF-kF
k
Característica de um LL: separação entre excitações envolvendo carga das envolvendo spin
Ilustração: coloque um elétron extra (em movimento), e acompanhe a redistribuição (via densidades) da carga e dos spins
c
posição na rede 1-D
As velocidadessão diferentes!
A conjectura: o LL descreve, de modo universal, toda a Física de baixas energias (excitações sem gap) para os metais 1D
Lucro: diversas grandezas diretamente mensuráveis (calor específico, suscetibilidade magnética, compressibilidade, e condutividade) podem ser calculadas de modo bastante simples
2/12
)2/ln(8
1
Rv
eg
F
constante dielétricacomprimento raio
g ~ 0.2; c.f. g = 1 para o gás de Fermi
(comportamento LL de fato observado em exp’s de tunelamento)
Para os Nanotubos de Carbono:
“constante de acoplamento”
Super-redes de NC’s/LL’s:
Diagrama de fases
metal
isolante
Condutividade
U = 0(g = 1)
U 0(g 1)
[J Silva-Valencia, E Miranda & RRdS, JPCM (2001)]
Supercondutividade foi recentemente observada em nanotubos de Carbono (Tc 0.55 K).
• Explicável pela tradicional BCS?• Como aumentar Tc ?
Questões a serem investigadas (LLSL’s):
• Tunelamento nas super-redes• Bi-estabilidade de corrente
I
V
Variando-se a terra rara e/ou o metal de transição, osistema pode ficar magnético, supercondutor, ou co-existência de ambos
Por quê?
Inicialmente, modelo simplificado, sem considerar os elétrons f [localizados] das terras raras
U<0 U=0 U<0 U=0 U<0 U=0
RT2B2C
RTBCU<0 U=0 U=0 U<0 U=0 U=0
iii i i i i
ii in n n U HC c c t H
) (1
Modelo*
sítios atrativos
T2B2 RC (sem elétrons f )
* T Paiva & RRdS [PRL (1986)]
0 5 10 15 200
5
10
15
20
25
30
35 L0=1
=5/3
C= 0
DC= 0
I
MS
|U|0 5 10 15 20
L0=2
I
MS
|U|
Bom acordo com a experiência: a presença de uma segunda camada de RC de fato desfavorece a SUC.
[T Paiva, M El-Massalami, & RRdS, em andamento (2001)]
Próximas etapas:
• Incluir os momentos magnéticos (localizados) dos elétrons f para investigar coexistência entre MAG e SUC• Estudar redes em 2D e 3D
Semicondutores magnéticos diluídos
Mn2+ substitui Ga3+ em GaAs
cede um buraco [estado p] p/ banda de valência, enquanto que elétrons na camada d contribuem com spin S = 5/2
[Grande potencial de aplicações tecnológicas (‘spintronics’)]
Os spins do Mn se ordenam ferromagneticamente abaixode Tc , cujo valor depende de x em Ga1-xMnxAs:
[F Matsukura et al., PRB (1998)]
Modelo simples:
= Mn, S =5/2
= buraco, S =1/2
Interação entreum buraco e Mn éAFM, tornando FM a interação efetiva entre os Mn
Mas, como a densidade de buracos depende da densidade de Mn?
Como varia a magnetização com a densidade de Mn?
Há um aumento na densidade de buracos ao entrar na fase metálica
Questão a ser investigada: natureza das transições
Metal-Isolante
Quanto maior T, mais restritaé a faixa de composições onde
os Mn se alinham
Importante investigar mecanismos que aumentema concentração de buracos
[RRdS, L E Oliveira, & J d’A. e Castro, (2001)]