Prof. Robyson dos Santos Machado defende tese de doutorado

Resultados contribuem para compreensão das propriedades físicas do grafeno

No último dia 13 de dezembro, o Prof. Robyson dos Santos Machado, atualmente professor de Física do Instituto Federal – Câmpus Votuporanga, defendeu sua tese de doutorado no programa de Ciências dos Materiais na Unesp de Ilha Solteira.

A pesquisa, intitulada “Propriedades de transporte de um plano de grafeno com átomos adsorvidos”,ocupa-se de um arranjo em que efeitos quânticos de um par de átomos magnéticos adsorvidos no grafeno altera suas propriedades magnéticas e de transporte eletrônico, tornando-o propício a aplicações tecnológicas no emergente campo da spintrônica.                

“Em minha opinião, os resultados reportados nos quatro artigos publicados contribuem para a compreensão das propriedades físicas desse novo material que tem atraído o interesse da comunidade científica”, acrescentou o professor Robyson. “Hoje, o grafeno é muito utilizado, tecnologicamente, na computação quântica. A comunidade científica acredita que o grafeno vai ser o material base dos computadores quânticos que ainda estão em desenvolvimento. Um dos efeitos descritos na tese, que são os estados ligados no contínuo, constitui uma possível aplicação no bit quântico”.

Compuseram a banca, além do orientador, Prof. Dr. Antonio Carlos Ferreira Seridonio, o Prof. Dr. Devaney Ribeiro do Carmo, a Profa. Dra. Rosangela da Silva de Laurentiz, o Prof. Dr. Marcos Sergio Figueira da Silva e o Prof. Dr. Ricardo Paupitz Barbosa dos Santos.

Resumo do trabalho: Esta tese é dedicada ao estudo teórico das propriedades de transporte eletrônico do grafeno hospedando um par de átomos adsorvidos em diferentes geometrias. Na primeira delas, verificamos a densidade local de estados (LDOS) do plano de grafeno hospedando um par de átomos adsorvidos, distantes entre si, no centro de uma célula hexagonal da rede. Nesta primeira configuração, efeitos de correlação revelaram uma estrutura multiníveis na LDOS e padrões de batimentos na densidade de estados (DOS) induzida. Ambos efeitos são anisotrópicos e ocorrem na vizinhança dos pontos de Dirac. Em um segundo arranjo, estudamos a formação de estados ligados ao contínuo (BICs) adsorvendo um par de átomos em lados opostos do plano de grafeno e colineares com o centro de uma célula hexagonal. Mostramos que nesta configuração a LDOS é caracterizada por uma dependência cúbica na energia e que um mecanismo de interferência Fano destrutiva assistida por uma correlação de Coulomb nas impurezas leva a formação de BICs. Na terceira geometria, analisamos os efeitos do acoplamento não-local de um par de átomos adsorvidos colineares a um átomo de carbono da rede na LDOS do grafeno. Em tal arranjo, canais de tunelamento eletrônico distintos dão origem a um fator de interferência Fano q0, que se torna um parâmetro de controle natural do sistema. Verificamos três regimes distintos para o sistema: (i) quando q0 < qc1 (ponto crítico) uma dependência mista do pseudogap, ∆ ∝ | ε|, | ε|², leva o sistema a uma fase que apresenta BICs spin-degenerados; (ii) próximo à q0 = qc1 quando ∆ ∝ | ε|² o sistema é conduzido a uma transição de fase quântica em que a nova fase é caracterizada por BICs magnéticos, e (iii) no segundo valor crítico, q0 > qc2, a dependência cúbica do pseudogap com a energia recupera a degenerescência de spin e a fase com BICs não magnéticos é restaurada. Verificamos ainda que um acoplamento local, nesta mesma geometria, não é propício a formação de BICs. No último caso, examinamos a afirmação de que o grafeno livre não demonstra qualquer propriedade ferróica, e mostramos que quando hospedando um par de impurezas ele pode ser conduzido a fases ferroelétrica e multiferróica por meio de um controle da inclinação dos cones de Dirac. A transição para a fase ferroelétrica ocorre gradativamente, enquanto que a fase multiferróica anômala surge abruptamente em uma transição de fase quântica.