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

Contatos de Au Nanotubo de Carbono

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 da dispersão [  k, ao invés de   k2 ]   k  -kF kF

c  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  As velocidades são diferentes! posição na rede 1-D

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

 g ~ 0.2; c.f. g = 1 para o gás de Fermi Para os Nanotubos de Carbono: “constante de acoplamento” constante dielétrica raio comprimento  g ~ 0.2; c.f. g = 1 para o gás de Fermi (comportamento LL de fato observado em exp’s de tunelamento)

Super-redes de NC’s/LL’s: (g  1) U = 0 (g = 1) isolante Diagrama de fases metal Condutividade [J Silva-Valencia, E Miranda & RRdS, JPCM (2001)]

Questões a serem investigadas (LLSL’s): Tunelamento nas super-redes Bi-estabilidade de corrente I V Supercondutividade foi recentemente observada em nanotubos de Carbono (Tc  0.55 K). Explicável pela tradicional BCS? Como aumentar Tc ?

Supercondutividade e magnetismo em sistemas de camadas Carbetos de Boro RT2B2C RTBC

Variando-se a terra rara e/ou o metal de transição, o sistema pode ficar magnético, supercondutor, ou co- existência de ambos Por quê? Inicialmente, modelo simplificado, sem considerar os elétrons f [localizados] das terras raras

Modelo* T2B2 RC (sem elétrons f ) U<0 U=0 U<0 U=0 U<0 U=0             RT2B2C             RTBC U<0 U=0 U=0 U<0 U=0 U=0 T2B2 RC (sem elétrons f ) sítios atrativos * T Paiva & RRdS [PRL (1986)]

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 abaixo de Tc , cujo valor depende de x em Ga1-xMnxAs: [F Matsukura et al., PRB (1998)]

Modelo simples: Interação entre um buraco e Mn é AFM, tornando FM a interação efetiva entre os Mn = Mn, S =5/2 Mas, como a densidade de buracos depende da densidade de Mn? = buraco, S =1/2 Como varia a magnetização com a densidade de Mn?

densidade de buracos ao entrar na fase metálica Há um aumento na densidade de buracos ao entrar na fase metálica Quanto maior T, mais restrita é a faixa de composições onde os Mn se alinham Questão a ser investigada: natureza das transições Metal-Isolante Importante investigar mecanismos que aumentem a concentração de buracos [RRdS, L E Oliveira, & J d’A. e Castro, (2001)]

IV. Conclusões Efeitos muito interessantes, característicos de comportamentos coletivos Desafiadores por demandarem novas idéias físicas Em geral, os (muitos) dados experimentais disponíveis ainda aguardam explicações teóricas.