“Bicentenário da Independência: 200 anos de ciência, tecnologia e inovação no Brasil e 96 anos de contribuição da UFV”.
8 a 10 de novembro de 2022
Trabalho 16937
| ISSN | 2237-9045 |
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| Instituição | Universidade Federal de Viçosa |
| Nível | Graduação |
| Modalidade | Pesquisa |
| Área de conhecimento | Ciências Exatas e Tecnológicas |
| Área temática | Física da Matéria Condensada |
| Setor | Departamento de Física |
| Bolsa | FAPEMIG |
| Conclusão de bolsa | Não |
| Apoio financeiro | FAPEMIG |
| Primeiro autor | Ricardo Junior Machado |
| Orientador | OSWALDO MONTEIRO DEL CIMA |
| Título | A eletrodinâmica quântica aplicada a sistemas bidimensionais |
| Resumo | A dimensionalidade é um aspecto de grande importância na física, uma vez que observamos particularidades fenomenológicas associadas às diferentes dimensões. A esse respeito, o grafeno é uma camada individual de átomos de carbono empacotados em uma estrutura cristalina, a partir da qual são formados os materiais de carbono de todas as demais dimensionalidades - os fulerenos (0D), os nanotubos (1D) e o grafite (3D) – e cada um apresenta propriedades muito distintas. Neste trabalho é feito um estudo teórico da física de sistemas de matéria condensada bidimensionais, em particular das propriedades eletrônicas peculiares do grafeno, por meio de um modelo que explora a aplicabilidade do formalismo da eletrodinâmica quântica em 2+1 dimensões (QED3) naquele contexto. Reciprocamente, examina-se o potencial de utilização de medidas de propriedades do grafeno para simular experimentalmente fenômenos quânticos relativísticos difíceis de se investigar na física de altas energias. O uso de tal modelo se justifica dado que a interação dos elétrons com o potencial periódico da rede de átomos de carbono dá origem a quasipartículas relativísticas não-massivas, cuja dinâmica, para baixas energias, é governada pela equação de Dirac em 2+1 dimensões. Uma variedade de fenômenos característicos de férmions de Dirac bidimensionais são observados no grafeno. Um dos mais importantes é a ocorrência do efeito Hall quântico anômalo, no qual os platôs de condutividade aparecem deslocados por um fator 1/2 da sequência esperada. O efeito pode ser entendido a partir da quantização do espectro eletrônico em um campo magnético, em particular da existência de um nível de Landau com energia zero compartilhado igualmente por elétrons e buracos, garantida para férmions de Dirac 2D não-massivos pelo teorema de Atiyah-Singer. Outra propriedade importante, intrínseca de sistemas eletrônicos descritos pela equação de Dirac, é a existência de uma condutividade mínima finita no limite em que a concentração de carreadores tende a zero, de modo que não é observada transição metal-isolante no grafeno mesmo abaixo da temperatura do hélio líquido. Essa condutividade finita pode estar relacionada ao efeito Zitterbewegung do movimento de elétrons relativísticos. Outro efeito relativístico, descrito para situações inacessíveis experimentalmente (como a criação de pares partícula-antipartícula na evaporação de buracos negros), mas que pode ser implementado usando o grafeno, envolve a noção do paradoxo de Klein, que se refere à possibilidade de tunelamento perfeito de elétrons relativísticos através de uma barreira de potencial arbitrariamente alta e larga. Outro foco de pesquisas recentes é a possibilidade de estudar a QED3 em espaços curvos através de medidas relacionadas à curvatura de uma folha de grafeno. Pretende-se também, no âmbito deste trabalho, efetuar o cálculo da seção de choque de espalhamento férmion-férmion. |
| Palavras-chave | eletrodinâmica quântica planar, grafeno, eletromagnetismo de Chern-Simons |
| Forma de apresentação..... | Painel |
| Link para apresentação | Painel |
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