Publicação: Estudo numérico dos invariantes topológicos em nanofitas de grafeno
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CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA
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Isolantes topológicos são uma classe emergente de materiais que possuem um gap na estrutura de bandas, mas também possuem estados metálicos em sua borda ou superfície. Esses estados metálicos são protegidos por simetria, tendo portanto potenciais aplicações em dispositivos spintrônicos e em computação quântica. A grande maioria dos compostos topológicos são 2D ou 3D, com poucos exemplos de materiais 1D, como o modelo Su-Schrieffer-Heeger (SSH), que descreve a molécula de poliacetileno. No entanto, o poliacetileno é um material muito difícil de trabalhar e até agora nenhum experimento foi feito usando-os em dispositivos spintrônicos. Recentemente, surgiram vários estudos para sistemas de heteroestrutura de nanofitas de grafeno tipo armchair (AGNR), onde se pode observar o surgimento de estados topológicos de energia zero na junção de nanofitas com diferentes fases topológicas, sendo que alguns desses sistemas já foram sintetizados e caracterizados. Neste trabalho, é feita uma análise das propriedades topológicas da nanofitas caracterizadas pela existência de uma simetria quiral onde calculamos o invariante topológico de diversas fitas e verificamos o surgimento de estados de junção entre fitas com diferentes valores do invariante topológico apropriado, o chamado winding number.
Abstract
Topological insulators are an emerging class of electronic materials that have a bulk band gap, but have metallic states on their edge or surface. These metallic states are protected by symmetry, having potential applications in spintronic devices and quantum computation. The vast majority of topological compounds are 2D or 3D, with a very few examples of 1D materials, such as the Su-Schrieffer-Heeger (SSH) model, which describes the poly- acetylene molecule. However, polyacetylene is a very difficult material to work with and so far no experiments have been done using polyacetylene on spintronic devices. Recently, several studies have appeared for armchair graphene nanoribbons (AGNR) heterostructure, where one can observe the emergence of zero-energy topological states at the junction of nanoribbons with different topological phases, and some of these systems have already been synthesized and characterized. In this work, an analysis is made of the topological properties of nanoribbons characterized by the existence of a chiral symmetry where we calculate the topological invariant of several ribbons and verify the emergence of junction states between ribbons with different values of the appropriate topological invariant, the so-called winding number.
Palavras-chave
isolantes topológicos, invariantes topológicos, nanofitas de grafeno, topological insulators, topological invariants, graphene nanoribbons
Citação
SOUSA, Lucas Soares. Estudo numérico dos invariantes topológicos em nanofitas de grafeno. 2022. 68 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Física) – Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2022.
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