Transporte a través de sistemas nanoscópicos fuertemente correlacionados
Estudiamos los efectos de muchos cuerpos en las propiedades de transporte a través de sistemas nanoscópicos. Presentamos estudios en diversos modelos de sistemas correlacionados: algunos de ellos presentan comportamiento característico de líquido de Luttinger o de líquido de Fermi. Para los siste...
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| Autor principal: | |
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| Formato: | Tesis NonPeerReviewed |
| Lenguaje: | Español |
| Publicado: |
2010
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| Materias: | |
| Acceso en línea: | http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/177/1/1Ric%C3%B3n.pdf |
| Aporte de: |
| Sumario: | Estudiamos los efectos de muchos cuerpos en las propiedades de transporte a través de
sistemas nanoscópicos. Presentamos estudios en diversos modelos de sistemas correlacionados:
algunos de ellos presentan comportamiento característico de líquido de Luttinger
o de líquido de Fermi. Para los sistemas tipo líquido de Luttinger, usamos un formalismo
de transporte tipo Landauer que mantiene las correlaciones en el sistema de forma exacta.
Por otro lado, para los sistemas tipo líquido de Fermi fuera de equilibrio, usamos la fórmula
más general de transporte a través de un sistema interactuante propuesta por Meir y
Wingreen.
En el caso de los sistemas cuyo punto fijo es el líquido de Luttinger, mostramos cómo
una medición de transporte puede llevar a la evidencia directa de la separación de cargaesp
ín. Este fenómeno es una propiedad fundamental que define el líquido de Luttinger. La
separación de carga-espín se manifiesta en la conductancia como función del
flujo magnético
formando mínimos (dips) en valores fraccionales no triviales, cambiando la periodicidad
fundamental de conductancia como función del
flujo. Mostramos que estos resultados son
válidos para cualquier sistema fuertemente interactuante en una dimensión. Los sistemas
prototipo usados para este estudio son anillos de Aharonov-Bohm (representados por el
modelo de Hubbard o t-J ) acoplados débilmente a un par de electrodos conductores.
Aumentando la dimensionalidad del problema, en sistemas de dos anillos acoplados, no
está claro a hacia que tipo de punto fijo
fluye este tipo de sistemas. Sin embargo, usando
el mismo criterio para la separación de carga-espín que en el caso de cadenas simples,
encontramos una clara evidencia de separación de carga-espín en un amplio régimen de
los parámetros de interacción inter e intracadenas.
Usando el mismo tipo de geometrías tipo Aharonov-Bohm, mostramos cómo pueden
ser utilizadas en la caracterización de la transición de fase neutral-iónica que presenta
el modelo de Hubbard iónico. La transición puede ser observada mirando el primer pico
de la transmitancia controlando el
flujo magnético aplicado al anillo. En términos de la
transmitancia, dependiendo de la fase del estado fundamental, encontramos la presencia
o ausencia de depresiones como función del
flujo. De esta forma es posible caracterizar la
transición de manera inequívoca. Es importante resaltar que la disposición experimental
propuesta puede ser implementada para cualquier transición de fase cuántica asociada a
un cambio de simetría en el estado fundamental.
Usando el formalismo de transporte tipo Landauer, estudiamos el transporte cuántico
a través de una sola molécula (en general, moléculas monocíclicas aromáticas) que explota
los efectos de interferencia cuántica intrínsecos. Mostramos que los efectos de interferencia
destructiva total relacionados con un algún grupo de simetría de la molécula, permiten
controlar las propiedades tipo transistor del sistema como la conmutación de la corriente.
Los estados de corriente nula o finita son manipulados por medio de perturbaciones elásticas
o decoherentes que rompen la simetría molecular. Estos efectos podrán ser observados
en los dispositivos moleculares construidos actualmente.
Adicionalmente, investigamos las propiedades de transporte a través de una impureza
de Anderson simétrica, cuya física es la del líquido de Fermi. Para este modelo usamos
teoría de perturbaciones renormalizadas fuera de equilibrio para estudiar las propiedades
de transporte a través de puntos cuánticos a temperatura y voltaje finitos. Calculamos los
parámetros de escaleo asociados a la función universal que satisfacen las mediciones de
transporte realizadas recientemente a través de un punto cuántico tipo Kondo de un solo
canal. Usando un exponente de escaleo cuadrático tanto para la temperatura como para
el voltaje (como se espera para la impureza de Anderson de espín S = 1/2), encontramos
un gran acuerdo para los coeficientes comparados con los resultados experimentales.
Finalmente, desarrollamos un eficiente código en paralelo de DMRG dedicado al cálculo
de las funciones de correlación multi-punto. La estrategia presentada se implementó en el
lenguaje de memoria distribuida, MPI. Este algoritmo posee una mejor aceleración comparado
con el caso de memoria compartida. La aceleración máxima encontrada para el
algoritmo respecto al caso serial, se encontró en el rango 11 - 18 dependiendo del tamaño
del problema y de acuerdo a la ley de Amdahl. Se exploraron las causas de desaceleración
paralela y con base en esta discusión proponemos formas de aumentar la aceleración del
algoritmo paralelo. Aplicamos las estrategias de paralelización en el cálculo de las correlaciones
de carga de la Fase Mott del modelo de Hubbard iónico encontrando un gran
acuerdo con la ley de potencias predicha con bosonización. |
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