Proyectos
“Estudio de Sistemas Kondo: Aislante Topológico SmBe6 y Sistemas de Puntos Cuánticos Acoplados”
Resumen
Aislantes topológicos son una nueva clase de materiales, que en bloque son aislantes, pero en los que la no satisfacción de la simetria de traslación y una fuerte interacción spin-orbita, origina el surgimiento de estados metálicos superficiales con una fuerte polarización espontanea del spin (estados superficiales quirales). La presencia de estados metálicos superficiales quirales “robustos” hacen a estos materiales muy interezantes para aplicaciones en áreas como la spin-tronica y la computación cuántica [1-4]. Aislantes Kondo son compuestos de tierras rarras, que a bajas temperaturas “abren” un gap en torno al nivel de Fermi, asociado al surgimiento de la resonancia Kondo, lo que les otorga un carácter aislante-semiconductor a bajas temperaturas [5]. Recientemente se ha descubierto el surgimiento de estados topológicos superficiales en sistemas aislantes Kondo tradicionales [2-4,6-8], el surgimiento de los estados superficiales metálicos quirales topológicamente protejidos, se deriva de la interacción spin orbita, asociada a la estructura electrónica del material, teniendo en cuenta el rompimiento de la simetría de traslación. En aislantes Kondo, la interacción Kondo altera la curvatura de la estructura de bandas a bajas temperaturas, originando masas efectivas muy altas, es decir la interacción Kondo y su “activación” via temperatura (el efecto Kondo “muere” arriba de la denominada temperatura de Kondo Tk) altera la estructura electrónica y por lo tanto, se espera que altere indirectamente la conformación de los estados superficiales metálicos quirales, ofreciendo una alternativa de control experimental de estos, lo que podría ser interés tecnológico . Trabajos teóricos han estudido aislantes Kondo topólogicos, empleando hamiltonianos basados en el modelo de Anderson y el tratamiento tipo campo medio denominado boson esclavo [2-4,6,7]. Este tratamiento presenta la ventaja de ser relativamente simple matemáticamente, permite incorporar los efectos asociados a la interacción spin-orbita y la topológía del sistema, además de describir los diferentes regímenes del sistema, pero presenta la desventaja de solamente funcionar a muy bajas temperaturas, pues a medida que se incrementa la temperatura del sistema, se manifiesta una transición de fase espuria (no física), asociada al límite de validez del tratamiento [9]. Hace unos años desarrollamos el denominado método del X-boson, un tratamiento para el modelo de Anderson, que describe el mismo límite del metodo del bosón esclavo, pero que “arregla” el problema de la transición de fase espuria anteriormente mencionada [10,11]. Recientemente el denominado método atómico para el modelo de Anderson ha sido desarrollado, aproximación con un carácter many-body y que permite describir casos de correlación electrónica fuerte, pero finita [12-14]. Hemos realizado aplicaciones de la solución atomica en sistemas de un único punto cuántico [18-21], sin tener en cuenta canales de conducción con spin polarizado. La idea básica de este proyecto se puede dividir en 2 partes: Obtener propiedades físicas del compuesto aislante Kondo topológico SmBe6, con el X-boson, abordar el cálculo a temperaturas intermedias y altas (si comparadas a la temperatura Kondo), en la transición entre los regímenes de valencia intermediaría y Kondo, esto es, en la región de parámetros que no puede ser descrita por el boson esclavo. Ya hemos cálculado propiedades fisicas de aislantes Kondo tradicionales (FeSi y FeSb2) con el método X-boson [15-17], pretendemos incorporar ahora los estados topológicos superficiales; en particular obtener propiedades termoeléctricas, teniendo en cuenta la presencia de canales de conducción superficiales quirales. Cálcular propiedades termoeléctricas con el método atómico, considerando canales de conducción quirales en sistemas de 2 o más puntos cuánticos acoplados. Esperamos que nuestros resultados mejoren los obtenidos empleando aproximaciones tipo campo medio [22-24].
Convocatoria
Nombre de la convocatoria:CONVOCATORIA DEL PROGRAMA NACIONAL DE PROYECTOS PARA EL FORTALECIMIENTO DE LA INVESTIGACIÓN, LA CREACIÓN Y LA INNOVACIÓN EN POSGRADOS DE LA UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA 2013-2015
Modalidad:Modalidad 2: Nuevos proyectos de investigación, creación o innovación
Responsable