1 / 22

Geometryczne korelacje w nanorurkach w ę glowych – pr ą dy trwa ł e i spontaniczne

Geometryczne korelacje w nanorurkach w ę glowych – pr ą dy trwa ł e i spontaniczne. dr Magdalena Margańska Zakład Fizyki Teoretycznej, Instytut Fizyki Uniwersytet Śląski w Katowicach we współpracy z: M. Szopą, E. Zipper. Plan. Prądy trwałe – efekt Aharonova-Bohma

ferdinand-cameron
Download Presentation

Geometryczne korelacje w nanorurkach w ę glowych – pr ą dy trwa ł e i spontaniczne

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Geometryczne korelacje w nanorurkach węglowych – prądytrwałe i spontaniczne dr Magdalena Margańska Zakład Fizyki Teoretycznej, Instytut Fizyki Uniwersytet Śląski w Katowicach we współpracy z: M. Szopą, E. Zipper

  2. Plan • Prądy trwałe – efekt Aharonova-Bohma • Nanorurki węglowe – relacja dyspersyjna • Prąd trwały i moment magnetyczny w nanorurkach • neutralnych • domieszkowanych • Efekty kolektywne w nanorurkach wielościennych: prąd spontaniczny • Podsumowanie

  3. Efekt Aharonova-Bohma a prądy trwałe Zmienia to wartość dozwolonych stanów pędowych w kierunku prostopadłym do pola Każdy elektron niesie prąd dany wzorem Potencjał wektorowy modyfikuje warunki brzegowe: PRĄDY TE NIE RÓWNOWAŻĄ SIĘ WZAJEMNIE.

  4. Prądy trwałe w pierścieniach mezoskopowych B0 B=0 W modelu swobodnych elektronów Dla nieparzystej liczby elektronów

  5. Prądy trwałe w pierścieniach mezoskopowych B=0 B0 Dla parzystej liczby elektronów Silny prąd paramagnetyczny pojawia się gdy stany przekraczają poziom Fermiego.

  6. nić pajęcza Nanorurki węglowe 200x

  7. Nanorurki nieorganiczne – nowa faza materii BN MoS2, WS2

  8. Symetryczna relacja dyspersyjna π● π○ • Cechy specjalne: • Dwa punkty Fermiego • Stożkowa w pobliżu punktów Fermiego • Głeboko wewnątrz strefy Brillouina - paraboliczna • symetryczna względem E=0

  9. Asymetryczna relacja dyspersyjna π● π○ s ~ 0.13 - przekrycie między sąsiednimi orbitalami π w grafenie • Cechy specjalne: • Dwa punkty Fermiego • Liniowość E(k) w ich pobliżu

  10. Nanorurki – zmiana typu przewodnictwa półprzewodnikowa metaliczna

  11. Moment magnetyczny w nanorurce jednościennej

  12. Moment orbitalny a powierzchnia Fermiego W metalowych mezoskopowych cylindrach amplituda otrzymanego prądu trwałego zależy silnie od korelacji prądów z poszczególnych kanałów wzdłuż osi cylindra. • Dla kołowej powierzchni Fermiego – korelacje znikome, prąd słaby. • Dla spłaszczonej – korelacje silniejsze, prądy wzrastają. • Dla prostokątnej powierzchni Fermiego wszystkie prądy z jednej linii stanów są skorelowane, prąd potężnie wzmocniony. M. Stebelski et al., Eur.Phys. J. B 1 (1998) 215

  13. Obniżony potencjał chemiczny Domieszkowanie dziurami lub elektronami zmieni geometryczną relację linii pędowych do powierzchni Fermiego. M. Kruger et al., Appl. Phys. Lett.78 (2001) 1291

  14. Niewielkie wartości domieszkowania (  > -0.3  ) Rurka izolowana Ne = const, T = 0K, R = 10 Å

  15. Przypadek specjalny:  > -  K. Sasaki et al., cond-mat/0407539

  16. Wysokie wartości domieszkowania Rurki metaliczne armchair chiralna zygzak • Zależność od  podobna dla małych domieszkowań; wyraźne różnice dla dużych • Niezwykły wzrost momentu magnetycznego dla silnie domieszkowanych zygzaków

  17. Podatności magnetyczne nanorurek +EF -EF Nanorurki na ogół wykazują w pomiarach podatności diamagnetyzm. Jednak w polu równoległym nanorurki metaliczne wykazują prąd paramagnetyczny. Możliwość sterowania za pomocą pola magnetycznego? skala koloru: podatność różniczkowa Armchair (7,7) Zygzak (12,0) Φ/ Φ0

  18. Prąd złapany i spontaniczny Prąd złapany Prąd spontaniczny Prądy trwałe płynące w układzie indukują pole magnetyczne, dodające się do zewnętrznego. W połączeniu z równaniem opisującym prąd trwały dostajemy układ, który może mieć rozwiązania stabilne.

  19. Nanorurki wielościenne, skrętności warstw Możliwe chiralności warstw rurki znaleźć można z warunku na ich wzajemną odległość – powinna być podobna do tej w graficie turbostratycznym, 3.4Å.

  20. Optymalne skrętności warstw nanorurki zygzak armchair

  21. Prądy spontaniczne w nanorurkach wielościennych Armchair,  = 0 R = 22nm L = 1000 nm 54 aktywne warstwy Zygzaki i chiralne,  = - R = 22nm L = 1000 nm 18 aktywnych warstw

  22. Podsumowanie • Przy roztropnym domieszkowaniu, znaczne wzmocnienie odpowiedzi magnetycznej rurki na skutek geometrycznej korelacji poszczególnych stanów pędowych • Możliwość sterowania charakterem przewodnictwa rurki poprzez dobór domieszkowania i wartości pola zewnętrznego • Możliwość sterowania odpowiedzią magnetyczną rurki poprzez dobór domieszkowania i wartości pola zewnętrznego • W niskich temperaturach prądy spontaniczne? Phys. Lett. A 299 (2002) Phys. Rev. B 70 (2004) Phys. Rev. B 72 (2005)

More Related