Dinâmica de pólarons e bipólarons em nanofitas de grafeno

Abstract

Este trabalho se destinou a estudar propriedades eletrônicas e de transporte de carga em nanofitas de grafeno do tipo armchair (AGNR, do inglês armchair graphene nanoribbons). O modelo utilizado se baseia na aproximação tight-binding bidimensional, incluindo efeitos de relaxação da rede. Em relação a dinâmica do sistema, a rede é tratada classicamente através das equações de Euler-Lagrange enquanto a parte eletrônica é regida pela equação de Schrödinger dependente do tempo. A influência da densidade de pólarons sobre os mecanismos de transporte em AGNRs semicondutoras foi investigada. Os resultados obtidos mostraram o impacto da densidade de pólarons na estabilidade e na velocidade média destas quasipartículas, inclusive com uma transição de fase, uma vez que para densidades menores a estabilidade é prejudicada enquanto que para densidades altas a estabilidade das quasipartículas é favorecida. Foi investigada também a influência do acoplamento Spin-Órbita na distribuição de carga para diferentes larguras de AGNRs, bem como na dinâmica de pólarons nesses sistemas. Os resultados mostraram uma alteração na localização de carga em AGNRs semicondutoras. A natureza desta modificação está associada à largura da nanofita e a qual família ela pertence. Em relação a dinâmica, as modificações promovidas pela inclusão do acoplamento SO são preservadas durante todo o intervalo de tempo considerado nas simulações. Foi feito ainda um estudo da dinâmica de um bipólaron em AGNRs, inclusive investigando qual intensidade mínima do campo para que o bipólaron adquirisse mobilidade no sistema considerado. Os resultados obtidos mostraram que o bipólaron é uma quasipartícula mais estável nas nanofitas de grafeno em comparação com o pólaron. Por fim, foi investigada a interação entre duas quasipartículas diferentes, um pólaron e um bipólaron, em uma mesma nanofita. Após a interação, os resultados mostraram que o comportamento da estabilidade e da mobilidade destas quasipartículas no sistema estão diretamente vinculadas à largura da nanofita.