Geometryczne korelacje w nanorurkach w glowych pr dy trwa e i spontaniczne
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 22

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


  • 76 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

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

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.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Geometryczne korelacje w nanorurkach w glowych pr dy trwa e i spontaniczne

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


Geometryczne korelacje w nanorurkach w glowych pr dy trwa e i spontaniczne

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


Efekt aharonova bohma a pr dy trwa e

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.


Pr dy trwa e w pier cieniach mezoskopowych

Prądy trwałe w pierścieniach mezoskopowych

B0

B=0

W modelu swobodnych elektronów

Dla nieparzystej liczby elektronów


Pr dy trwa e w pier cieniach mezoskopowych1

Prądy trwałe w pierścieniach mezoskopowych

B=0

B0

Dla parzystej liczby elektronów

Silny prąd paramagnetyczny pojawia się gdy stany

przekraczają poziom Fermiego.


Nanorurki w glowe

nić pajęcza

Nanorurki węglowe

200x


Nanorurki nieorganiczne nowa faza materii

Nanorurki nieorganiczne – nowa faza materii

BN

MoS2, WS2


Symetryczna relacja dyspersyjna

Symetryczna relacja dyspersyjna

π●

π○

  • Cechy specjalne:

  • Dwa punkty Fermiego

  • Stożkowa w pobliżu punktów Fermiego

  • Głeboko wewnątrz strefy Brillouina - paraboliczna

  • symetryczna względem E=0


Asymetryczna relacja dyspersyjna

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


Nanorurki zmiana typu przewodnictwa

Nanorurki – zmiana typu przewodnictwa

półprzewodnikowa

metaliczna


Moment magnetyczny w nanorurce jedno ciennej

Moment magnetyczny w nanorurce jednościennej


Moment orbitalny a powierzchnia fermiego

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


Obni ony potencja chemiczny

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


Niewielkie warto ci domieszkowania 0 3

Niewielkie wartości domieszkowania (  > -0.3  )

Rurka izolowana

Ne = const, T = 0K, R = 10 Å


Przypadek specjalny

Przypadek specjalny:  > - 

K. Sasaki et al., cond-mat/0407539


Wysokie warto ci domieszkowania

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


Podatno ci magnetyczne nanorurek

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


Pr d z apany i spontaniczny

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.


Nanorurki wielo cienne skr tno ci warstw

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.


Optymalne skr tno ci warstw nanorurki

Optymalne skrętności warstw nanorurki

zygzak

armchair


Pr dy spontaniczne w nanorurkach wielo ciennych

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


Podsumowanie

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)


  • Login