Resumo: Esta tese tem como principal objetivo estudar modelos de materiais quase-bidimensionais do tipo nanofitas que são infinitas (ou de comprimento muito grande na direção x e são pequenas na direção y), particularmente feitas de carbono e silicio, do ponto de vista teórico.
O foco principal está na aplicação de conceitos topológicos a esses materiais, levando à investigação de suas propriedades eletrônicas e ao surgimento de modos zero de Majorana (MZMs) em diversos sistemas.
Os capítulos iniciais da tese apresentam o modelo Su-Schrieffer-Heeger (SSH), uma estrutura fundamental para a compreensão de materiais topológicos. O modelo SSH é usado para analisar estruturas de bandas eletrônicas, espectros de energia de sistemas finitos e funções de onda, esclarecendo sua natureza topológica. Generalizações do modelo SSH, como o modelo Rice-Mele, são exploradas, levando à compreensão sobre seu comportamento e a
presença de estados localizados de energia zero.
A tese também aborda o impacto de campos magnéticos externos (efeito Zeeman) sobre estes modelos, levantando a degenerescência do spin e influenciando os níveis de energia. A análise leva em conta aspectos topológicos e eletrônicos, revelando seus efeitos nas estruturas eletrônicas. Uma parte significativa da tese é dedicada à cadeia Kitaev, que desempenha um papel central.
As propriedades de acoplamento supercondutor da cadeia Kitaev são examinadas e os férmions de Majorana tornam-se um ponto focal de investigação. Esforços experimentais relacionados aos férmions de Majorana são discutidos, destacando sua presença em diversos sistemas que serão tratados nos capitulos 3 e 4 da tese onde vamos usar a cadeia de kitaev como fundamento para a elaboração de um modelo para nanofitas.
Os ingredientes apresentados levam ao desenvolvimento de um modelo para nanofitas hexagonais e pentagonais com bordas spin polarizadas, que podem potencialmente hospedar férmions de Majorana. O modelo considera parâmetros como hopping do vizinho mais próximo, interação spin-órbita de Rashba, acoplamento de supercondutores do tipo tripleto e um campo de efeito Zeeman externo. Várias transições de fase topológicas são observadas, ligadas a férmions de Majorana polarizados por spin, demonstrando a conexão entre transições topológicas e a presença de férmions de Majorana que é apresentado no terceiro
capitulo. Além disso, o estudo enfatiza o potencial dos MZMs para distinguir estados de spin em nanofitas em forma de honeycomb em zigue-zague, oferecendo novas perspectivas para a identificação de MZMs polarizados por spin em vários materiais. Nanofitas baseadas em siliceno em supercondutores com acoplamento spin-órbita Rashba e campos magnéticos externos são exploradas por seu potencial em computação quântica.
Em resumo, esta tese apresenta uma exploração abrangente de materiais quase-bidimensionais, propriedades topológicas e o surgimento de férmions de Majorana. fornecendo uma base sobre as possibilidades interessantes desses materiais na computação quântica. |
