Junções e anéis tipo Y de nanotubos de carbono

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2003
Autor(a) principal: Grimm, Daniel lattes
Orientador(a): Latgé, Andréa Brito lattes
Banca de defesa: Koiller, Belita lattes, Mota, Ronaldo lattes
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal Fluminense
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-graduação em Física
Departamento: Física
País: BR
Palavras-chave em Português:
Palavras-chave em Inglês:
Área do conhecimento CNPq:
Link de acesso: https://app.uff.br/riuff/handle/1/17592
Resumo: Carbon nanotubes are cylindrical molecules which present interesting mechanical and electronical properties and may be described as a single graphene sheet rolled up as a tube. Depending only on their geometrical details, these systems may exhibit metallic or semiconducting behaviour and are excellent candidates as uasionedimensional conductors. Based on recent experimental evidences of the large-scale synthesis and production of junctions of type Y, X and T, made of carbon nanotubes, we analyze the electronic properties of a family of Y-shaped junctions [Y-junction]. We address here also the possibility of joining two Y-junctions forming ring-like structures that come naturally connected to a pair of carbon-nanotube leads. First we study if such idealized carbon-molecular structures are structurally stable under variation of temperature, performing numerical Monte Carlo simulations using the Tersoff interatomic empirical potential for carbon atoms. Next, we investigate the electrical properties of these structures and show a direct relationship with their geometry and topological defects. Y-shaped structures of multiple terminals and ring-like systems offer new possibilites of manipulating electrical transport and synthetize nanoscopical electronic devices entirely based on carbon nanotubes. We employ a Green functions renormalization formalism entirely defined in real space, using a single band tight-binding Hamiltonian with only one -orbital. We calculate the conductance and local density of states of these systems and compare the results with the strictly one-dimensional counterparts. We show that the length and/or diameter of the legs of the Y-junction and rings play a fundamental role in electronic transport. This way, we explore the possibility of occurrence of destructive and constructive quantum interference which can be manipulated by geometrical parameters of different carbon structures.
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First we study if such idealized carbon-molecular structures are structurally stable under variation of temperature, performing numerical Monte Carlo simulations using the Tersoff interatomic empirical potential for carbon atoms. Next, we investigate the electrical properties of these structures and show a direct relationship with their geometry and topological defects. Y-shaped structures of multiple terminals and ring-like systems offer new possibilites of manipulating electrical transport and synthetize nanoscopical electronic devices entirely based on carbon nanotubes. We employ a Green functions renormalization formalism entirely defined in real space, using a single band tight-binding Hamiltonian with only one -orbital. We calculate the conductance and local density of states of these systems and compare the results with the strictly one-dimensional counterparts. We show that the length and/or diameter of the legs of the Y-junction and rings play a fundamental role in electronic transport. This way, we explore the possibility of occurrence of destructive and constructive quantum interference which can be manipulated by geometrical parameters of different carbon structures.Nanotubos de carbono são moléculas cilíndricas que apresentam propriedades mecânicas e eletrônicas bastante interessantes e podem ser descritos como uma folha de grafeno enrolada em forma de tubo. Dependendo apenas dos detalhes de sua geometria, estes sistemas apresentam caráter metálico ou semicondutor e são fortes candidatos a atuar como condutores quasi-unidimensionais. Baseados em medidas experimentais recentes que evidenciam a sintetizaçãoo e produção em grande escala de junções de nanotubos de carbono em forma de Y, X e T, analisamos as propriedades eletrônicas de uma família de junções do tipo Y [junção Y]. Propomos também a possibilidade de acoplar duas junções Y gerando um tipo de estrutura anelar com dois terminais de nanotubos semi-infinitos acoplados ao anel que atuam como contatos metálicos. Mostramos que essas sistemas carbono-moleculares idealizadas são estruturalmente estáveis sob variação de temperatura, utilizando para isso uma simulação de Monte-Carlo com o potencial interatômico empírico de Tersoff para átomos de carbono. Em seguida estudamos propriedades eletrônicas dessas estruturas e mostramos a relação direta com a geometria e os defeitos topológicos. Estruturas do tipo Y de muitos terminais e sistemas anelares oferecem novas possibilidades de manipular o transporte eletrônico e de gerar dispositivos eletrônicos em escala nanométrica usando apenas nanotubos de carbono. Utilizamos o formalismo de funções de Green baseado num esquema de renormalização no espaçoo real, a partir de um Hamiltoniano tight-binding de banda única, isto é, utilizando apenas o orbital. Obtemos resultados para a condutãncia e a densidade de estados local desses sistemas e comparamos com os obtidos para estruturas puramente unidimensionais. Mostramos que o tamanho e/ou o raio dos ramos da junção e do anel Y, tem papel fundamental no transporte eletrônico. Exploramos portanto a possibilidade de ocorrência das interferências quãnticas destrutivas e construtivas que podem ser manipuladas através de parâmetros geométricos de diferentes estruturas de carbono.Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiroapplication/pdfporUniversidade Federal FluminensePrograma de Pós-graduação em FísicaUFFBRFísicaCC-BY-SAinfo:eu-repo/semantics/openAccessNanotubos de carbonoFenômenos de transporteFunções de GreenNanotubos de carbonoFenômenos de transporteFunções de GreenFunção de GreenNanotubos de carbonoFenômeno de transporteCarbon nanotubesGreen's functionPhase transformationsCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA DA MATERIA CONDENSADACNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA DA MATERIA CONDENSADAJunções e anéis tipo Y de nanotubos de carbonoinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisLatgé, Andréa Britohttp://genos.cnpq.br:12010/dwlattes/owa/prc_imp_cv_int?f_cod=K4790329H8Koiller, Belitahttp://genos.cnpq.br:12010/dwlattes/owa/prc_imp_cv_int?f_cod=K4783219J6Mota, Ronaldohttp://genos.cnpq.br:12010/dwlattes/owa/prc_imp_cv_int?f_cod=K4787073Z5http://lattes.cnpq.br/3235188552460284Grimm, Danielreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF)instname:Universidade Federal Fluminense (UFF)instacron:UFF1/175922026-04-07 13:48:38.611oai:app.uff.br:1/17592Repositório InstitucionalPUBhttps://app.uff.br/oai/requestriuff@id.uff.bropendoar:21202026-04-07T16:48:38Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF) - Universidade Federal Fluminense (UFF)false
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