Investigación
División: Materia Condensada
Grupo: Sistemas de Electrones Fuertemente Correlacionados
En este grupo se desarrollan las siguientes líneas de investigación:
Estados topológicos en bajas dimensiones
El primer ejemplo conocido de un estado cuántico que es topológicamente distinto de todos los estados de la materia conocidos, y cuyo estudio ha llevado a la noción de orden topológico, corresponde al estado de Hall cuántico. En éste, el interior de la muestra es un aislante y la corriente eléctrica es transportada solamente en el borde. El flujo uni-direccional de esta corriente evita la disipación y da lugar a la cuantización de la conductancia Hall. La introducción del concepto de invariante topológico permitió explicar el valor preciso de dicha cuantización. Los recientemente descubiertos aislantes topológicos [M. Z. Hasan & C. L. Kane. Reviews of Modern Physics, 82, 3045 (2010)] son otro ejemplo de sistemas pertenecientes a este nuevo estado de la materia: poseen un comportamiento aislante (gap de energía finito) en el interior y estados de gap nulo, metálicos, en la superficie o borde. Estos estados de borde están protegidos por la simetría de inversión temporal y poseen propiedades especiales que los harían útiles para aplicaciones tales como la espintrónica y la computación cuántica. Un aspecto que no está del todo claro en estos materiales es el efecto de la interacción entre electrones sobre las propiedades topológicas, como por ejemplo, la estabilidad de los estados de borde. Nos proponemos el estudio y la caracterización teórica, mediante la técnica de DMRG, de sistemas de aislantes topológicos afectados por la correlación fuerte.
Temas de investigación:
Publicaciones
Física de Kondo
El efecto Kondo, originalmente introducido en los años 1960's, continúa representando hoy en día un paradigma de sistemas correlacionados y ocurre cuando un momento magnético es "apantallado" (forma un singlete) por electrones de conducción. Su fenomenología está presente en una amplia gama de sistemas físicos, en particular sistemas nanoscópicos tales como puntos cuánticos, nanocontactos atómicos, átomos de elementos de transición o moléculas organometálicas en superficies metálicas. Una de las características más interesante de los nanosistemas es que son sistemas modelos en los cuales, ajustando finamente sus parámetros, se logran situaciones fuera de alcance de los sistemas extendidos. Uno de los objetivos centrales de la física nanoscópica es la determinación de las huellas de los efectos de muchos cuerpos en las propiedades de transporte. Así, las conductancias lineal y diferencial tienen dependencias en frecuencia y temperatura gobernadas por la estructura electrónica del punto cuántico; según sea la configuración del sistema se observan comportamientos convencionales de líquido de Fermi o comportamientos exóticos que se apartan del paradigma, como ocurre en el caso del efecto Kondo de dos canales.
Temas de investigación:
Propiedades de transporte eléctrico de moléculas magnéticas sobre superficies metálicas
Entrelazamiento cuántico en impurezas magnéticas
Publicaciones
Topological quantum phase transition of nickelocene on Cu(100)
G. G. Blesio, Rok Zitko, L. O. Manuel, and A. A. Aligia
SciPost Physics 14, 042 (2023)
Magnetismo cuántico frustrado
Nuestro objetivo general es el estudio de las propiedades magnéticas y eléctricas de los aisladores de Mott, dopados o no, en presencia de frustración magnética y cinética. Nuestro interés central es el entendimiento de aquellos estados cuánticos de la materia que no pueden ser descriptos mediante los paradigmas convencionales tales como la teoría de líquido de Fermi o la teoría de ondas de espín. Estos estados cuánticos se manifiestan, por ejemplo, a través de:
- la ausencia de ordenamiento magnético a temperaturas mucho menores que la integral de superintercambio,
- la aparición de arcos en vez de superficies cerradas de Fermi; o
- la presencia de un extenso contínuo de excitaciones en los experimentos de dispersión inelástica de neutrones.
Uno de los escenarios propuestos para describir estos fenómenos es la estabilización de estados cuánticos con excitaciones fraccionarias de baja energía. Dicho fenómeno de fraccionalización ha sido observado y muy bien descripto teóricamente en el contexto del efecto Hall cuántico fraccionario; mientras que en los aisladores de Mott dopados y frustrados todavía no se ha encontrado evidencia directa de fraccionalización (2D), ni teórica ni experimental.
Temas de investigación:
Publicaciones
Propiedades estructurales, electrónicas y térmicas del grafeno.
En esta línea de investigación trabajan el Licenciado Pablo Scuracchio, y los Dres. Sebastián Costamagna y Ariel Dobry. Por otro lado colaboramos con el Dr. Francois Peeters de la Universidad de Amberes en Bélgica. Densidad de estados local de fonones en condiciones de conducción térmica para dos frecuencias de fonones inyectados distintas. El grafeno es un material que fue sintetizado por primera vez en el año 2004, está constituido de una lámina de átomos de carbono que se acomodan en un arreglo tipo panal de abejas. Su descubrimiento, expoliando del grafito, y la inmediata caracterización de sus propiedades de conducción eléctrica abrieron un nuevo y dinámico área de investigación en la física de la Materia Condensada. Estas investigaciones estuvieron dirigidas tanto a cuestiones básicas como a sus aplicaciones. La movilidad de los electrones en grafeno es más alta que en cualquier metal y los electrones no se localizan debido a la existencia de impurezas. Es además un material transparente, flexible, muy duro y liviano. Además es muy buen conductor del calor. Todas estas características lo anticipan como material polifuncional para una gran variedad de aplicaciones. Nuestro grupo viene trabajando en el estudio teórico de la estabilidad estructural, la corrugación de esta estructura y la correlación entre esta corrugación y la movilidad de los electrones. En el último tiempo nos focalizamos en el estudio de las vibraciones de la red de átomos de Carbono y su conexión con la conductividad térmica. Estamos estudiando la conductividad térmica de cintas de grafeno en diversas situaciones. Nos interesa analizar la contribución relativa de los modos de vibración dentro del plano respecto a los de las vibraciones perpendiculares al mismo (modos flexurales). También estudiamos el efecto de diversas perturbaciones como la presencia de vacancias aisladas, o en racimos, efecto isotópico (cambio de la masa de algunos átomos) y anclaje de los bordes de la cinta. Hemos discutido en nuestros trabajos recientes mecanismos para controlar la contribución relativa de los diversos modos de vibración a la conductividad térmica.
Temas de investigación:
Publicaciones
Superconductividad
El interés de esta linea de trabajo se centra en las propiedades de los superconductores no convencionales:
Propiedades superconductoras y la fase de pseudogap de los cupratos superconductores de alta temperatura crítica. Los cupratos pueden considerarse como aislantes de Mott antiferromagnéticos a los cuales se los dopa con electrones o con agujeros. La comprensión de estos materiales se encuentra en las propiedades electrónicas de sus planos CuO2, donde los átomos de Cu forman una red cuadrada. Los modelos más simples que pueden describir la física de estos planos son el modelo t-J y el de Hubbard en la red cuadrada.
Estudios computacionales en sistemas de electrones fuertemente correlacionados: superconductividad en compuestos de hierro.
Temas de investigación:
Publicaciones