Efekty rozmiarowe w nanocząstkach multiferroików

Prądy spinowe i zjawiska magneto-termoelektryczne w węglowych układach
nanoskopowych
Miejsce realizacji: Instytut Fizyki Molekularnej PAN, Zakład Teorii Nanostruktur
Kontakt:
Opiekun: Prof. IFMPAN dr hab. Stanisław Lipiński,
tel. 61 86-95-127, e-mail: [email protected]
Opiekun pomocniczy: dr inż. Damian Krychowski, e-mail: krychowski @ifmpan.poznan.pl
Wprowadzenie:
Nowa gałąź elektroniki – spintronika wykorzystuje spin zamiast używanego w
konwencjonalnej elektronice ładunku. Użycie spinu ma tą przewagę nad ładunkiem, że charakteryzuje
go dłuższy czas koherencji, przy jego wykorzystaniu dane mogą być przetwarzane ze znacznie
większą szybkością i przy niższym zużyciu energii. Cechy te kreują spin na głównego kandydata do
fizycznej realizacji elementarnego rejestru kwantowego - kubitu. . Podobnie jak tradycyjne baterie są
źródłem ładunków, w proponowanych badaniach przeanalizowane zostaną układy, które mogą pełnić
funkcje baterii spinowych. Przez kropkę lub układ kropek kwantowych, w której istnieją mechanizmy
odwracające spin w procesach rozproszenia (np. sprzężenie spin-orbita), płyną poprzeczne i
podłużne składowe prądów spinowych. W szczególnych przypadkach możliwy jest także przepływ
prądu spinowego przy zerowym napięciu. Obiecującym mechanizmem generacji prądów spinowych
jest także niedawno odkryty spinowy efekt Seebecka – indukowanie napięcia spinowego poprzez
gradient temperatury. Proponowane badania adresowane są do nanostruktur grafenowych (nagroda
Nobla 2010) i podobnych, równie obiecujących z uwagi na unikalne właściwości elektryczne,
struktur 2-wymiarowych ( silicen, fluorografen).
Cel naukowy pracy i proponowane metody badawcze:
Celem pracy będzie analiza wpływu sprzężenia spin-orbita na transport zarówno w czystych
dwuwarstwowych tasiemkach grafenowych i silicenowych jak i w tasiemkach z domieszkami
magnetycznymi, a także w układach kropek kwantowych utworzonych z nanorurek węglowych.
Głównym zadaniem będzie modelowanie transportu w zakresie wystąpienia wielociałowego
rezonansu Kondo i propozycja elektrycznej kontroli transportu spinowego z uwzględnieniem efektów
interferencyjnych ( różne geometrie połączeń, wpływ pola magnetycznego). Zbadana zostanie również
współzależność miedzy transportem spinowym i cieplnym, w szczególności ilościowy opis siły
termoelektrycznej i analiza spinowego efektu Peltier ( chłodziarki w skali atomowej).
Symulacja wspomnianych efektów bazować będzie głównie na środowisku Mathematica
(programowanie symboliczne i numeryczne) i języku C++ w modelu ciasnego wiązania oraz na
obliczeniach z pierwszych zasad przy użyciu kodów obliczeniowych dostępnych w IFMPAN. Do
opisu korelacji i transportu posłużymy się techniką nierównowagowych funkcji Greena.