Interações magnéticas e transporte eletrônico spin polarizado em pontos quânticos magnéticos

Abstract

Aqui apresentamos uma proposta de pesquisa para investigar transporte quântico através de pontos quânticos magnéticos; contendo impurezas Mn (spin 5/2) e elétrons interagentes no seu interior; acoplados a terminais ferromagnéticos. Basicamente, investigaremos os efeitos da interação elétron-elétron (i) no acoplamento elétron-Mn (i.e. troca s-d), (ii) no acoplamento Mn-Mn, e (iii) estudaremos também como os efeitos em (i) e (ii) alteram, por exemplo, o tunelamento ressonante através do ponto quântico. Deveremos considerar vários sistemas: pontos quânticos simples com vários elétrons e uma única impureza M e também com duas impurezas, pontos quânticos duplos acoplados em série e em paralelo também contendo elétrons interagentes e uma, duas ou mais impurezas magnéticas. Inicialmente estudaremos em detalhe a estrutura eletrônica de pontos quânticos bidimensionais resolvendo-se a equação de Schrödinger do sistema em uma base apropriada ("Configuration Interaction") via diagonalização exata. A partir deste cálculo determinaremos os parâmetros relevantes na definição do modelo (e.g., a constante de troca s-d e taxas de tunelamento) para o transporte quântico via uma equação mestra, deduzida diretamente do Hamiltoniano do sistema. Possíveis extensões, generalizações e estudos adicionais envolvem, por exemplo, a inclusão de efeitos da interação spin órbita, cálculo do ruído quântico ("shot noise"), e cálculo da estrutura eletrônica via Density Functional Theory. Nossa proposta envolve um tema no qual temos ampla experiência; em anos recentes temos desenvolvido com sucesso vários projetos (FAPESP) neste assunto.