Nanoelectrónica del carbononanotubos y nanocintas

Resumen

El objetivo principal de la tesis es el estudio de las propiedades electrónicas, magnéticas y de transporte de nanoestructuras basadas en carbono, tales como nanotubos y nanocintas. El avance de las técnicas de crecimiento y obtención de estas estructuras es una realidad y por ello un estudio básico de estas propiedades es de gran interés para la nanoelectrónica basada en el carbono. Hemos empleado diferentes métodos y modelos,entre los que destacamos el modelo de electrones fuertemente ligados o un modelo basado en la teoría del funcional de la densidad. Debido a la carencia de periodicidad de los sistemas estudiados se emplea el método de empalme de las funciones de Green que proporciona las características electrónicas de sistemas tales como uniones entre diferentes medios o puntos cuánticos y para hallar las propiedades de transporte utilizamos el formalismo de Landauer. Emplearemos cada uno de los modelos dependiendo de las propiedades que queremos resaltar y del propio sistema a estudiar, y en muchos casos comparando un modelo con otro a fin de cerciorarnos de las nuevas propiedades obtenidas. En la tesis se muestran los resultados sobre diferentes nanoestructuras basadas en nanotubos como son uniones entre nanotubos aquirales, donde hemos relacionado los estados de intercara que aparecen en estas uniones con los estados de borde de un grafeno terminado en zigzag. Se caracterizan las propiedades electrónicas en puntos cuánticos compuestos por nanotubos donde se observa un comportamiento tipo Friedel de la energía de los estados de intercara que aparecen en la zona de la unión. Se investiga el transporte en una nueva nanoestructura propuesta como es un nanotubo parcialmente abierto, que puede ser considerado como la unión entre un nanotubo y una nanocinta, destacando que se produce un filtrado de valle de los estados provenientes del nanotubo y que se comporta en sí mismo como un dispositivo magnetoresistivo. En nanoestructuras basadas en nanocintas de grafeno hemos estudiado el transporte a través de copos de grafeno bicapa, destacando la oscilación que se produce en la conductancia, dependiendo de tres factores, como son la energía de los portadores de carga la interacción entre las capas y la longitud de la zona bicapa. Se investiga la interacción entre nanocintas bicapa con un nuevo funcional de van der Waals, obteniendo que la interacción magnética entre los estados de borde hace que el apilamiento directo sea incluso más estable para cintas estrechas que el Bernal. Por último se investiga la estructura electrónica en grafeno y nanocintas con bordes arbitrarios, donde se muestra una regla de hibridación que proporciona la estructura electrónica cerca del nivel de Fermi.