Resistência elétrica e temperatura em grafeno

Um fenômeno comumente investigado em metais é o efeito Kondo. Primeiramente observado nos anos 30 e descrito teoricamente na década de 1960 por Jun Kondo, ele versa sobre o espalhamento de elétrons por impurezas magnéticas. Isso resulta em um aumento da resistência elétrica conforme a temperatura diminui, o oposto do comportamento esperado em metais. Esse efeito é dominante quando a resistividade é medida a temperaturas abaixo da “temperatura de Kondo” característica do sistema.

Sabe-se que no grafeno – material bidimensional construído por uma folha de átomos de carbono dispostos num padrão hexagonal – os portadores de carga se propagam como férmions relativísticos sem massa, o que confere a este material propriedades eletrônicas muito peculiares, bem como para a física do efeito Kondo. Medidas recentes de resistividade em grafeno com vacâncias no regime Kondo tem suscitado grande controvérsia por apresentarem resultados surpreendentes e muito difíceis de conciliar com as previsões teóricas.

 Agora, um trabalho teórico feito por um trio de pesquisadores brasileiros avança sobre essa questão, ao investigar o efeito Kondo em grafeno desordenado.

O artigo é assinado por Vladimir G. Miranda e Caio H. Lewenkopf, da UFF (Universidade Federal Fluminense), em parceria com Luis Gregório Dias da Silva, do Instituto de Física da USP, e demonstra que a desordem tem um papel importante no efeito Kondo em grafeno: ela aparece como um mecanismo natural para explicar o acoplamento de impurezas magnéticas (localizadas em vacâncias na rede do grafeno) com os elétrons responsáveis por conduzir corrente no material. O modelo proposto descreve qualitativamente os resultados experimentais.

Além disso, a desordem leva a ao aparecimento de uma “fase de Griffiths”, uma situação em que comportamento típico do sistema é dominado por longas caudas na distribuição das temperaturas de Kondo e não pelo valor médio da distribuição, como seria o esperado. Os resultados foram obtidos a partir da uma combinação de modelos simples, como o “tight-binding” para sistemas desordenados, e métodos numéricos computacionais, como o grupo de renormalização numérico.

O trabalho, que pode ajudar a compreender certos padrões observados em experimentos com grafeno, foi publicado em 3 de novembro no periódico "Physical Review B – Rapid Communications".

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