Zachowania elektronów w grafenie
Dzięki niekonwencjonalnej strukturze elektronowej grafen jest bardzo obiecującym materiałem do zastosowań w spintronice. Badania wykazały, że elektrony koncentrują się lokalnie na bokach nanotaśm grafenowych. Jest to struktura elektronowa przypominająca cząsteczkę wodoru na granicy dysocjacji, stanowiącą prototypowy układ korelacji statycznej. W ramach finansowanego ze środków UE projektu "Electron correlation - the electronic ground state of graphene nanoribbons" (ELECTRON CORRELATION) zastosowano do nanotaśm grafenowych istniejące teorie i metody opisujące korelację statyczną. Ponieważ korelacja statyczna występuje przede wszystkim w obszarze dysocjacji, oczekuje się, że omawiane prace poszerzą wiedzę na temat procesów zrywania i formowania wiązań. Łącząc teorię funkcjonału gęstości (DFT) i teorię funkcjonału macierzy gęstości (DMFT), naukowcy opracowali teorię DFT dla krótkiego zakresu i teorię DMFT dla długiego zakresu. Rozszerzono też metodę przybliżenia faz przypadkowych (RPA), aby umożliwiała ona obliczenia ograniczone polaryzacją spinową lub bez ograniczeń. Obliczenia dla małego układu testowego pozwoliły uzyskać istotne nowe informacje. Okazało się, że krzywa dysocjacji cząsteczki wodoru nie ma w średnich odległościach szeroko dyskutowanego "garbu", lecz poziom energii ulega nasyceniu na fizycznych odległościach wiązań. Ponadto w granicy dysocjacji odnotowano błąd spinu ułamkowego. Projekt ELECTRON CORRELATION toruje drogę dla nowatorskich zastosowań spintroniki o ważnych implikacjach dla przemysłu elektronicznego.
Słowa kluczowe
Korelacja elektronów, grafen, nanotaśmy, granica dysocjacji, teoria funkcjonału gęstości, macierz gęstości, spolaryzowane spinowo, spintronika
