Transporte de Carga Elétrica em Nanofitas de Grafeno Armchair
Electrical Charge Transport in Armchair Graphene Nanoribbons
Quasipartículas; pólarons; nanofitas de grafeno armchair; transporte de carga; acoplamento elétron-fônon.
As propriedades eletrônicas, mecânicas e ópticas do grafeno têm impulsionado o desenvolvimento tecnológico nas últimas décadas. A ausência de gap de energia e a massa efetiva nula dos portadores de carga conferem ao grafeno elevada mobilidade elétrica. No entanto, quando estruturado como nanofitas de grafeno (GNRs), o confinamento quântico lateral induz a abertura de um gap de energia, conferindo propriedades semicondutoras sem a necessidade de dopagem química. Nesse regime, os portadores de carga passam a se comportar como quasipartículas fortemente acopladas à rede, apresentando massas efetivas elevadas, o que reduz significativamente a mobilidade elétrica. Por outro lado, quando empilhadas, uma rotação de aproximadamente 1,1° entre as camadas pode levar ao surgimento de propriedades supercondutoras. Neste projeto, propomos a utilização de simulações numéricas baseadas no modelo SSH (Su-Schrieffer-Heeger) para estudar o transporte de carga elétrica em GNRs. Mostramos que o empilhamento de GNRs constitui uma estratégia eficiente para reduzir a massa efetiva dos portadores de carga, mantendo o gap de energia. Para a AGNR com largura de quatro átomos de carbono, observamos uma redução da massa efetiva de 27 mₑ para aproximadamente 4 mₑ. Além disso, identificamos a presença de uma oscilação interna desses portadores, com frequências na faixa do infravermelho médio ao próximo (entre 25 e 250 THz). Essa frequência depende da largura da nanofita e diminui com o aumento do acoplamento entre camadas, sugerindo possíveis aplicações no desenvolvimento de dispositivos emissores e absorvedores de radiação infravermelha controlados por pressão, bem como em sensores de pressão.