Transporte electrónico en nanoestructuras de carbono
[SPA] El trabajo desarrollado a lo largo de la presente memoria se centra en el estudio de propiedades asociadas al transporte electrónico en diversas estructuras formadas por nanotubos de carbono. Esta memoria está dividida en cuatro capítulos cuyo contenido resumimos de manera muy breve en los siguientes puntos: Capítulo 1: Nanotubos de carbono. En el primer capítulo damos un repaso a las características y propiedades de los nanotubos de carbono. Se realiza aquí una introducción que nos permitirá entender posteriormente el comportamiento de los sistemas objeto de estudio en este trabajo: estructuras formadas por nanotubos de carbono. En primer lugar, realizamos una revisión de la historia que condujo al descubrimiento de los nanotubos de carbono, pasando por el hallazgo previo de los fullerenos. También hacemos una revisión de los procedimientos experimentales más básicos que permiten sintetizarlos. La parte más importante de este capítulo es la descripción de la geometría, propiedades y estructura electrónica de los nanotubos de carbono. Se utilizarán a lo largo de los siguientes capítulos muchas de las expresiones que aquí se exponen. Finalmente, tratamos brevemente en este capítulo algunos de los campos de investigación más actuales relacionados con los nanotubos de carbono. viii Resumen Capítulo 2: Método de cálculo. En este capítulo nos centramos en la descripci ón de los métodos de cálculo utilizados en esta memoria. Para ello se realiza previamente una introducción teórica y un breve desarrollo de los métodos que conducen a la obtención de las expresiones utilizadas. Ocupa buena parte de este capítulo la descripción de la función de Green, ya que muchos de los cálculos realizados a lo largo de este trabajo se basan en el conocimiento de esta función para el sistema bajo estudio. Se analiza este capítulo con la aplicación del método teórico al cálculo de propiedades de nanotubos de carbono puros como ejemplo de uso de estos métodos. En cualquier caso, estos resultados previos nos servirán de base para capítulos posteriores. Capítulo 3: Estudio de cavidades de CNT. En general, llamamos cavidades de nanotubos a estructuras formadas cuando un nanotubo finíto se une por ambos extremos a dos nanotubos de diferente geometría, de manera que el diámetro central de la estructura final es mayor que el de los dos extremos. Llevamos a cabo en este capítulo un estudio sistemático de las propiedades asociadas a las cavidades como la función de transmisión o la densidad local de estados para diversas estructuras. Los cálculos efectuados nos permiten conocer la dependencia de las propiedades obtenidas con diversos parámetros asociados a la cavidad. Entre estos parámetros destacamos el diámetro y la separación entre las cavidades (en el caso del acoplamiento entre varias). En nuestro estudio obtenemos diferentes resultados que han sido publicados en revistas internacionales del área (Jódar et al. 2006, Jódar y Pérez-Garrido 2007). Entre estos resultados queremos resaltar el hallazgo de estados cuasi-localizados en las cavidades de nanotubos que afectan a la función de transmisión, el comportamiento de las cavidades como puntos cuánticos cuando se unen nanotubos metálicos con semiconductores, y el estudio de la evolución de los sistemas de múltiples cavidades al límite de infinitas cavidades. Capítulo 4: Oscilaciones de Bloch. Este capítulo está dedicado al estudio del comportamiento de los electrones en nanotubos de carbono en presencia de un campo eléctrico constante unidimensional. En particular, nos centramos en la caracterización de las oscilaciones que realiza la función de onda (conocidas como oscilaciones de Bloch). Además, analizamos la probabilidad de ocupaci ón y el desplazamiento cuadrático medio. Es de resaltar el hecho de que no hemos encontrado en la bibliografía referencia alguna que hable acerca de las oscilaciones de Bloch en nanotubos de carbono. Comenzamos realizando los cálculos para nanotubos de carbono puros de diferentes longitudes y valores del campo eléctrico, encontrando una clara correspondencia de la frecuencia de Bloch teórica correspondiente a cadenas unidimensionales de átomos con la obtenida con nuestro cálculo. Además, mostramos el diferente comportamiento de funciones de onda localizadas y extendidas. Finalizamos este capítulo aplicando el campo eléctrico a las cavidades estudiadas en el capítulo 3. En este caso se encuentra un resultado especialmente interesante: puede conseguirse el confinamiento de la onda en diferentes regiones mediante la aplicación de un campo eléctrico en una o varias regiones de la estructura.
Nanotecnología, Carbono, Método de cálculo, Cavidades de CNT, Oscilaciones de Bloch, Cavities made of nanotubes, Nanotubes, Bloch Oscillations, Carbon nanotubes
Networked Digital Library of Theses and Dissertations