Luis Gregorio Godoy De Vasconcellos Dias Da Silva.

O presente projeto é focado em alguns problemas importantes da física de materiais quânticos. Estes são materiais que permitem a exploração de fenômenos quânticos emergentes com potenciais aplicações em futuras tecnologias. Os tipos de sistemas aos quais devotamos nossos esforços são óxidos de metais de transição, sistemas de férmions pesados, supercondutores não convencionais, líquidos de spins quânticos, semicondutores dopados, isolantes topológicos, sistemas Hall quânticos e outros. Pretendemos focar, em particular, em (i) efeitos de correlação eletrônica, (ii) efeitos de desordem, (iii) propriedades topológicas, (iv) aspectos de termodinâmica quântica na escala nano e (v) no desenvolvimento de ferramentas numéricas capazes de lidar com esses problemas desafiadores. Estamos interessados na determinação dos seus diagramas de fases, suas propriedades termodinâmicas e de transporte, suas respostas a protocolos aplicados externamente, tanto nas proximidades quanto longe do equilíbrio termodinâmico, e as condições sob as quais algum comportamento ou característica desejados possam ser obtidos ou controlados. Esses objetivos envolvem tanto abordagens analíticas baseadas em ferramentas bem estabelecidas (como teoria de perturbação, grupo de renormalização, técnicas de partículas auxiliares e teoria de campo médio) quanto técnicas numéricas no "estado da arte" (como o grupo de renormalização da matriz densidade, métodos de redes de tensores, grupo de renormalização numérico de Wilson, método de Monte Carlo e teoria dinâmica de campo médio) e combinações destas. O grupo envolvido nesse projeto é composto por pesquisadores do Instituto de Física Gleb Wataghin da Universidade Estadual de Campinas e do Instituto de Física da Universidade de São Paulo.

Projeto CNPq-Universal. Valor concedido: R$ 10 mil

Sistemas eletrônicos cujas propriedades são ditadas por simetrias e aspectos topológicos da estrutura de bandas tem sido largamente estudados em tempos recentes. Exemplos incluem materiais como grafeno, isolantes e supercondutores topológicos e semimetais de Weyl. Este projeto de pesquisa se propõe a investigar algumas questões teóricas fundamentais que, apesar dos rápidos avanços no estudos destes materiais, permanecem em aberto. Em particular, centraremos esforços no estudo de propriedades de transporte, efeitos de correlação eletrônica e impurezas magnéticas nestes sistemas.

Projeto CNPq-Universal. Valor concedido: R$ 19000,00

Chamada FAPESP-UVic. A pesquisa no ruído magnético que pode afetar
dispositivos de spintronica ainda está em sua infância e tem sido o foco central de pesquisa do grupo do Prof. de Sousa. Propomos aqui a investigação do problema de ruído magnético devido a uma impureza Kondo. A dinâmica da impureza é um complicado problema de muitos corpos e sua solução requer o uso de modernos métodos como o grupo de renormalização numérico, uma técnica em que o Prof. Luis Dias é um especialista de nível mundial. Esse projeto busca usar essa combinação única de habilidades para estabelecer uma colaboração estratégica entre os grupos do Prof. de Sousa (especializado em dispositivos spintrônicos) e o Prof. Dias (especializado em soluções computacionais de problemas de muitos corpos). O resultado desejado é a solução de um problema importante e atual.

Projeto integrante dos Núcleos de Apoio à Pesquisa (NAPs) da PRP-USP . O objetivo desse NAP é investigar diversos problemas relevantes de interesse comum a serem realizados em conjunto dentro da inciativa Q-NANO. Nesta proposta agrupamos os tópicos em quatro temas principais: (i) Spintrônica quântica: novos efeitos relacionados ao spin em nanossistemas, (ii) efeitos de correlação eletrônicas em materiais nanoestruturados, (iii) processamento de informação quântica em redes de nanocavidades, e (iv) cálculos ab initio em nanoclusters e nanoligas.

This research plan addresses the following question: What are the properties of strongly-correlated electron systems away from equilibrium? This has proven to be a challenging topic in theoretical condensed matter physics: although a large body of research has been devoted to the equilibrium properties of strongly-correlated systems, we have only a partial understanding of their nonequilibrium properties. For years, the most successful approach to the study of systems away from equilibrium has been the Keldysh formalism, which, since it is based in perturbative expansions, works well for noninteracting or weakly interacting systems but it is not suitable when electron-electron interaction effects are strong enough. More recently, there has been a rising interest in powerful, non-perturbative theoretical methods for quantum impurity systems far from equilibrium. This project thus concerns the development of numerical techniques to study systems that present both strong correlations and nonequilibrium conditions, a quickly expanding research area. Examples are time-dependent numerical renormalization group methods, where time evolution is incorporated directly in the numerical renormalization procedure.

Esse plano de pesquisa se propõe a realizar estudos computacionais de efeitos de transporte e não-equilíbrio em sistemas fortemente correlacionados, com particular ênfase em materiais nanoestruturados. Estudaremos fenômenos de correlação e de muitos corpos e suas manifestações nas propriedades de transporte de nanoestruturas (pontos quânticos semicondutores, complexos moleculares, etc.). Para tanto, utilizaremos técnicas computacionais não-perturbativas que constituem o "estado da arte" na área: o grupo de renormalização numérico (NRG) e o grupo de renormalização por matriz densidade (DMRG), e suas versões dependentes do tempo (tDMRG e tNRG respectivamente). O projeto contempla a aquisição de um cluster com 4 servidores de alto desempenho para a realização dos cálculos numéricos.

Projeto de pesquisa com objetivo de se estudar propriedades de correlação, transporte eletrônico, descoerência, efeitos de spin e fenômenos dependentes do tempo em sistemas nanoestruturados. Proposta apresentada dentro do contexto do programa de Colaboração Interamericana em Materiais (CIAM) elaborado pelo CNPq e outras agências do continente com o propósito de estreitar as colaborações das comunidades científicas americanas na área de novos materiais. No nosso caso se trata de uma colaboração entre pesquisadores do USA, Argentina e Brasil Os objetivos mais gerais do presente projeto são: (1) Continuar com o desenvolvimento e aprimoramento de técnicas que incorporem os fenômenos de muitos corpos derivados das interações fortes inter-eletrônica e elétron-bóson e seus efeito nas propriedades de transporte de sistemas nanoscópicos. Diferentes métodos serão comparados entre si a partir dos resultados obtidos para uma variedade de sistemas estudados. Mencionamos também o desenvolvimento e aplicação ao estudo de uma variedade de sistemas de códigos numéricos como NRG e DMRG para e incorporar fenômenos dependentes do tempo. (2) Estudar sistemas tais como pontos quânticos, aglomerados de pontos quânticos, moléculas depositadas na superfície de metais, anéis nanoscópicos, nanotubos de carbono e estruturas construídas a partir de grafeno, sistemas com diferentes geometrias e ligados a contatos e nanoestruturas artificialmente geradas. O estudo destes sistemas é de grande importância por suas possíveis aplicações tecnológicas e pelos desafios que apresentam do ponto de vista da física fundamental, um estudo mais aprofundado das suas propriedades. Entre as eventuais aplicações podemos mencionar: o desenho de portas quânticas baseadas em estruturas de pontos quânticos ou moléculas adsorvidas em superfícies metálicas onde a interação de muitos corpos é essencial para seu funcionamento. Outra aplicação de nano-sistemas de carbono é na produção de sensores de gases químicos..

Os projetos descritos envolvem cálculos computacionais para o estudo de efeitos de correlação, propriedades ópticas e de transporte em materiais nanoestruturados, tópicos nos quais que venho trabalhando ativamente, particularmente durante meus pós-doutoramentos na Universidade de Ohio (2004-2007) e no Laboratório Nacional de Oak Ridge (2007-2010). Em linhas gerais, pretendo desenvolver um programa internacionalmente competitivo na área de estudos computacionais de efeitos de correlação eletrônica e transições de fase com particular interesse na emergência desses fenômenos em materiais nanoestruturados. Pretendo investigar efeitos de muitos corpos tais como o efeito Kondo no contexto de nanoestruturas, como por exemplo, sistemas de múltiplos pontos quânticos semicondutores e em complexos moleculares envolvendo átomos de transição e em estruturas de grafeno. Descrevo ainda meus planos para abordar temas relativamente novos e que tem recebido bastante atenção tais como efeitos de radiação e resposta óptica em nanoestruturas e estudos numéricos de sistemas fortemente correlacionados dependentes do tempo e fora do equilíbrio.