Ημερίδα Υποψήφιων Διδακτόρων 2018 Τμήμα Φυσικής Τομέας Φυσικής Στερεάς Κατάστασης Μεταφορά φορτίου σε μονοδιάστατα περιοδικά συστήματα με το πρότυπο σύρματος: εφαρμογή στις καρβύνες Κωνσταντίνος Λαμπρόπουλος

Πρότυπο Σύρματος Μονοδιάστατο σύστημα Ισχυρής Δέσμευσης (Tight-Binding) με ένα τροχιακό ανά θέση. Ρεαλιστικά αποτελέσματα όταν η χωρική έκταση των κυματοσυναρτήσεων είναι μικρή σε σχέση με τις αποστάσεις μεταξύ των θέσεων (μικρή επικάλυψη). Απλό και φθηνό υπολογιστικά, μπορεί να εφαρμοστεί σε μεγάλα συστήματα. Ευρεία εφαρμογή για την περιγραφή πολυμερών, οργανικών συστημάτων κ.ά. Μελέτη ιδιοτήτων μεταφοράς και μεταβίβασης φορτίου π-συζευγμένων συστημάτων υποψήφιων ως μοριακά ή ατομικά σύρματα (DNA, καρβύνες).

Σύστημα Εξισώσεων Τριδιαγώνιος Πίνακας u-Toeplitz Πλήρης Πίνακας Μεταβίβασης (GTM)

Ιδιότητες Πινάκων Μεταβίβασης Αναδρομικοί τύποι: Αρχικές Συνθήκες: Από ιδιοαποσύνθεση: Συμπλεκτική ιδιότητα:

Σχέσεις διασποράς / ιδιοφάσματα / DOS Κυκλική συνοριακή συνθήκη ( ): Σχέση διασποράς: Συνοριακή συνθήκη πακτωμένων άκρων ( ): Φάσμα ιδιοενεργειών: Πυκνότητα Καταστάσεων:

Αποτελέσματα για u=2

Συντελεστές Διέλευσης Το σύστημα συνδέεται με ημιάπειρους ομογενείς ακροδέκτες: H εξίσωση του GTM είναι: Μορφή Συντελεστών Διέλευσης:

Ισχύς και Ασυμμετρία Σύζευξης Παράγοντας ισχύος σύζευξης: Παράγοντας ασυμμετρίας σύζευξης: |ω| = 1, ιδανική |ω| < 1, ισχυρή |ω| > 1, ασθενής |χ| = 1, συμμετρική |χ| ≠ 1, ασύμμετρη

Ιδανική Σύζευξη (|ω|=1)

Ισχυρή Σύζευξη (|ω|<1)

Ασθενής Σύζευξη (|ω|>1)

Ασυμμετρία Σύζευξης

Εσωτερικές Μεταπηδήσεις

Καρβύνες Μονοδιάστατες sp-υβριδισμένες αλυσίδες C. Κάθε άτομο C συνδέεται με 2 δεσμούς spzspzσ με τους γείτονές του. Τα px και py e- σχηματίζουν δυο ενεργειακά εκφυλισμένες π-διαδρομές. Κουμουλενικές: …=C=C=C=C… Πολυυνικές: …≡C-C≡C-C≡… Δια-ατομικές αποστάσεις 1.282 Å 1.265 Å 1.301 Å, + Τύπος Harrison -2.92 eV -3.00 eV -2.84 eV ολοκληρώματα μεταπήδησης

Ενεργειακή Δομή – Διέλευση

Χαρακτηριστικές I-V Σχετικό Πείραμα: A. La Torre et al., Nat. Commun. 6, 6636 (2015)

Ενεργειακή Θέση Ακροδεκτών

Εύρος Ζώνης Ακροδεκτών

Διαφορετικοί Ακροδέκτες Σχετικό Πείραμα: A. La Torre et al., Nat. Commun. 6, 6636 (2015)

Σύνοψη - Συμπεράσματα Παρουσιάστηκε μελέτη του Προτύπου Σύρματος, εφαρμοσμένη σε περιοδικά συστήματα. Η Μέθοδος Πινάκων Μεταβίβασης οδηγεί στην εξεύρεση αναλυτικών σχέσεων και αναδρομικών τύπων για την ενεργειακή δομή των συστημάτων. Συμπεράσματα για τους συντελεστές διέλευσης από τον UCTM και τα πολυώνυμα Chebyshev. Σημασία της ισχύος και τις ασυμμετρίας της σύζευξης στις ιδιότητες μεταφοράς φορτίου. Εφαρμογή του Προτύπου στις καρβύνες. Ανάλογα με τη δομή του συστήματος και τους ακροδέκτες, μπορεί να προκύψει ωμική, ημιαγωγική ή ανορθωτική συμπεριφορά.

Ευχαριστίες Τριμελής Συμβουλευτική Επιτροπή Κ. Σιμσερίδης, Επικ. Καθηγητής (επιβλέπων) Γ. Τριμπέρης, Ομότιμος Καθηγητής Β. Λυκοδήμος, Επικ. Καθηγητής Συνεργάτες/ριες Α. Μόρφης, υποψήφιος διδάκτορας Μ. Μαντέλα, υποψήφια διδάκτορας Κ. Κακλαμάνης, υποψήφιος διδάκτορας

Ευχαριστώ για την προσοχή σας! Ευχαριστώ για την προσοχή σας! Σχετικές εργασίες: K. Lambropoulos, and C. Simserides, Electronic structure and charge transport properties of atomic carbon wires, Physical Chemistry Chemical Physics 19 (2017) 26890. DOI: 10.1039/C7CP05134D K. Lambropoulos, and C. Simserides, Energy structure, density of states and transmission properties of the periodic 1D Tight-Binding lattice with a generic unit cell of u sites, submitted. (related work at: arxiv.org/abs/1706.03250)

Σχέσεις διασποράς-Ιδιοφάσματα (1) u = 1

Σχέσεις διασποράς-Ιδιοφάσματα (3,4) u = 3 u = 4

Πυκνότητες Καταστάσεων u = 1 u = 2 u = 3 u = 4

Ισχυρή Σύζευξη (|ω|<1)

Ασθενής Σύζευξη (|ω|>1)

Ασυμμετρία Σύζευξης