Estudo Teórico de Transições de Fase Topológica na Franqueita: Uma heteroestrutura de van der Waals de Formação Natural
Nome: NATHANAEL NARDOTO BATISTA
Tipo: Dissertação de mestrado acadêmico
Data de publicação: 06/09/2021
Orientador:
Nome |
Papel |
|---|---|
| WENDEL SILVA PAZ | Orientador |
Banca:
| Nome |
Papel |
|---|---|
| EDUARDO JIAN HUA LEE | Examinador Externo |
| JAIR CARLOS CHECON DE FREITAS | Examinador Interno |
| WANDERLÃ LUIS SCOPEL | Examinador Interno |
| WENDEL SILVA PAZ | Orientador |
Resumo: Neste trabalho nos propusemos a investigar as propriedades eletrônicas e topológicas da franqueita, um material não-estequiométrico formado pelo empilhamento de camadas alternadas. As camadas que compõe o mineral objeto deste estudo possuem diferentes composições simetrias e periodicidades. Tais características levam a uma estrutura cristalina incomensurável, que é mantida parcialmente por interações de van der Waals e parcialmente por interações iônicas.
Nossa pesquisa se baseou na Teoria do Funcional da Densidade - DFT, a
partir da qual foi possível prever uma transição de fase topológica originada por mudanças estequiométricas em uma das camadas que compõem a franqueita.
A fim de realizar o estudo supracitado a presente dissertação se dividiu em três partes principais. Inicialmente, buscamos explorar a fundamentação teórica por detrás da Teoria do Funcional da Densidade a fim de compreender com mais propriedade os mecanismo a serem utilizados em nosso estudo da franqueita.
Em seguida, a fim de compreendermos a classificação topológica Z2 atribuída aos materiais, partindo da interpretação simplificada proposta por Haldane, nos debruçamos sobre a teoria de Berry que nos ajudaram a compreender algumas propriedades comuns a todos os materiais topológicos.
Por fim, para investigarmos as fases topológicas da franqueita seguimos uma série de passos: 1) calculamos o invariante topológico Z2 diretamente; 2) estudamos a formação da inversão de bandas em torno do ponto S, bem como sua composição orbital; 3) calculamos os estados de superfície; e 4) calculamos a estrutura de bandas para um sistema de poucas camadas. Seguindo essas etapas foi possível construir o Espaço de Fase Topológica para mudanças na composição química nas camadas
individuais.
