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Libros UNAM

Comportamiento electrónico y óptico del grafeno deformado

Comportamiento electrónico y óptico del grafeno deformado

 

ISBN: 9786073019217

Autor(es): Oliva Leyva, Maurice

Editor/Coeditor/Dependencia Participante: Coordinación de Estudios de Posgrado

Formato: Libro Impreso

Disponibilidad: En existencias

Special Price MXN$335

Precio Habitual: MXN$478

ISBN/ISSN 9786073019217
Entidad Académica Coordinación de Estudios de Posgrado
Edición o Número de Reimpresión 1a edición, año de edición -2019-
Tema Física y astronomía
Número de páginas 130
Tamaño 21 x 14 x .8
Terminado o acabado rústico
Idioma español

Detalles

Este trabajo estudia teóricamente los cambios en las propiedades electrónicas y ópticas del grafeno debido a deformaciones mecánicas. Inicialmente se obtiene una ecuación mecanocuántica (tipo Dirac) para describir el comportamiento anisotrópico de los electrones en grafeno cuando está deformado uniformemente. A partir de esta ecuación y la fórmula de Kubo, se determina la conductividad óptica en función del tensor de deformaciones, lo cual permitió evaluar la transmitancia y el carácter dicroico del grafeno deformado. Del mismo modo, para el grafeno bajo deformaciones no uniformes se derivó una ecuación mecanocuántica generalizada y se dilucidó cómo una deformación no uniforme imita el efecto de un campo pseudomagnético. Además, se demuestra analíticamente que una velocidad de Fermi dependiente de la posición provoca una inhomogeneidad en la densidad de probabilidad de los electrones.

Oliva Leyva, Maurice

Se graduó como Licenciado en Física (2007) y Máster en Ciencias Físicas (2011) en la Universidad de La Habana (UH). Desde 2007 al 2012 fue profesor del Departamento de Física Teórica de la Facultad de Física de la UH, donde impartió diversas asignaturas a nivel de pregrado y posgrado. Su labor docente fue reconocida con el premio "Tiza de Oro", otorgado anualmente por la Federación Estudiantil Universitaria de la UH a profesores de excelencia. En agosto de 2016 obtuvo el grado de Doctor en Ciencias (Física) en la UNAM con mención honorífica por el estudio de las propiedades electrónicas y ópticas del grafeno deformado, realizado bajo la asesoría del Dr. Gerardo G. Naumis. Por su investigación doctoral recibió la Medalla Juan Manuel Lozano Mejías (otorgada por el IF-UNAM), la Medalla Alfonso Caso (otorgada por la UNAM a los mejores alumnos de posgrado) y el Premio Weizmann en Ciencias Exactas (otorgado por la Academia Mexicana de Ciencias). Actualmente investiga sobre los llamados materiales de Dirac.

Hace algunos años Maurice se acercó a mí con el fin de realizar una tesis de doctorado sobre un tema que empezaba a revelarse como una verdadera revolución: los materiales bidimensionales (2D), es decir, los que sólo tienen una capa de átomos de espesor. Como veremos, esta tesis resuelve un problema fundamental en el tema y abre nuevas perspectivas del mismo. Déjenme comenzar con la historia detrás de esta tesis, la cual fue marcada en su inicio por grandes dificultades prácticas; su sola enumeración bastaría para llenar el primer capítulo de ésta. Las resumiré diciendo que fueron tanto de tipo burocrático como financieras y académicas. Ires y venires para conseguir cartas, visados, trámites, becas, etc. En todas estas vueltas fue fundamental el apoyo del personal de la Secretaría Académica del Instituto de Física, así como de su director, el Dr. Manuel Torres Labansat. El mismo Maurice afrontó lo que hoy es un asunto noticioso: la emigración en el siglo XXI y la dificultad de atravesar "muros". Finalmente y después de casi un año de trabas se lograron vencer definitivamente esas dificultades solo para encontrarnos con otras nuevas: las científicas. Cuando Maurice comenzó su trabajo de tesis, le propuse trabajar sobre los efectos de las deformaciones en las propiedades electrónicas y ópticas de grafeno. Como es bien sabido y se explica en el primer capítulo, el grafeno es el llamado "material maravilla". Históricamente fue el primer material bidimensional descubierto. ¿Por qué es importante el tema de tesis? Hay varias razones. En primer lugar, los materiales bidimensionales en general están siempre deformados, especialmente cuando se ponen en contacto con otros. En los últimos años, esto ha tomado una gran importancia ya que se realiza "ingeniería de multicapas", es decir, los materiales 2D se apilan unos sobre otros para modificar sus propiedades de acuerdo con las necesidades de alguna aplicación. En segundo lugar, las deformaciones mediante dispositivos externos como piezoeléctricos, puntas de microscopio de fuerza atómica, etc. se pueden utilizar para modular las propiedades de una monocapa. Esta tecnología se conoce como tensiotrónica. En grafeno se utiliza la ecuación de Dirac, de naturaleza cuántica relativista, para describir la dinámica de los portadores de carga. En especial, con Maurice nos proponíamos usar la analogía desarrollada hacía algunos años entre campos electromagnéticos y campos de deformaciones. Al intentar estos cálculos nos tropezamos con una gran sorpresa: la ecuación no describía, el caso más simple imaginable: una expansión uniforme de la red, tal y corno ocurre durante el calentamiento de un material cualquiera. Ello llevó a descubrir que existía un error en las ecuaciones usadas hasta entonces. Eventualmente se planteó una nueva ecuación que resultó no sólo más sencilla sino más clara en sus fundamentos. Desde luego, nuestros primeros trabajos juntos fueron ciertamente polémicos y requirieron debates científicos acalorados con varios grupos de mucho peso internacional, quienes habían cometido un error al deducir la ecuación fundamental. Inclusive, en algunos momentos llegamos a pensar que si estaríamos acaso cometiendo una especie de suicidio profesional, dado que nuestro primer artículo tuvo un refereo terrible, incluyendo insultos como por ejemplo "aprendan matemáticas y la física llegará sola". Sin embargo, impusimos a todas estas críticas y dudas nuestra honestidad y convicción intelectual. Sorprendentemente años después, el debate se ha ido clarificando. Ya se dan por hecho algunas de las observaciones aquí contenidas, las cuales en su momento fueron consideradas anatemas. Una vez superado este obstáculo, se atacó el problema de la conductividad electrónica y óptica de grafeno deformado mediante perturbaciones independientes y dependientes del tiempo. Muchos de estos resultados fueron muy interesantes y valieron una invitación para escribir un artículo de revisión en la prestigiosa revista Reports Progress of Physics. Como se dijo, eventualmente la tesis resultó de una gran importancia práctica. Al apilar materiales monocapas, las redes cristalinas no coinciden exactamente y por lo tanto se generan esfuerzos que necesitan ser descritos en muchos casos mediante las ecuaciones aquí tratadas. La variedad de trabajos que citan a lo desarrollado en esta tesis no dejan de sorprenderme y creo que hablan de la calidad e innovación científica contenida. Por otra parte, Maurice expone de manera amena, sencilla y clara los fundamentos detrás del trabajo. Las figuras están muy bien pensadas y la organización de los temas nos lleva de manera natural por los senderos de la investigación. Considero que la tesis de Maurice es un buen ejemplo de cómo deberían escribirse. Debemos advertirle a los lectores incautos que estén buscando un ejemplo de cómo escribir tesis doctorales, de que si bien se puede realizar una exposición clara y amena donde la investigación parece fluir en todo momento, la realidad es otra. Todo trabajo de investigación contiene una fuerte dosis de intentos fallidos, desacuerdos tutor-alumno, errores, pistas falsas, e inclusive momentos de desaliento. Uno de los tantos méritos del alumno es sobreponerse a estas dificultades, inclusive soportando a su tutor, y avanzar, avanzar siempre. El mérito del tutor es ir guiando, midiendo hasta dónde afectan al alumno las dificultades pero evitando al mismo tiempo la autocomplacencia tanto del tutor como del alumno. Y lo más importante: el tutor debe pensar en formar científicos y seres humanos independientes con pensamiento crítico. Así pues, esperemos que el lector disfrute y aprenda de esta tesis tanto como lo hicimos nosotros. Los dejo entonces para ser guiados por la pluma ejemplar y la compañía del ahora doctor Maurice Oliva Leyva. Dr. Gerardo García Naumis Instituto de Física, UNAM Febrero de 2019

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