Simulações ab initio de transporte eletrônico em sistemas nanoestruturados desordenados

Resumo

A miniaturização de dispositivos eletrônicos, ao mesmo tempo em que introduz a perspectiva de novas tecnologias, levanta questões importantes do ponto de vista da ciência básica. Na escala nanoscópica estes dispositivos se comportam de maneira fundamentalmente diferente e necessitam ser profundamente estudados, tanto experimental quanto teoricamente. O presente projeto visa estudar, via simulações computacionais, as propriedades eletrônicas e de transporte de sistemas nanoestruturados. Será utilizada neste projeto uma combinação de teoria do funcional da densidade para determinar a estrutura eletrônica dos materiais com a teoria de funções de Green fora do equilíbrio, que permite a determinação das propriedades de transporte eletrônico de sistemas desordenados. Utilizando esta combinação serão determinadas, via simulações computacionais ab initio, as propriedades de transporte de sistemas nanoscópicos que tem potencial para aplicação em eletrônica e spintrônica e que podem ser utilizados em escala industrial. Dentre os subprojetos apresentados proporei maneiras de simularmos sistemas a base de carbono com impurezas. Nos sistemas reais as impurezas estão distribuídas aleatoriamente pelo sistema. Nestes casos devemos lidar com dezenas de milhares de átomos incluindo os efeitos de desordem. Em particular serão estudados nanotubos de carbono, grafeno e nanofitas de grafeno por meio de métodos de primeiros princípios. Além disto, propõe-se neste projeto um significativo avanço nas técnicas de computação de alto desempenho. Através da utilização de placas gráficas como aceleradores de cálculos de computação de alta performance (HPC) pretendemos revolucionar a maneira como estes cálculos são feitos, permitindo que simulações utilizando técnicas (HPC) possa ser realizadas a baixíssimo custo financeiro e com grande eficiência e para resolver problemas até o momento inatingíveis com técnicas atuais. (AU)