Phononen, pseudo-magnetische Felder, und deren Effekte auf den Quantentransport in Graphene

• Antragsteller: Professor Dr. Reinhold Egger
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 171056813

In diesem theoretischen Projekt soll Quantentransport in verzerrten Proben aus Graphen-Monolagen studiert werden. Im Rahmen einer effektiven Niederenergie-Theorie wird eine verzerrungsinduzierte elastische Deformation zu einem pseudo-magnetischen Feld führen, das an die Dirac-Fermionen in Graphene ankoppelt. Falls ein elektrischer Strom fliesst, werden nun strom-induzierte Kräfte aufgebaut, welche die Dynamik der elastischen Moden beeinflussen. Wir haben drei Ziele: Erstens sollen diese Kräfte für eine freihängende Graphene-Probe bestimmt werden, wobei auch eine kapazitive Kopplung an ein Gatter berücksichtigt wird. Die Langevingleichung für die maximale Auslenkung enthält dann die strom-induzierten Kräfte, welche aus einer Streumatrix-Formulierung folgen, die wir in der ersten Antragsperiode ausgearbeitet haben. Durch numerische Lösung der Langevingleichung sollen dann der Qualitätsfaktor und die Frequenzverschiebung als Funktion der Spannung bestimmt werden. Dabei sollen auch Rückwirkungseffekte auf den elektrischen Leitwert sowie auf das Schrotrauschen betrachtet werden. Da für mindestens 2 Moden auch ganz neue Effekte auftreten, soll als zweites Projekt auch die strominduzierte Bewegung diverser elastischer Konfigurationen betrachtet werden, insbesondere für eine Gauss-Ausbuchtung und für eindimensionale Stufen und Barrieren. Mithilfe der Langevingleichung soll untersucht werden, unter welchen Bedingungen eine mechanische Bewegung induziert werden kann. Als drittes Ziel sollen die Nullmoden in einem verzerrten Graphene-Wellenleiter untersucht werden, der durch ein pseudo-magnetisches Feld mit zwei parallelen Null-Linien aufgebaut wird, welche zu einem Paar von gegenläufigen chiralen Schlangenbahnen führen. Falls das System nahe am Diracpunkt betrachtet wird, verschwindet der Leitwert im nichtwechselwirkenden Fall. Durch Wechselwirkungseffekte bedingt sollte nun eine Vermischung von Schlangenbahnen und Nullmoden einsetzen, die zu einer exotischen leitfähigen Luttingerflüssigkeit führen kann. Der Leitwert ist dann direkt durch Wechselwirkungen determiniert.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1459: Graphene