Nanodispositivos basados en efectos cuánticos : esquemas inspirados en bombeo y motores cuánticos

Abstract

En los últimos años, ha habido un creciente interés en nanomáquinas como bombas y motores cuánticos. En esta tesis, realizamos un estudio exhaustivo de estos dispositivos considerando dos regímenes de transporte antagónicos en distintos sistemas base. Primero, investigamos el desarrollo de bombas y motores cuánticos basados en puntos cuánticos dentro del régimen de bloqueo de Coulomb, analizando sus propiedades en función de diferentes parámetros, y explorando el rol de las coherencias cuánticas. Luego, en el régimen balístico, examinamos el efecto de las fuerzas inducidas por corriente en motores moleculares Brownianos, las cuales pueden distorsionar características importantes del motor, por lo que su inclusión en el modelado de estos sistemas es esencial. Finalmente, en este mismo régimen, investigamos corrientes de bombeo cuántico inducidas por vibraciones térmicas en nanocintas de grafeno, las cuales, aunque pequeñas, podrían generar interferencias en ciertos experimentos de medición.

In recent years, there has been growing interest in nanomachines such as quantum pumps and motors. In this thesis, we carry out an exhaustive study of these devices considering two antagonistic transport regimes in different base systems. First, we investigate the development of quantum pumps and motors based on quantum dots within the Coulomb blocking regime, analyzing their properties as functions of different parameters, and exploring the role of quantum coherences. Next, in the ballistic regime, we examine the effect of current-induced forces on Brownian molecular motors, which can distort important characteristics of the motor, making their inclusion in the modeling of these systems essential. Finally, in this same regime, we investigate quantum pump currents induced by thermal vibrations in graphene nanoribbons, which, although small, could generate interferences in certain measurement experiments.