Dirección y manipulación de estados topológicos de la materia. Efectos en grafeno y otros materiales de baja dimensión

Abstract

Los descubrimientos experimentales del grafeno y de los materiales aislantes topológicos han suscitado un gran interés en la comunidad científica. El objetivo de la presente tesis es estudiar los estados topológicos de borde del grafeno y otros materiales de baja dimensión, y analizar diferentes formas de manipulación y dirección de los mismos para obtener sistemas con nuevas propiedades. Para ello, empleamos como base el modelo SSH para polímeros conductores (presenta carácter topológico nativo), y el grafeno. A este último se le inducen propiedades topológicas a partir de perturbaciones externas como ser campos magnéticos, términos de acoplamiento de tipo Haldane o irradiación con luz láser (teoría de Floquet). Entre los resultados encontrados podemos destacar la posibilidad de destruir y crear selectivamente estados de borde topológicos, y de dirigir la corriente eléctrica a través de los mismos. Estos efectos resultan atractivos para el diseño de futuros nanodispositivos y sus posteriores aplicaciones.

The experimental discoveries of graphene and topological insulator materials have aroused great interest in the scientific community. The aim of this thesis is to study the topological edge states of graphene and others low dimensional materials, and to analyze different ways of manipulating and directing them to achieve systems with new properties. In order to do this, we employ the SSH model for conducting polymers (it has a native topological character) and graphene as a base. Topological properties are induced to the latter through external perturbations such as magnetic fields, Haldane coupling terms or irradiation with laser light (Floquet theory). Among the results found we can highlight the possibility of selectively destroying and creating topological edge states, and of directing the electrical current through them. These effects are attractive for the design of future nanodevices and their subsequent applications.