Transporte cuántico dependiente del tiempo en sistemas mesoscópicos

• Autores: Ludovico, María Florencia
• Año de publicación: 2015
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Arrachea, Liliana del Carmen
• Materia: TRANSPORTE CUANTICO; TEORIA CUANTICA DE CAMPOS; FUERA DE EQUILIBRIO; ENERGIA; TERMODINAMICA; QUANTUM TRANSPORT; QUANTUM FIELD THEORY; NON-EQUILIBRIUM; ENERGY; THERMODYNAMIC
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

En esta tesis estudiamos las propiedades de transporte de carga y energía en sistemas deescala mesoscópica que se encuentran fuera del equilibrio debido a la acción de potencialesdependientes del tiempo. Con el objetivo de estudiar las propiedades termodinámicas yfenómenos termoeléctricos en sistemas fuera del equilibrio, nos enfocamos en describirla relación entre corrientes de partículas y de energía. En primer lugar, comenzamosestudiando transporte eléctrico en sistemas de tipo Aharonov-Bohm con anillos conectadosa dos electrodos y en presencia de campos magnéticos alternos. Analizamos las condicionespara generar corrientes de bombeo continuas en el régimen adiabático y las propiedadesde simetría de esta corriente ante la inversión del campo magnético. Luego nos enfocamos en el estudio de transporte dependiente del tiempo de energíay calor en sistemas con voltajes alternos aplicados. En este punto, presentamos una expresión apropiada para el cálculo de las corrientes de calor en cada parte del sistema, enacuerdo con los principios fundamentales de la termodinámica. Por último, derivamos una teoría termoeléctrica generalizada que incluye no solo lascorrientes de bombeo de carga y calor, sino también el trabajo intercambiado entre elsistema cuántico y las fuentes externas dependientes del tiempo. También presentamosexpresiones para los coeficientes termoeléctricos que obedecen relaciones de reciprocidadde Onsager. Esta teoría termoeléctrica generalizada nos permitió describir y caracterizaren término de eficiencias y figuras de mérito máquinas cuánticas tales como motores,generadores, maquinas térmicas y bombeadores de calor. A lo largo de la tesis, la resolución de los problemas se basó en la aplicación delformalismo de funciones de Green de Keldysh para sistemas fuera del equilibrio, y fueacompa~nada por resultados numéricos.
We study the properties of charge and energy transport in mesoscopic systems undertime-dependent driving potentials. Studying the relation between particles and energycurrents is the basis to describe thermoelectric phenomena, and when combined with thebasic principles of thermodynamics, the resulting theory has simplicity and high predictivepower. With the purpose of describing this relation, we start by studying electric transportin Aharonov-Bohm setups containing rings threaded by ac magnetic fluxes. We analyzethe conditions to generate a pumped dc current in the adiabatic regime. We also studythe symmetry properties of the induced current as a function of the static component ofthe magnetic flux. Then we focus on the study of time-dependent energy and heat flows in systemswith external power sources. We derive the appropriate expression for the dynamicaldissipation, in accordance with the fundamental principles of thermodynamics. Finally, we generalize the theory of thermoelectrics to include coherent electron systemsunder adiabatic ac driving, accounting for quantum pumping of charge and heat aswell as the work exchanged between electron system and driving potentials. We derivethe relevant response coefficients in the adiabatic regime and show that they obey Onsagerreciprocity relations. This generalized thermoelectric framework allows us to describeand characterize in terms of efficiencies and figures of merit the operation of quantummachines like motors, generators, heat engines and heat pumps. During this work, we solved the problems by using out of equilibrium Keldysh's Greenfunction formalism and numerical methods.
Fil: Ludovico, María Florencia. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.