Sistemas fortemente correlacionados

Descrição:

O objetivo primordial da área de sistemas fortemente correlacionados consiste na investigação de novas fases quânticas que emergem em materiais classificados como fortemente correlacionados, em que o efeito das interações eletrônicas se revela crucial para a descrição desses sistemas. Exemplos desses materiais incluem os supercondutores de altas temperaturas (como, por exemplo, os cupratos e os supercondutores baseados em ferro), os isolantes de Mott, os líquidos de spin quânticos, os semimetais de Luttinger e de Weyl, os sistemas desordenados, entre outros. Uma característica interessante de alguns desses sistemas é a presença, por exemplo, de excitações emergentes fracionalizadas, que estão associadas com o fato de que alguns desses materiais exibem emaranhamento quântico de longo alcance e também um ordenamento topológico. Por essa razão, a investigação das propriedades físicas desses sistemas, que é realizada pelo nosso grupo de pesquisa aqui no Instituto de Física da UFG, envolve desde a aplicação de métodos analíticos de teoria quântica de campos e teoria de muitos corpos até a aplicação de métodos de simulações numéricas a vários modelos fortemente correlacionados fundamentais dessa área.

Responsáveis:

Prof. Dr. Álvaro de Almeida Caparica
Prof. Dr. Hermann Freire Ferreira Lima e Silva
Prof. Dr. José Nicodemos Teixeira Rabelo
Prof. Dr. Ladir Cândido da Silva
Prof. Dr. Vanuildo Silva de Carvalho

Projetos Vigentes:

• Título: Novas Fases Supercondutoras e Fases Topológicas em Materiais Quânticos Fortemente Correlacionados
  Resumo: Descrição: Este projeto de pesquisa está estruturado em dois subprojetos que englobam linhas de investigação de interesse atual e que serão realizadas concomitantemente. A primeira parte tem como objetivo o cálculo de propriedades termodinâmicas e de transporte de fases quânticas emergentes em modelos fortemente correlacionados paradigmáticos (modelo de Hubbard em diferentes redes cristalinas, modelo de Hatsugai-Kohmoto e generalizações, etc), relevantes para descrever materiais que exibem fases supercondutoras não-convencionais como, p. ex., os cupratos supercondutores, entre outros. A segunda parte consiste em estudar consequências experimentais devido à ordem topológica em modelos de líquidos de spin quânticos e também investigar novas fases supercondutoras que emergem em modelos que descrevem materiais correlacionados descobertos recentemente conhecidos como altermagnetos. O estudo teórico desses sistemas fortemente correlacionados pode ter implicações no desenvolvimento de novos dispositivos avançados, bem como na implementação de novas plataformas para tecnologias quânticas. (Responsável: Hermann Freire Ferreira Lima e Silva)
  
  
• Título: Fases Topológicas e Líquidos de Spin Quânticos em Materiais com Forte Interação Spin-Órbita
  Resumo: Investigação das propriedades normais e supercondutoras de semimetais topológicos com pontos de Weyl decorrentes da interação entre os graus de liberdade eletrônicos com flutuações quânticas multipolares. Derivação de modelos efetivos para isolantes de Mott com forte interação spin-órbita. Utiliza- ção do método de fermionização de Majorana para a solução exata e aproximada de modelos que descrevem líquidos de spin quânticos e investigação de supercondutores topológicos em redes do tipo Kitaev-Kondo.
  
  
• Título: Simulação de Nanoclusters Atômicos e Materiais em Física da Matéria Condensada
  Resumo: Utilização e aprimoramento de métodos computacionais para abordar questões na física atômica, molecular e matéria condensada, baseados em equações fundamentais de teoria de muitos corpos. O principal método utilizado é o método Monte Carlo Quântico, porém muitos dos problemas abordados requerem a combinação de vários métodos, desde Hartree-Fock até teoria do funcional da densidade. Desenvolvimento de novos métodos e teste da precisão dos cálculos em materiais. Investigação dos efeitos da correlação eletrônica nas propriedades estruturais, eletrônicas e magnéticas de nanoclusters atômicos e materiais em condições extremas. Estudo de defeitos pontuais em vários sólidos quânticos.
  
  
• Título: Teoria de Fases Supercondutoras Não-Convencionais e Líquidos de Não-Fermi em Materiais Quânticos Fortemente Correlacionados 
  Resumo: Aplicações do método de matriz memória de Mori-Zwanzig, do formalismo de Kubo, do método de Monte-Carlo quântico, da teoria de Eliashberg e de outros métodos de teoria quân tica de sistemas de muitos corpos a importantes modelos eletrônicos fortemente correlacionados como, p. ex., o modelo de spin-férmion bidimensional, modelos críticos quânticos do tipo nemático, um modelo efetivo para os semimetais de Luttinger, entres outros. Investigação de modelos efetivos relevantes para a descrição das fases líquidos de Não-Fermi (isto é, que não podem ser descritas pela teoria do líquido de Fermi de Landau) dos chamados cupratos supercondutores de alta temperatura e dos materiais supercondutores baseados em ferro.

Equipe:

• Em Construção

Egressos:

• Em Construção

(Atualizada em 29/09/2025)