Os fundamentos da física dos férmions de Dirac sem massa em (1+2)-D e o grafeno

摘要

O grafeno é um material alotrópicoo do carbono, formado por uma monocamada de átomos de carbono arranjados em uma estrutura cristalina de favo de mel (ou honeycomb), podendo ser obtido por diversos métodos experimentais, sendo a esfolia??o do grafite o modo mais simples. Trata-se do primeiro material verdadeiramente bidimensional porque é constituído de um única camada at?mica, em contraste com estruturas que se comportam como bidimensionais, porque uma das dimens?es é muito reduzida em rela??o às outras duas, mas essa dimens?o diminuta ainda assim é constituida de várias camadas at?micas. Uma das mais espetaculares previs?es teóricas para o grafeno, confirmada experimentalmente, é a de que os elétrons se comportam como férmions de Dirac sem massa nos chamados pontos de Dirac, ou seja, agem efetivamente como partículas “relativísticas” sem massa em um espa?o-tempo de (1+2) dimens?es, sendo uma dimens?o temporal e duas espaciais. Esse comportamento exótico abre o campo para emular física de altas energias em matéria condensada, além de prometer uma revolu??o na eletr?nica de alta velocidade. O objetivo desse trabalho é apresentar os fundamentos da física de férmions de Dirac e como surge o modelo efetivo no grafeno. Entendemos que há pouca literatura referente ao assunto em idioma português. Além disso, esse sistema físico é muito útil como introdu??o às teorias de campos relativísticas e aos métodos de segunda quantiza??o.