Propiedades mecánicas y transporte electrónico en nanoestructuras metálicas a bajas temperaturas

Resumen

a. Análisis de las propiedades del transporte electrónico en nanocontactos metálicos %&/En estos nanocontactos metálicos se mantiene la coherencia de fase y las propiedades de transporte electrónico dependen de forma crucial de los coeficientes de transmisión de los canales de conductancia. El método de análisis se basa en el efecto de las reflexiones múltiples de Andreev entre superconductores, por lo que los experimentos se han llevado en nanocontactos de Pb a una temperatura inferior a 4.2 K. Este trabajo se desarrolla con la ayuda de herramientas derivadas de las técnicas de microscopía de sonda local a bajas temperaturas. %&/Se han analizado las propiedades del transporte electrónico en nanocontactos metálicos en el estado superconductor, que dependen de los coeficientes de transmisión de los canales de conductancia. La distribución estadística de estos coeficientes se ha determinado en nanocontactos de Pb de hasta unos 15 átomos de tamaño. Además, se ha analizado el posible efecto del grado de cristalinidad del nanocontacto y su influencia en la distribución de valores de estos coeficientes, que se discuten con ayuda de cálculos teóricos. %&/b. Propiedades mecánicas de nanocontactos metálicos y cadenas atómicas %&/Con objeto de estudiar las propiedades mecánicas de estructuras de tamaño atómico se utiliza un microscopio combinado de fuerzas atómicas y de efecto túnel operable a bajas temperaturas, que permite registrar la fuerza de tracción o compresión durante la fabricación y deformación de nanocontactos y cadenas de átomos individuales de Au. %&/Durante el proceso de fabricación de estos sistemas se han observado los efectos en las propiedades mecánicas derivados del mayor valor de la energía asociada a la deformación de la superficie respecto a la deformación de todo el volumen en los nanocontactos y cadenas. Se ha determinado por primera vez el (dominante) papel que juega la tensión superficial en el comportamiento mecánico de cadenas atómicas y contactos de tamaño nanométrico. %&/c. Instrumentación. %&/Se han desarrollado instrumentos capaces de formar contactos atómicos a bajas temperaturas unión de rotura mecánicamente controlada y microscopio combinado AFM/STM. y estudiar sus propiedades mecánicas y de transporte electrónico, lo que hace necesario implementaciones no estándar de métodos de microscopía de sonda local. %&/Para llevar a cabo estos experimentos se han incorporado al laboratorio las técnicas de unión de rotura controlada mecánicamente (MCBJ) que presentan ciertas ventajas (sobre las de microscopías locales) en lo que respecta a la necesaria alta estabilidad mecánica y ausencia de contaminación durante la fabricación y estudio de los nanocontactos. %&/Además, se ha implementado un modo dinámico sintonizado (FM-AFM) de detección del gradiente de fuerzas con amplitud de excitación ultra-pequeña. Para ello, se emplea la detección de la deflexión del fleje mediante un microscopio túnel auxiliar que puede presentar un ruido extremadamente reducido. Aunque se trata de un método de detección conocido desde la invención del AFM, no ha sido hasta recientemente que el método ha comenzado a emplearse con éxito, como por ejemplo para la detección del movimiento en dispositivos NEMS (nano electro mechanical systems).