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Ver el documento (formato PDF)   Ludovico, María Florencia.  "Transporte cuántico dependiente del tiempo en sistemas mesoscópicos"  (2015-12-11)
Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires
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Resumen:
En esta tesis estudiamos las propiedades de transporte de carga y energía en sistemas de escala mesoscópica que se encuentran fuera del equilibrio debido a la acción de potenciales dependientes del tiempo. Con el objetivo de estudiar las propiedades termodinámicas y fenómenos termoeléctricos en sistemas fuera del equilibrio, nos enfocamos en describir la relación entre corrientes de partículas y de energía. En primer lugar, comenzamos estudiando transporte eléctrico en sistemas de tipo Aharonov-Bohm con anillos conectados a dos electrodos y en presencia de campos magnéticos alternos. Analizamos las condiciones para generar corrientes de bombeo continuas en el régimen adiabático y las propiedades de simetría de esta corriente ante la inversión del campo magnético. Luego nos enfocamos en el estudio de transporte dependiente del tiempo de energía y calor en sistemas con voltajes alternos aplicados. En este punto, presentamos una expresi ón apropiada para el cálculo de las corrientes de calor en cada parte del sistema, en acuerdo con los principios fundamentales de la termodinámica. Por último, derivamos una teoría termoeléctrica generalizada que incluye no solo las corrientes de bombeo de carga y calor, sino también el trabajo intercambiado entre el sistema cuántico y las fuentes externas dependientes del tiempo. También presentamos expresiones para los coeficientes termoeléctricos que obedecen relaciones de reciprocidad de Onsager. Esta teoría termoeléctrica generalizada nos permitió describir y caracterizar en 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 del formalismo de funciones de Green de Keldysh para sistemas fuera del equilibrio, y fue acompa~nada por resultados numéricos.

Abstract:
We study the properties of charge and energy transport in mesoscopic systems under time-dependent driving potentials. Studying the relation between particles and energy currents is the basis to describe thermoelectric phenomena, and when combined with the basic principles of thermodynamics, the resulting theory has simplicity and high predictive power. With the purpose of describing this relation, we start by studying electric transport in Aharonov-Bohm setups containing rings threaded by ac magnetic fluxes. We analyze the conditions to generate a pumped dc current in the adiabatic regime. We also study the symmetry properties of the induced current as a function of the static component of the magnetic flux. Then we focus on the study of time-dependent energy and heat flows in systems with external power sources. We derive the appropriate expression for the dynamical dissipation, in accordance with the fundamental principles of thermodynamics. Finally, we generalize the theory of thermoelectrics to include coherent electron systems under adiabatic ac driving, accounting for quantum pumping of charge and heat as well as the work exchanged between electron system and driving potentials. We derive the relevant response coefficients in the adiabatic regime and show that they obey Onsager reciprocity relations. This generalized thermoelectric framework allows us to describe and characterize in terms of efficiencies and figures of merit the operation of quantum machines like motors, generators, heat engines and heat pumps. During this work, we solved the problems by using out of equilibrium Keldysh's Green function formalism and numerical methods.

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Registro:
Título : Transporte cuántico dependiente del tiempo en sistemas mesoscópicos     =    Time dependent quantum transport in mesoscopic systems
Autor : Ludovico, María Florencia
Director : Arrachea, Liliana
Consejero : Lozano, Gustavo
Jurados : Calzetta, Esteban  ; Balseiro, Carlos  ; Foá Torres, Luis
Año : 2015-12-11
Editor : Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires
Filiación : Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Departamento de Física
Instituto de Física de Buenos Aires (IFIBA)
Grado obtenido : Doctor de la Universidad de Buenos Aires en el área de Ciencias Físicas
Ubicación : Preservación - http://digital.bl.fcen.uba.ar/gsdl-282/cgi-bin/library.cgi?a=d&c=tesis&d=Tesis_5883_Ludovico
Idioma : Español
Area Temática : Física / Física Cuántica
Palabras claves : TRANSPORTE CUANTICO; TEORIA CUANTICA DE CAMPOS; FUERA DE EQUILIBRIO; ENERGIA; TERMODINAMICA; QUANTUM TRANSPORT; QUANTUM FIELD THEORY; NON-EQUILIBRIUM; ENERGY; THERMODYNAMIC
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