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Antes do curso…

Vou me apresentar

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Estados ordenados

Sist. dissipativos

Matéria topológica

Sist. não cristalinos

Com o que eu trabalho? Tópicos

Supercondutividade

Sistemas

não-Hermiteanos

Isolantes topológicos

Supercondutores topológicos

Fractais

Materiais de Moiré

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Com o que eu trabalho? Técnicas

Analíticas

Numéricas

Modelagem de baixas energias de materiais (e metamateriais)

  • Hubbard-Stratonovich
  • Teoria de campos topológica
  • Schwinger-Dyson e Bethe-Salpeter
  • Diagonalização exata
  • Teoria de bandas topológica

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Com o que eu trabalho? Alguns exemplos

Estados ordenados

Sist. dissipativos

Matéria topológica

Sist. não cristalinos

Figura de N Barisic, et al,

PNAS 110, 12235 (2013).

R. Arouca, E. C. Marino

SUST 34, 035004 (2021)

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Com o que eu trabalho? Alguns exemplos

Estados ordenados

Sist. dissipativos

Matéria topológica

Sist. não cristalinos

R. Arouca, S. N. Kempkes, C. Morais Smith, Phys. Rev. Res. 2, 023097 (2020)

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Com o que eu trabalho? Alguns exemplos

Estados ordenados

Sist. dissipativos

Matéria topológica

Sist. não cristalinos

E. Slootman, W. Cherifi, et al, Phys. Rev. Res. 6, 023140 (2024).

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Com o que eu trabalho? Alguns exemplos

Estados ordenados

Sist. dissipativos

Matéria topológica

Sist. não cristalinos

R. Cañellas, C. Liu, et al, Nature Physics 20, 1421 (2024).

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Estados ordenados

Sist. dissipativos

Matéria topológica

Sist. não cristalinos

Com o que eu trabalho agora?

Supercondutividade

com adatoms magnéticos

Acoplamento spin-órbita em guias de onda

Excitons em materiais de moiré

Teoria de campos para sistemas fora do equilíbrio

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Aplicações de TQC em Física da Matéria Condensada

Rodrigo Arouca

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Tópicos das aulas

  • Aula 01: Física da Matéria Condensada
  • Aula 02: Limite do Contínuo e Integral de Caminhos
  • Aula 03: Transições de Fases e Teoria de Campos Conformes
  • Aula 04: Materiais Topológicos como Férmions de Dirac
  • Aula 05: Teoria de Campos Topológicas

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Aula 01: Física da Matéria Condensada

Rodrigo Arouca

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Tópicos dessa aula

  • O que é um cristal?
  • Átomos em um potencial periódico
  • A sociologia dos elétrons e a riqueza da matéria condensada

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O que é um cristal?

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O que é um cristal?

M. L. Cohen, S. G. Louie,

Fundamentals of Condensed Matter Physics

Figura de Basic Types of Crystal Structures in Metal

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Elétrons em um potencial periódico

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Estruturas de bandas

M. L. Cohen, S. G. Louie,

Fundamentals of Condensed Matter Physics

Gás de elétrons quase livres

Aproximação tight-binding

G. C. Flechter, Proc. Phys.

Soc. A65, 192 (1952)

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Materiais reais

Y. Xia et.al., Nature Physics 5, 398 (2009)

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A sociologia dos elétrons e a riqueza da matéria condensada

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Muitas possibilidades

Figura da Wikipédia

P. Coleman, Introduction to Many-Body Physics

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Muitas possibilidades, muitas físicas diferentes

P. W. Anderson, Science 177, 393 (1972)

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Muitas possibilidades, muitas físicas diferentes

Figuras gerada por chatGPT

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XG Wen, Science 363, 834 (2019)

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Muitas possibilidades, muitas físicas diferentes

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Resumo

  • Átomos tendem a formar cristais para se estabilizar
  • Um primeiro entendimento pode ser feito em termos de estruturas de bandas
  • Interação ou topologia levam a uma riqueza enorme de fases diferentes
  • Teoria de campos é uma forma de entender propriedades universais de materiais