Dynamics and decoherence in nonideal Thouless quantum motors
Fil: Fernández Alcazar, Lucas Jonatan. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomía, Física y Computación; Argentina.
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2024
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| author | Fernández Alcazar, Lucas Jonatan Pastawski, Horacio Miguel Bustos Marún, Raúl Alberto |
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| institution | Universidad Nacional de Cordoba |
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| spelling | rdu-unc.5533032024-08-16T06:38:35Z Dynamics and decoherence in nonideal Thouless quantum motors Fernández Alcazar, Lucas Jonatan Pastawski, Horacio Miguel Bustos Marún, Raúl Alberto https://orcid.org/0000-0002-1423-6706 https://orcid.org/0000-0002-9573-9865 https://orcid.org/0000-0001-9353-5140 Transport phenomena Nanomechanical devices Nanowires S-matrix method in transport Tight-binding model K dot p method Transporte cuántico Decoherencia Nanomotores Fuerzas inducidas por corrientes info:eu-repo/semantics/submittedVersion Fil: Fernández Alcazar, Lucas Jonatan. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomía, Física y Computación; Argentina. Fil: Fernández Alcazar, Lucas Jonatan. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Física Enrique Gaviola; Argentina. Fil: Fernández Alcazar, Lucas Jonatan. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Física Enrique Gaviola; Argentina. Fil: Pastawski, Horacio Miguel. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomía, Física y Computación; Argentina. Fil: Pastawski, Horacio Miguel. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Física Enrique Gaviola; Argentina. Fil: Pastawski, Horacio Miguel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Física Enrique Gaviola; Argentina. Fil: Bustos Marún, Raúl Alberto. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomía, Física y Computación; Argentina. Fil: Bustos Marún, Raúl Alberto. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Física Enrique Gaviola; Argentina. Fil: Bustos Marún, Raúl Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Física Enrique Gaviola; Argentina. Fil: Bustos Marún, Raúl Alberto. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas; Argentina. Different proposals for adiabatic quantum motors (AQMs) driven by DC currents have recently attracted considerable interest. However, the systems studied are often based on simplified models with highly ideal conditions where the environment is neglected. Here, we investigate the performance (dynamics, efficiency, and output power) of a prototypical AQM, the Thouless motor. To include the effect of the surroundings on this type of AQMs, we extended our previous theory of decoherence in current-induced forces (CIFs) to account for spatially distributed decoherent processes. We provide analytical expressions that account for decoherence in CIFs, friction coefficients and the self-correlation functions of the CIFs. We prove that the model is thermodynamically consistent and we find that decoherence drastically reduces the efficiency of the motor mainly due to the increase in conductance, while its effect on the output power is not much relevant. The effect of decoherence on the current-induced friction depends on the length of the system, reducing the friction for small systems while increasing it for long ones. Finally, we find that reflections of the electrons at the boundary of the system induce additional conservative forces that affect the dynamics of the motor. In particular, this results in the hysteresis of the system and a voltage dependent switching. https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.95.155410 info:eu-repo/semantics/submittedVersion Fil: Fernández Alcazar, Lucas Jonatan. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomía, Física y Computación; Argentina. Fil: Fernández Alcazar, Lucas Jonatan. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Física Enrique Gaviola; Argentina. Fil: Fernández Alcazar, Lucas Jonatan. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Física Enrique Gaviola; Argentina. Fil: Pastawski, Horacio Miguel. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomía, Física y Computación; Argentina. Fil: Pastawski, Horacio Miguel. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Física Enrique Gaviola; Argentina. Fil: Pastawski, Horacio Miguel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Física Enrique Gaviola; Argentina. Fil: Bustos Marún, Raúl Alberto. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomía, Física y Computación; Argentina. Fil: Bustos Marún, Raúl Alberto. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Física Enrique Gaviola; Argentina. Fil: Bustos Marún, Raúl Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Física Enrique Gaviola; Argentina. Fil: Bustos Marún, Raúl Alberto. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas; Argentina. Física de los Materiales Condensados 2024-08-15T15:19:58Z 2024-08-15T15:19:58Z 2017 article Fernández Alcazar, L. J., Pastawski, H. M. y Bustos Marún, R. A. (2017). Dynamics and decoherence in nonideal Thouless quantum motors. Physical Review B, 95 (15), 155410. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.95.155410 2469-9950 http://hdl.handle.net/11086/553303 2469-9969 eng Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/deed.es Impreso; Electrónico y/o Digital |
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