Modelo de Hubbard não padrão e emparelhamento de elétrons

Apresentamos um modelo de Hubbard não padrão aplicável a perfis de potencial de partículas únicas arbitrárias e interações entre partículas. Nossa abordagem envolve um tratamento de funções de Wannier, livre das ambigüidades dos métodos convencionais e aplicável a sistemas finitos sem restrições de periodicidade. Para garantir a avaliação consistente das funções de Wannier, desenvolvemos uma abordagem perturbativa, utilizando o coeficiente de penetração da barreira como parâmetro de perturbação. Com as funções de Wannier definidas como base, derivamos o Hamiltoniano de Hubbard, revelando o surgimento de termos de tunelamento induzido por densidade e de pares, junto com contribuições padrão. Nossa investigação demonstra que interações entre partículas de longo alcance podem induzir um mecanismo para emparelhamento repulsivo de partículas. Esse mecanismo se baseia na supressão efetiva do tunelamento de partículas únicas devido ao tunelamento induzido por densidade. Ao contrário das expectativas baseadas no modelo padrão de Hubbard, um aumento na interação entre partículas não leva a um estado isolante. Em vez disso, nosso mecanismo proposto implica o movimento coerente de pares de elétrons correlacionados, semelhante a estados ligados dentro de um sistema multipoço, resistente à desintegração por transições de tunelamento de elétrons únicos. Essas descobertas têm implicações significativas para vários fenômenos, incluindo a formação de bandas planas, o surgimento de supercondutividade em grafeno bilayer torcido e a possibilidade de uma transição metal-isolante.