Colapso atômico em impurezas no grafeno multicamada

Abstract

Propusemos que o multi-grafeno de empilhamento do tipo ABC produz estados ligados virtuais situados dentro do gap isolante de Coulomb de uma impureza do tipo Anderson. Surpreendentemente, um estado virtual constitui o análogo do fenômeno do colapso atômico proposto na Física Atômica Relativística, enquanto que o segundo emerge decorrente da simetria partícula-buraco, análogo a um estado de pósitron. Assim, introduzimos o efeito do colapso atômico, que ocorre devido a uma banda chata sem dispersão e uma densidade de estados divergente |ε-ε_F |^(2/J-1) na energia de Fermi εF para J ≥ 3, onde Jπ é a fase de Berry. Concluímos esse cenário com base na transformação de Kramers-Kronig do alargamento de quasipartícula, de onde observamos que a citada singularidade de van Hove induz estados ligados virtuais. Contraintuitivamente, perto da singularidade, encontramos esses estados acima e abaixo da energia de Fermi correlacionados com a existência das bordas inferior e superior do gap isolante de Coulomb, respectivamente. À medida que tal comportamento surge sem torção, o sistema é conhecido como não de moiré e o fenômeno emerge também assistido pelas correlações de Coulomb da impureza. Assim, apontamos que o multi-grafeno é um sistema adequado para emular fenômenos relativísticos bem estabelecidos.

We propose that a multi-graphene of ABC-type stacking yields virtual bound states lying within the Coulomb insulating \textit{gap} of an Anderson-like adatom. Wondrously, a virtual state constitutes the counterpart of the atomic collapse phenomenon proposed in relativistic atomic Physics, while the second emerges as its particle-hole symmetric, analogous to a positron state. Thus, we introduce the eect as the adatomic collapse, which occurs due to a at band with a dispersionless state and a divergent density of states |ε-ε_F |^(2/J-1) near the Fermi energy J≥3, where Jπ is the Berry phase. We conclude this scenario based on the Kramers-Kronig transformation of the quasiparticle broadening, from where we observe that the aforementioned van Hove singularity induces virtual bound states. Counterintuitively, near the singularity, we nd these states above and below the Fermi energy correlated to the existence of the bottom and top edges of the Coulomb insulating region, respectively. As such a behavior rises without a twist, the system is known as moireless and the phenomenon emerges also assisted by the adatom Coulomb correlations. Thus, we point out that multi-graphene is a proper playground for emulating well-established relativistic phenomena.