Small crystal models for the electronic properties of carbon nanotubes

Questa tesi sviluppa gli aspetti teorici basilari delle proprietà elettroniche dei nanotubi di carbonio che sono necessari per una comprensione dettagliata delle misure di caratterizzazione ottica tramite fotoluminescenza e spettroscopia Raman. Partendo da una porzione finita del reticolo reale opportunamente scelta con condizioni periodiche al contorno appropriate, l’approccio del cristallo piccolo consente di trovare l’insieme più piccolo di punti della zona di Brillouin che sono sufficienti per calcolare il profilo essenziale degli spettri ottici di sistemi periodici, come i nanotubi a parete singola. La visione in spazio reale presente nell’approccio del cristallo piccolo consente di superare le limitazioni inerenti ai metodi in spazio reciproco, quando si debbano considerare effetti di rottura locale di simmetria nella struttura elettronica dei nanotubi di carbonio, come interazioni elettrone-elettrone, difetti puntuali e interazioni intertubo dipendenti dall’orientazione dei tubi costituenti, quest’ultimo nel caso particolare dei nanotubi a parete doppia. La tesi mostra l’applicazione dell’approccio del cristallo piccolo a questi problemi e i risultati ottenuti vengono discussi in relazione alle attuali conoscenze sperimentali e teoriche.