[pt] Neste trabalho estudamos o transporte eletrônico em nano- estruturas de átomos e moléculas. Utilizando o método das funções de Green, abordamos o problema das interações elétron-elétron e elétron-fônon e seus efeitos na condutância do sistema. Apresentamos um estudo detalhado do regime onde essas duas interações são simultaneamente importantes e mostramos que elas produzem novos efeitos nas propriedades do sistema. Mostramos que no regime de bloqueamento de Coulomb, o desdobramento de Rabi devido á interação elétron-fônon produz um novo efeito na condutância, que denominamos de tunelamento Rabi ressonante assistido por fônons. No regime de Kondo esse desdobramento é responsável por um novo fenômeno, o efeito Kondo de carga não inteira. / [en] In this work we study the electronic transport in atomic and molecular structures. By using the Green´s function method, we address the problem of the electron-electron and electron-phonon interactions and their effects on the conductance of the system. We present a detailed study of the regime where these two interactions are simultaneously important and show that they produce new effects on the properties of the system. In the Coulomb blockadge regime, the Rabi splitting due to the electron- phonon interaction produces a new effect in the conductance of nanosystem, which we called Rabi-assisted ressonant tunneling. In the Kondo regime, this splitting is responsible for a new phenomena, the non integer-charge Kondo effect.

[pt] Nesta tese estudamos as propriedades de transporte de estruturas de pontos quânticos (PQs) ligados a contatos metálicos (CM). Descrevemos o formalismo dos bósons escravos através de sua aplicação ao sistema de um PQ ligado a um CM. Estudamos a nuvem Kondo (NK) dentro deste CM e desenvolvemos uma metodologia para calcular sua extensão (csi). Mostramos que (csi) é inversamente proporcional a temperatura Kondo TK. Aplicamos o método ao sistema de dois PQs. Estudamos o Regime Kondo (RK) molecular de um elétron (1e), a concorrência entre o antiferromagnetismo e o RK de dois elétrons (2e), a constituição da NK dentro dos CM e o valor de Tk. Calculamos a extensão da NK e a TK para diferentes valores da conexão entre os PQs e comparamos com os resultados obtidos a temperatura finita (TF). Mostramos a diminuição da NK quando TK e a conexão entre os PQs aumentam. Obtivemos um comportamento exponencial para TK em função desta conexão. Estudamos o sistema de dois PQs interagentes que se enxergam através de um terceiro PQ não interagente. Obtivemos a coexistência entre o RK e a correlação ferro (CF) para o sistema com 2e. À TF obtivemos um comportamento parabólico para a TK em função da conexão com o sítio do meio. Estes resultados diferem dos obtidos para o sistema de dois PQs conectados diretamente entre si. Estudamos uma molécula de três PQs interagentes conectados a dois CM através do PQ do meio e identificamos o estabelecimento de um regime Kondo dois estágios. Observamos uma CF quando o PQ do meio está ocupado e uma correlação antiferro CAF quando está vazio. Esta propriedade permite o funcionamento deste sistema como uma porta quântica. Mostramos que a leitura da informação desta porta pode ser mediada pelo RK. / [en] In this thesis we study the transport properties of quantum dot structures (QD s) connected to metallic leads (ML).We describe the slave boson mean field approach through it s application to a system of one QD connected to a (ML). We study the Kondo cloud (KC) inside this ML and develop a method to calculate it s extension (csi). We prove that ξ is proportional to the inverse of Kondo temperature TK. We apply the method to the system of two QD s and study the molecular KR for the system with one electron (1e), the competition between the antiferromagnetism and the KR for the system with an occupations of two electrons (2e), the formation of the Kondo cloud inside the ML and the TK value. We calculate the extension (csi) and TK for diferent values of the connection between the QD s and compare with the results found to finite temperature (FT).We show the decrease of the KC when TK and the connection between the dots increases. We obtain an exponential behavior of TK as a function of this connection. We study the system of two QD s with Coulomb interaction U correlated though a non interacting QD. We obtain the coexistence between the KR and the ferromagnetic correlation (FC) for the system with 2e. In a regime of finete temperature we obtain a parabolic behavior to the TK as a function of the connection with the central QD. This results are different of that obtained for the system of two QD s directly connected to each other. We study the molecule of three interacting QD s connected to two ML through the central one and identify a two stage Kondo effect. We observe a FC when the central QD is charged with one electron and an anti-ferromagnetic correlation (AFC) when this PQ is empty(or occupied if an even number of electrons). This properties permits the operation of this system as a quantum gate device. We prove that the reading of the information of this gate can be mediated through the KR.

[pt] Nesta dissertação propomos um formalismo de operadores de projeção para obter a energia do estado fundamental do Hamiltoniano da Impureza de Anderson com repulsão Coulombiana U infinita. Este formalismo consiste em projetar o espaço de Hilbert em um subespaço de uma unica função correspondente ao estado fundamental do mar de Fermi, onde uma versão renormalizada do Hamiltoniano opera. A energia do estado fundamental pode ser obtida através de um processo autoconsistente. conhecendo a energia e possível calcular as propriedades fundamentais do sistema como a magnetização em função do campo magnético externo, a susceptibilidade magnética, a dependência da ocupação eletrônica como função da energia local da impureza e a temperatura Kondo, a qual caracteriza o comportamento universal do problema Kondo. / [en] In this dissertation we propose a projector operator formalism to obtain the ground state energy of the Impurity Anderson Hamiltonian with innite Coulomb repulsion U. This formalism consists in projecting the Hilbert space into a sub-space of one function corresponding to the ground state of the free Fermi sea where a renormalized version of the Hamiltonian operates. The ground state energy can be obtained through a self-consistent process. From the knowledge of the energy, it is possible to calculate the fundamental properties of the system as it is the magnetization as a function of an external magnetic field, the magnetic susceptibility, the dependence of the electronic occupation as a function of the local energy of the impurity and the Kondo temperature, which characterizes the universal behavior of a Kondo problem.

[pt] Nesta tese investigamos os efeitos das interações elétron- elétron nas propriedades de transporte nanosistemas. Em particular, estudamos sistemas constituídos por dois pontos quânticos conectados a dois contatos, em diferentes topologias. O principal interesse é estudar os efeitos do regime Kondo e da fase eletrônica na condutância. Na configuração onde os dois pontos são inseridos em cada braço de um anel atravessado por um fluxo magnético, denotada por PPL, calculamos as fases das correntes que circulam através de cada braço do anel. Estas fases são determinadas pelo efeito Aharonov-Bohm combinado com a inflência da interação de muitos corpos das cargas nos pontos. Este sistema apresenta ressonância Kondo para um número par de elétrons em concordância com os resultados experimentais1. Outro aspecto interessante da configuração PPL é que, mesmo na ausência de fluxo magnético, pode existir circulação de corrente no anel, dependendo dos parâmetros escolhidos. Consideramos outras duas topologias que envolvem dois pontos quânticos acoplados através de interação de tunelamento. Em uma delas, denotada PAL, os dois pontos estão alinhados com os contatos, e na outra, a configuração PPD, um ponto está inserido nos contatos entanto que o outro interage só com o primeiro. No limite de acoplamento fraco, estas duas configurações apresentam características bem distintas, no só na dependência da condutância com o potencial de porta mas também na correlação de spin dos pontos quânticos. Ambas configurações apresentam ressonância Kondo para um número par de elétrons de diferente natureza. Quando cada ponto está carregado com um elétron, no caso da configuração PAL, os spins dos pontos quânticos estão descorrelacionados enquanto que, na configuração PPD, os spins estão correlacionados ferromagneticamente. No limite do acoplamento forte as propriedades de transporte das dois configurações são similares. Os sistemas discutidos acima são representados por o Hamiltoniano de Anderson de duas impurezas acopladas, o qual é resolvido diagonalizando exatamente um aglomerado que é embebido no resto do sistema. Desta forma obtemos as propriedades de transporte a T = 0. Para estudar a dependência com a temperatura utilizamos o método da equação de movimento (EOM) no limite da repulsão Coulombiana infinita. Aplicamos este método ao caso da topologia PPD, obteniendo resultados para baixas temperaturas consistente com os obtidos com o método do aglomerado. / [en] In this thesis we investigate the effects of the eletron- eletron interaction on the transport properties of nanosystems. In particular, we study systems constituted by two quantum dots conected to leads, in different topologies. Our main interest is to study the effects of the Kondo regime and the electronic phase on the conductance. In the configuration where the two dots are inserted in each arm of a ring threaded by a magnetic flux, denoted by PPL, we calculate the phases of the currents going along each arm of the ring. These phases are determined by the Aharonov-Bohm effect combined with the dots many body charging effects. This system presents the Kondo phenomenon for an even number (two) of electrons in the dots, in agreement with experimental results1. An interesting aspect of PPL configuration is that, even in the absence of magnetic flux there can be a circulating current around the ring, depending on the system parameters. In the two other topologies we consider the two quantum dots coupled through tunneling interaction. In one of them, denoted by PAL, the two dots are aligned with the leads, and in the other, the PPD configuration, one dot is inserted into the leads while the other interacts only with the first. In the weak coupling limit these two configurations present quite different features, not only on the dependence of the conductance on the gate potencials applied to the dots, but also on the dots spin correlation. Both configurations present Kondo resonance for an even number electrons. In the PAL configuration the spins of the charged dots are uncorrelated, while in the PPD configuration they are ferromagnetically correlated. In the strong tunneling coupling limit the transport properties of two interacting dot configurations are very similar. The systems discussed above are represented by an Anderson two- impurity first-neighbor tight-binding Hamiltonian, that is solved by exactly diagonalizing a cluster that is embebed into the rest of the system. In this way we obtain only the properties of the system at T = 0. In order to study temperature dependence phenomena we use the equation of motion method (EOM) in the limit of infinite Coulomb repulsion. We apply it to the dots in the PPD topology. The results for low temperatures are consistent with hose obtained with the cluster method.

[pt] Esta tese investiga as propriedades eletrônicas de sistemas nanoscópicos com interações de muitos corpos, dando origem ao efeito Kondo. Primeiramente estudamos a transição SU(4)-SU(2) devido a um campo magnético externo e as propriedades de filtro de spin de um nanossistema de dois pontos quânticos capacitivamente acoplados. A transição é caracterizada pela diferença entre as polarizações de spin da ocupação eletrônica nos dois pontos quânticos, como uma função do potencial de porta aplicado sobre os pontos quânticos. Apesar do fato de que o campo magnético externo quebra a simetria SU(4) do Hamiltoniano, o estado fundamental a preserva, como uma propriedade emergente, na região do espaço de parâmetros onde os elétrons não estão polarizados. As propriedades de filtro de spin devido à população eletrônica spin polarizada nos pontos quânticos também é discutida. Estas propriedades são estudadas usando o formalismo dos operadores de projeção, que descreve de forma muito acurada a física associada ao estado fundamental dos sistemas Kondo. No capítulo subsequente, analisamos os efeitos da interação spin-órbita num ponto quântico conectado a contatos, representados pelo modelo da impureza de Anderson no efeito Kondo. Contrariamente ao resultado prévio de vários outros autores, nós mostramos que a interação spin-órbita reduz exponencialmente a temperatura Kondo enquanto a ação da interação no próprio ponto quântico pode ser um mecanismo de destruição do regime Kondo, conforme quebra a simetria SU(2). Usando o modelo de Anderson com acoplamento spin-órbita nós propomos um transistor de spin feito de um ponto quântico conectado a uma nanofaixa submetida à interação spin-órbita Rashba, depositada sobre um substrato ferromagnético. O ponto quântico também é conectado a dois contatos metálicos laterais, através do qual a corrente flui ao longo do sistema. A interação spin-órbita Rashba cria um mecanismo de inversão do spin no ponto quântico. Nós mostramos que o sistema é capaz de operar como um transistor de spin. / [en] This thesis investigates the electronic properties of nanoscopic systems under the presence of many body interactions, given rise to the Kondo effect. Firstly we studied the SU(4)-SU(2) crossover driven by an external magnetic field and the spin-filter properties of a capacitively coupled double quantum dot nanosystem. The crossover is characterized by the difference between the spin polarization of the electronic occupation at the double quantum dot, as a function of the gate potential applied to the quantum dots. Despite the fact that the external magnetic field breaks the SU(4) symmetry of the Hamiltonian, the ground state preserves it, as an emergent property, in a region in the parameter space where the electron are not polarized. The spinfilter properties due the spin polarized electronic population at the dots is also discussed. These properties are studied using the projector projection operator approach, which describes very accurately the physics associated to the ground state of Kondo systems. In a subsequent chapter, we analyze the effect of the spin-orbit interaction in a quantum dot connected to leads, represented by the Anderson impurity model on the Kondo effect. Contrary to several other authors previous results, we show that the Rashba spin-orbit interaction exponentially reduces the Kondo temperature while the action of the interaction on the quantum dot itself could be a mechanism of destroying the Kondo regime, as it breaks SU(2) symmetry. Using the Anderson model with spin-orbit coupling we propose a spin transistor device made of a quantum dot connected to a Rashba spinorbit interacting nanoribbon, deposited on a ferromagnetic substrate. The quantum dot is also connected to two lateral metallic contacts, through which the current flows along the system. The Rashba spin-orbit interaction creates a spin-flip mechanism at the quantum dot. We show that the system is capable of operating as a spin-transistor.

[pt] Nesta tese foram estudados três sistemas nanoscópicos compostos de pontos quânticos (PQs). No primeiro deles foi analisada a denominada nuvem Kondo, ou a extensão da blindagem que os spins da banda de condução fazem do spin de uma impureza magnética embebida em uma matriz metálica e representada, no nosso caso, por um PQ. As propriedades da nuvem Kondo foram obtidas através da manifestação da ressonância Kondo na densidade de estados local nos sítios da matriz metálica e também através das correlações de spin entre o spin do elétron no PQ e os spins da banda de condução. Foi possível encontrar uma concordância entre as extensões da nuvem Kondo obtidas com ambos métodos. O segundo sistema estudado consiste em uma estrutura de três PQs alinhados e com o PQ central acoplado a dois contatos metálicos. Foi analisada a operação deste sistema como uma porta lógica quântica cujo funcionamento depende do estado de carga do PQ central. Foi feito um estudo dependente do tempo das propriedades do sistema e, em particular, da correlação dos spins dos PQs laterais. Mostramos que o efeito Kondo, refletido na condutância do sistema, pode ser uma ferramenta fundamental para conhecer o estado da porta quântica. Os primeiros dois sistemas foram tratados usando o método dos Bósons Escravos na aproximação de campo médio. Finalmente, foi estudado o transporte termoelétrico em um sistema de dois PQs quando um deles está acoplado a contatos metálicos unidimensionais. O sistema foi analisado no regime de resposta linear e não linear a um potencial externo no regime de bloqueio de Coulomb. Mostramos que a presença de ressonâncias Fano e de uma singularidade de Van-Hove na densidade de estados dos contatos unidimensionais perto do nível de Fermi são ingredientes fundamentais para o aumento da eficiência termoelétrica do dispositivo. O problema de muitos corpos foi resolvido na aproximação de Hubbard III que permite um estudo correto das propriedades de transporte deste sistema para T maior que TK, onde TK é a temperatura Kondo. / [en] In this thesis, were studied three nanoscopic quantum dot (QD) systems. First, the so-called Kondo cloud was analyzed, the extension of the conduction band spin screening of a magnetic impurity embedded in a metallic matrix and represented, in our case, by a QD. The Kondo cloud properties were obtained studying the way in which the local density of states of the metallic matrix sites reflects the Kondo resonance and also through the spin-spin correlations between the QD and the conduction band spins. It was possible to find a good agreement between the Kondo cloud extensions obtained using both methods. The second system consists of three aligned QDs with the central QD connected to two metallic leads. The operation of this system as a quantum gate was studied, which depends on the central QD charge. A time dependent study of the system properties and, in particular, of the lateral QDs spin correlation was developed. We showed that the Kondo effect, reflected in the conductance, could be a fundamental tool to measure the information contained in the quantum gate state. The first two systems were treated using the Slave Bosons Mean Field Approximation method. Finally, we studied the thermoelectric transport of a two QD system when one of them is connected to two onedimensional leads. The system was analyzed in the linear and nonlinear response to an external applied potential, always in the Coulomb blockade regime. It was found that the presence of Fano resonances and a Van-Hove singularity in the one-dimensional lead density of states near the Fermi level are fundamental ingredients to enhance thermoelectric efficiency. The many-body problem was treated in the Hubbard III approximation, which is a correct approach to study the transport properties for T greater than TK, where TK is the Kondo temperature.