Gli studi fondamentali basati sulla fisica computazionale sono una parte essenziale di molti diversi rami della ricerca, dalla tecnologia medica alla comunicazione mobile. Javad Hashemi ha studiato le proprietà elettroniche e la conduttività di diverse strutture basate su nanotubi di carbonio nella sua tesi di dottorato per il Dipartimento di Fisica Applicata dell'Università di Aalto.
La ricerca di Javad Hashemi è uno sforzo per colmare il divario tra fisica sperimentale e teorica.
"Nella fisica computazionale abbiamo due aree generali:sviluppo e applicazione del metodo, che sta simulando sistemi reali su nanoscala, principalmente con i supercomputer. Il mio lavoro è una combinazione di entrambi, " descrive Hashemi.
Hashemi ha svolto ricerche di base sia nella teoria del funzionale della densità che nella teoria della matrice della densità. Il primo viene utilizzato per calcolare le proprietà elettroniche di un sistema fisico in base alla sua densità elettronica.
"I funzionali di densità hanno molti difetti a causa delle approssimazioni che usiamo per essi. Una matrice di densità, d'altra parte, può dare risultati più accurati e ci consente di calcolare le proprietà dei sistemi elettronici in modo più preciso."
"Lo studio delle strutture dei nanotubi e del grafene è un argomento molto caldo nella nanoelettronica al giorno d'oggi, e la mia ricerca computazionale può dare spiegazioni per i fenomeni osservati negli esperimenti."
Le basi della nanoelettronica flessibile e trasparente
Se applicato a dispositivi "reali", i nanotubi di carbonio non sono mai completi e immacolati:difetti e imperfezioni influiscono sul flusso degli elettroni. La ricerca di Hashemi si sforza di capire qual è l'effetto dei difetti sulla conduttività dei nanotubi e come utilizzare queste proprietà per progettare dispositivi elettronici.
"Abbiamo studiato i nanotubi di carbonio, che sono cilindri costituiti da un singolo strato atomico di carbonio e hanno cercato di scoprire come cambia la corrente elettronica quando viene applicata attraverso il tubo. Gli effetti dei difetti e delle perturbazioni, per esempio di atomi di idrogeno estranei, sul trasporto elettronico nei tubi deve essere noto."
Hashemi dipinge una possibile applicazione per le strutture dei nanotubi di carbonio:molto sottili, dispositivi elettronici trasparenti e pieghevoli, per esempio i telefoni cellulari.
"Buoni candidati per dispositivi elettronici flessibili sono le reti di nanotubi di carbonio:una rete simile a un tappeto su cui ci sono molti nanotubi di carbonio. Pertanto, dobbiamo sapere, come la corrente passa da un nanotubo all'altro e poi all'altro."
"Questa è la fisica complicata dietro i dispositivi elettronici flessibili. Anche se ricerche fondamentali come questa possono sembrare qualcosa di lontano dalla vita reale ora, è la base di tutti i moderni dispositivi tecnologici, e aiuterà a creare dispositivi migliori per una vita più facile in futuro."
