Single–electron Faraday generator

G. González

Departamento de Matemáticas y Física, Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Occidente, Periférico Sur Manuel Gómez Morín 8585 Tlaquepaque, Jal., 45604, México, e–mail: gabrielglez@iteso.mx.

Recibido el 24 de enero de 2011 ]]> Aceptado el 16 de marzo de 2011

Abstract

In this paper I study the posibility of inducing a single–electron current by rotating a non–magnetic conducting rod with a small tunnel junction immerse in a uniform magnetic field perpendicular to the plane of motion. I show first, by using a thermodynamic approach, the conditions needed to pump electrons around the mechanical device in the Coulomb blockade regime. I then use a density matrix approach to describe the dynamics of the single–charge transport including many–body effects. The theory shows that it is possible to have single–electron tunneling (SET) oscillations at low temperatures by satisfying conditions similar to the Coulomb blockade systems.

Keywords: Coulomb blockade; SET oscillations; electromotive force; tunneling Hamiltonian.

Resumen

Se demuestra la posibilidad de inducir una corriente de tunelaje electrónico al rotar una varilla conductora con una junta túnel inmersa en un campo magnético homogéneo perpendicular al plano de rotación. Utilizando la energía libre de Helmholtz se obtienen las condiciones necesarias para generar una fuerza electromotriz (fem) que induce la corriente de tunelaje electrónico en el régimen de bloqueo Coulombiano. Utilizando la matriz de densidad se demuestra que es posible tener oscilaciones en el transporte electrónico de carga.

Descriptores: Bloqueo Coulombiano; oscilaciones SET; fuerza electromotriz; Hamiltoniano de tunelaje.

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References

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