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Estudo ab initio de nanoestrutura de grafeno (2017)

  • Authors:
  • USP affiliated authors: GARCIA, ANA MARIA VALENCIA - IF
  • Unidades: IF
  • Sigla do Departamento: FMT
  • Subjects: FÍSICA DA MATÉRIA CONDENSADA; FÍSICA TEÓRICA; FÍSICA COMPUTACIONAL; ESTRUTURA ELETRÔNICA
  • Language: Português
  • Abstract: Neste trabalho utilizamos métodos computacionais ab initio, baseados na Teoria do Funcional da Densidade (DFT), para simular em nível atomístico propriedades estruturais, eletrônicas e magnéticas de nanoestruturas de grafeno. Estudamos nanoflocos de grafeno (GNFs) em estado pristino e GNFs com defeitos intrínsecos (monovacância, divacância e Stone-Wales). Escolhemos GNFs com diferentes terminações e formas, e estudamos também empilhamentos duplos - biflocos - em diferentes composições. Empregamos dois enfoques diferentes de DFT, a aproximação de gradiente generalizado simples no nível teórico de Perdew-Burke-Ernzerhof (PBE), e PBE híbrida (PBEh), incorporando uma fração de troca de Hartree-Fock. Todos os cálculos foram realizados através do código all-electron AIMS, incluindo correções de van der Waals. Nossos GNFs foram escolhidos com simetrias específicas: D2h, D3h e D6h, e com diferentes bordas, armchair (AC), zigue-zague (ZZ) e misturas das duas. Os flocos hexagonais D6h apresentam um gap de energia e nao apresentam spin, enquanto flocos perfeitos com bordas zigue-zague e mistas apresentam spin intrínseco. Esse spin não nulo é devido à diferença no numero de átomos entre uma e outra subrede do grafeno (Liebs imbalance). Defeitos em materiais de carbono sao frequentes, e tem sido estudados experimental e teoricamente. Aqui, estudamos a monovaçancia, através de modelos de cluster e supercélulas, e obtemos para esse defeito o momento magnético de = 2B, (B ´e o magneton de Bohr). Mostramos que as diferenças entre resultados anteriores são oriundas do erro de auto-interação presente na DFT simples, amenizado através do uso de PBEh. Através da mesma metodologia estudamos a interação de nanoestruturas de grafeno com moléculas de água, focalizando em propriedades estruturais. (CONTINUA)(CONTINUAÇÃO) A grafite é um material hidrofóbico, mas a nanoestrutura poderia favorecer a interação com a água. Obtemos que pequenos agregados de água são adsorvidos na superfície de GNFs e biflocos, entretanto a inclusão desses agregados na região interna dos biflocos é altamente desfavorável. Assim podemos esperar que essas nanoestruturas empilhadas sejam também hidrofóbicas.
  • Imprenta:
  • Data da defesa: 27.09.2017
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    How to cite
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    • ABNT

      VALENCIA GARCÍA, Ana María; CALDAS, Marilia Junqueira. Estudo ab initio de nanoestrutura de grafeno. 2017.Universidade de São Paulo, São Paulo, 2017. Disponível em: < http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-21112017-170853/pt-br.php >.
    • APA

      Valencia García, A. M., & Caldas, M. J. (2017). Estudo ab initio de nanoestrutura de grafeno. Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-21112017-170853/pt-br.php
    • NLM

      Valencia García AM, Caldas MJ. Estudo ab initio de nanoestrutura de grafeno [Internet]. 2017 ;Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-21112017-170853/pt-br.php
    • Vancouver

      Valencia García AM, Caldas MJ. Estudo ab initio de nanoestrutura de grafeno [Internet]. 2017 ;Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-21112017-170853/pt-br.php

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