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http://hdl.handle.net/1843/BUBD-AK4QLL| Tipo: | Tese de Doutorado |
| Título: | Estudo por primeiros princípios de propriedades eletrônicas e estruturais de talco e calcogenetos de molibdênio |
| Autor(es): | Ananias Borges Alencar |
| primer Tutor: | Helio Chacham |
| primer miembro del tribunal : | Ricardo Wagner Nunes |
| Segundo miembro del tribunal: | Rodrigo Gribel Lacerda |
| Tercer miembro del tribunal: | Ronaldo Junio Campos Batista |
| Cuarto miembro del tribunal: | Tome Mauro Schmidt |
| Resumen: | Nesta tese, realizamos cálculos de primeiros princípios, baseados em implementações da Teoria do Funcional da Densidade, para estudar propriedades de materiais bidimensionais (2D). Consideramos os seguintes materiais 2D: o talco (Mg3Si4O10(OH)2) e os calcogenetos de molibdênio MoS2, MoSe2 e ligas MoSSe. O estudo do talco foi dividido em duas partes: o estudo das propriedades mecânicas, onde avaliamos a energia de coesão, o módulo de compressibilidade volumétrica, a barreira de deslizamento, tensão de ruptura e a rigidez a deformações cilíndricas, e o estudo das propriedades eletrônicas de heteroestruturas talco/grafeno. No estudo dos calcogenetos, avaliamos o comportamento destes materiais quando submetidos a valores elevados de deformação extensiva. Quanto a resultados para o talco, mostramos que este apresenta baixos valores para a energia de coesão e para a barreira de deslizamento, assim como um alto valor para a rigidez com relação à deformações cilíndricas. Estes resultados, juntamente com o alto valor da tensão de ruptura, permitiu-nos concluir que o talco poderia ser esfoliado mecanicamente. Este resultado foi confirmado por colaboradores experimentais, sendo possível obter de poucas a várias camadas de talco pelo processo de esfoliação mecânica. Para asheteroestruturas talco/grafeno, investigamos se o talco poderia produzir alguma alteração nas propriedades eletrônicas do grafeno. Verificamos que o talco intrínseco se comporta como um bom substrato para o grafeno, sem qualquer modificação de suas propriedades. No entanto, apresença de impurezas no talco faz com que o grafeno fique fortemente dopado, podendo ser tanto do tipo p como do tipo n. No que diz respeito aos calcogenetos, verificamos que quando submetidos a stress uniaxial extensivo, próximo à ruptura, apresentam um comportamento que écaracterizado pela reorientação da direção zig-zag para armchair. Este comportamento também foi observado em cálculos de dinâmica molecular ab-initio para determinados valores de stress e temperatura T. |
| Abstract: | In this work, we performed first-principles calculations based on the Density Functional Theory to investigate properties of two-dimensional (2D) materials. We consider the following 2D materials: talc (Mg3Si4O10(OH)2), and molybdenum chalcogenides MoS2, MoSe2, and MoSSe alloys. The investigation on talc was divided into two parts: the study of mechanical properties, where we evaluated the cohesive energy, the bulk modulus, the energy barrier that has to be overcome to initiate the lateral sliding, the breaking strength and the flexural rigidity, and thestudy of the electronic properties of talc/graphene heterostructures. In the study of chalcogenides, we investigated the behavior of those materials when subjected to high levels of tensile strain. We show that talc presents small values of interlayer cohesive energy and small values ofthe energy barrier that has to be overcame to initiate the lateral sliding, as well as a high value of flexural rigidity for the talc monolayer. These results, together with the high value of monolayer breaking strength, allowed us to predict that talc can be mechanically exfoliated. This is consistent with experimental results by co-workers, which found that natural talc can be mechanically exfoliated down to monolayer and few-layers flakes. In the case of talc/graphene heterostructures, we investigated whether talc could produce any changes in the electronic properties of graphene. We found that intrinsic, non-defective talc behaves as a good substrate for graphene, not modifying its properties. However, the presence of impurities in talc monolayer can lead toheavy doping of graphene, which can be either p-type or n-type. In the case of the chalcogenides, we found that when subjected to tensile uniaxial stress, next to breaking strength, they exhibit an anomalous behavior characterized by the reorientation of the zig-zag direction to thearmchair direction. This behavior was also observed in ab-initio molecular dynamics in a range of values of stress and temperature. |
| Asunto: | Talco Estrutura eletronica Funcionais de densidade |
| Idioma: | Português |
| Editor: | Universidade Federal de Minas Gerais |
| Sigla da Institución: | UFMG |
| Tipo de acceso: | Acesso Aberto |
| URI: | http://hdl.handle.net/1843/BUBD-AK4QLL |
| Fecha del documento: | 18-nov-2016 |
| Aparece en las colecciones: | Teses de Doutorado |
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