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http://hdl.handle.net/1843/IACO-8JFQKP
Tipo: | Dissertação de Mestrado |
Título: | Funcionalização do grafeno por ácidos fosfônicos: estudos por primeiros princípios |
Autor(es): | Regiane do Nascimento |
primer Tutor: | Helio Chacham |
primer Co-tutor: | Mario Sergio de Carvalho Mazzoni |
primer miembro del tribunal : | Bernardo Ruegger Almeida Neves |
Segundo miembro del tribunal: | Ricardo Wagner Nunes |
Resumen: | A funcionalização do grafeno por outros materiais pode modificar consideravelmente suas propriedades eletrônicas, fazendo, por exemplo, com que o sistema que é inicialmente caracterizado como semicondutor de gap nulo passe a ter comportamentos metálicos ou semicondutores de gap não nulo. Dentre os vários materiais que podem ser utilizados para se funcionalizar o grafeno, investigamos, na presente dissertação, um de grande interesse; as Monocamadas Auto- Construídas ("Self-Assembled Monolayers"-SAMs). Consideraremos SAMs constituídas por ácidos fosfônicos com fórmula química CH3(CH2)nPO(OH)2. Especificamente, consideraremos os ácidos: Octadecilfosfônico (OctadecylphosphonicAcid - OPA, n =17), Tetradecilfosfônico (Tetradecylphosphonic Acid - TPA, n =13) e o Octilfosfônico (Octylphosphonic Acid - OcPA, n =7). Em estudos experimentais [1-3] foi observado que os ácidos OPA, TPA e OcPA formam estruturas semelhantes; Bicamadas Auto - Construídas (^ÓSelf-Assembled Bilayers^Ô - SABs ou simplesmente Bicamadas) quando depositados sobre substratos polares. Investigamos por cálculos de primeiros princípios, baseados na Teoria do Funcional da Densidade (DFT), as propriedades estruturais e energéticas do grafeno com bicamadas dos ácidos de TPA, OPA e OcPA adsorvidos. Foram estudadas várias configurações possíveis para as bicamadas depositada sobre duas direções distintas do grafeno: armchair e zigzag. Nossos resultados indicam que, nas bicamadas, todas as moléculas estudadas se orientam preferencialmente ao longo da direção zigzag do grafeno, e que, em ambos os casos, as bicamadas agem como dopante tipo p. Estas previsões estão consistentes com resultados experimentais. |
Abstract: | The functionalization (physical or chemical modification) of graphene, which is a zero-gap semiconductor, may significantly change its electronic properties, resulting, for instance, in metallic or non-null gap semiconductor behaviors. Among the several possible ways to functionalize graphene, we investigate here one of large current interest; the Self-AssembledMonolayers-SAMs. We consider SAMs of phosphonic acids with a general chemical formula CH3(CH2)n PO(OH)2; specifically, we will consider the OctadecylPhosphonic Acid (OPA, n =17), the TetradecylPhosphonic Acid (TPA, n =13), and the Octyl Phosphonic Acid (OcPA, n =7). In recent experimental works [13], it was observed that the phosphonic acids OPA, TPA and OcPA form similar structures when deposited on substrates - Self-Assembled Bilayers (SABs, or bilayers). We investigated, by means of first principles calculations based on Density Functional Theory (DFT), the energetics and the structural properties of graphene with adsorbed bilayers of TPA, OPA and OcPA acids. We studied several possible configurations for dimers deposited along two distinct directions of graphene: armchair e zigzag. Our calculations show that the preferred orientations of all dimers of the studied molecules atop graphene are along the zigzag direction, and that the bilayers should remove electrons from graphene (hole doping). Both predictions are consistent with experimental results. |
Asunto: | Teoria do Funcional da Densidade DFT Sistema grafeno-ácidos fosfônicos Dopagem do grafeno Ácido fosfônico Física |
Idioma: | Português |
Editor: | Universidade Federal de Minas Gerais |
Sigla da Institución: | UFMG |
Tipo de acceso: | Acesso Aberto |
URI: | http://hdl.handle.net/1843/IACO-8JFQKP |
Fecha del documento: | 28-feb-2011 |
Aparece en las colecciones: | Dissertações de Mestrado |
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