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Type: Dissertação de Mestrado
Title: Transformações estruturais e eletrônicas em nanomateriais bidimensionais sob pressão
Authors: Alan Custodio dos Reis Souza
First Advisor: Mario Sergio de Carvalho Mazzoni
First Co-advisor: Matheus Josué de Souza Matos
First Referee: Alan Barros de Oliveira
Second Referee: Myriano Henriques de Oliveira Junior
Abstract: Com o acelerado avanço nas técnicas de síntese e caracterização dos materiais bidimensionais, há uma crescente demanda por teorias que possibilitem o estudo e a previsão de tais estruturas. Uma das teorias mais bem sucedidas nessa área é a Teoria do Funcional de Densidade, que permite a descrição de sistemas com células unitárias da ordem decentenas de átomos. Buscamos nessa dissertação estudar as propriedades eletrônicas e estruturais de materiais obtidos em laboratórios por colaboradores experimentais. Emprimeiro lugar, estudamos uma transição metal-semicondutora que acontece ao submeter heteroestruturas de grafeno sobre de nitreto de boro hexagonal a altas pressões em um experimento de Microscopia de Força Atômica. Em segundo lugar, estudamos a formação de estruturas tipo diamante obtidas ao submeter multicamadas de grafeno a altas pressões em um experimento de espectroscopia Raman. Por último, investigaremos o comportamento de um defeito em tais estruturas, chamado de centro de nitrogênio-vacância, e sua possível aplicação em sistemas biológicos e de informação quântica. Em síntese, obtivemosestruturas por modelos teóricos com comportamentos eletrônicos em excelente acordo com os resultados experimentais, tanto para o grafeno sobre nitreto de boro quanto para os filmes finos de diamante. Os resultados teóricos reforçam a viabilidade da utilização de nanodiamantes com centro de nitrogênio-vacância, pois apresentam fenomenologia semelhante as que são obtidas no bulk.
Abstract: With the fast advance in the techniques of synthesis and characterization of two-dimensional materials, there is a rising demand for theories which allow the study and prediction of these structures. One of the most successful theories in this field is the Density FunctionalTheory, which allows the description of systems with unit cells with hundreds of atoms. We seek in this dissertation to study the electronic and structural properties of materials obtained in laboratories by our experimental collaborators. First, we study a metalsemiconductortransition that takes place when heterostructures of graphene over boronnitride are submitted to pressure in an atomic force microscopy experiment. Second, we study the formation of diamond-like structures in multi-layers of graphene that are submitted to a high-pressure Raman spectroscopy experiment. And lastly, we investigate the behavior of a structural defect in such structures, named nitrogen-vacancy center,and its possible application in biological systems and quantum information. In summary, using theoretical models we found structures that have electronic behavior in excellent agreement with the experimental results, both for graphene on boron nitride and for the diamond-like two-dimensional structures. The theoretical results reinforce the feasibility of using nanodiamonds with nitrogen-vacancy center, since they present a phenomenology similar to that obtained for the bulk phase.
Subject: Estrutura Eletrônica
Nanoestrutura
Nanomateriais
Semicondutores
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/SMRA-BBKN4Z
Issue Date: 13-Aug-2018
Appears in Collections:Dissertações de Mestrado

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