Funcionalização do grafeno por ácidos fosfônicos: estudos por primeiros princípios

dc.creatorRegiane do Nascimento
dc.date.accessioned2019-08-11T19:04:46Z
dc.date.accessioned2025-09-08T23:27:56Z
dc.date.available2019-08-11T19:04:46Z
dc.date.issued2011-02-28
dc.description.abstractThe 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.
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/1843/IACO-8JFQKP
dc.languagePortuguês
dc.publisherUniversidade Federal de Minas Gerais
dc.rightsAcesso Aberto
dc.subjectTeoria do Funcional da Densidade DFT
dc.subjectSistema grafeno-ácidos fosfônicos
dc.subjectDopagem do grafeno
dc.subjectÁcido fosfônico
dc.subjectFísica
dc.subject.otherTeoria do Funcional da Densidade
dc.subject.otherMétodo SIESTA
dc.subject.otherMonocamadas auto-construídas
dc.subject.otherDopagem do grafeno
dc.subject.otherÁcido fosfônico
dc.subject.otherSemicondutor de gap não nulo
dc.titleFuncionalização do grafeno por ácidos fosfônicos: estudos por primeiros princípios
dc.typeDissertação de mestrado
local.contributor.advisor-co1Mario Sergio de Carvalho Mazzoni
local.contributor.advisor1Helio Chacham
local.contributor.referee1Bernardo Ruegger Almeida Neves
local.contributor.referee1Ricardo Wagner Nunes
local.description.resumoA 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.
local.publisher.initialsUFMG

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