Estudo do crescimento de nanofios de ferro em superfícies vicinais usando a Teoria do Cristal Equivalente e o Método BFS
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Bismarck Vaz da Costa
Maria Carolina de Oliveira Aguiar
Maria Carolina de Oliveira Aguiar
Resumo
Superfícies vicinais têm chamado a atenção da comunidade internacional nos últimos anos pela sua utilização em algumas atividades de alto interesse tecnológico, como: a) uso em processos catalíticos como, por exemplo, na oxidação da amônia em superfícies vicinais de platina; b) uso em potencial na eletrônica devido ao confinamento de elétrons no terraço induzido pelas barreiras de potenciais nos degraus e c) usando também como ^Ótemplates^Ô no crescimento auto-organizado de sistemas nanoestruturados com propriedades magnéticas e de condução. Alguns métodos teóricos têm sido usados para investigar as propriedades de superfícies vicinais como a Teoria do Funcional da Densidade (DFT) e EAM. Entretanto, as simulações baseadas nestes métodos demandam muito tempo computacional e os estudos são restritos a pequenos sistemas. Deste modo, a possibilidade de usar um método semi-clássico é bem atrativa. Neste trabalho foram usados dois métodos aproximadamente quânticos conhecidos como Teoria do Cristal Equivalente (ECT) e o método BFS, de forma a estudar as tendências de relaxação e formação de ligas em superfícies vicinais, respectivamente, de platina e prata. As simulações de formação de nanofios de ferro sobre as superfícies vicinais de Ag e PT da família (p+1, p-1, p-1), foram calculadas usando o código desenvolvido pelo Prof. Guillermo Bozzolo, um dos criadores do Método BFS. Para comparação, também estudamos a deposição de ferro sobre as superfícies de baixos índices de Miller, (111) e (100), que são, respectivamente, os planos do degrau e do terraço dessa família (p+1, p-1, p-1) de vicinais.
Abstract
Vicinal surfaces have been drawing the attention of condensed mattercommunity in the last few years because of their use in some activities ofhigh technological interest, namely: a) they are used in catalytic processes, such as, the ammonia oxidation on vicinal Pt catalyst; b) they have potential use in electronics because of the electron confinement on terraces induced by the potential barriers over steps and c) they are also used as templates in the self-organized growth of nano-structured systems with magnetic and conduction properties. Some theoretical methods have been used to investigate the properties of vicinal surfaces like DFT (Density Functional Theory) and EAM (Embedded Atom Method). However, the simulations based on these methods are computionally very demanding and the studies are often restricted to small systems. In this way, the possibility of using a fast and relatively accurate semiclassical method is very attractive. In this work we have used two semiclassical methods known as ECT (Equivalent Crystal Theory) and BFS (Bozzolo-Ferrante-Smith) method in order to study the relaxation trends and the alloy formation in vicinal surfaces, respectively. The multi-layer relaxation of Ag and Pt vicinal surfaces with high Miller-Index (p+1,p-1,p-1) were studied using the ECT methodology. The results obtained are in good agreement with ab initio calculations for all the terrace atoms except for the step atom. The simulations of Fe nanowire formation on Ag and Pt vicinal surfaces belonging to the (p+1,p-1,p-1) family were performed with the code developed by Dr Guillermo Bozzolo, one of the BFS Method creators. For comparison, we have also investigated the Fe alloy formation on Ag and Pt surfaces with low Miller-index (111) and (100). These surfaces are, respectively, the terraces and steps on the (p+1,p-1,p-1) vicinal surface family.
Assunto
Estrutura cristalina, Crescimento de nanofios, Física
Palavras-chave
Nanofios de ferro, Superfície vicinal, Crescimento de nanofios, Método BFS