Ab initio investigations in two-dimensional nanomaterials: electronic and structural properties

Abstract

A busca por novos materiais bidimensionais com propriedades adequadas para aplicações tecnológicas reúne um interesse cada vez maior dentro da comunidade de matéria condensada. De fato, é de grande importância a utilização de métodos teóricos para investigar as propriedades eletrônicas e estruturais desses materiais, dado que os mesmos podem apresentar uma série de propriedades exóticas com grande interesse físico e químico. Uma das teorias de maior sucesso nessa área é a teoria do funcional da densidade, que permite a investigação de nanomateriais sem a utilização de parâmetros empíricos e com excelente eficiência computacional. Buscamos nessa tese empregar a teoria do funcional da densidade para estudar a versão bidimensional do antimônio (o antimoneno) através de diferentes pontos de vista: Primeiro, estudamos as transições eletrônicas e estruturais sofridas por poucas camadas de antimoneno funcionalizadas por diferentes grupos químicos. Em segundo lugar, investigamos os mecanismos para emergência de bandas planas na estrutura de bandas eletrônicas de bicamadas de antimoneno giradas. Em seguida, também utilizamos dinâmica molecular livre de parâmetros empíricos para estudar os efeitos de baixa temperatura nos modos de vibração de uma monocamada de antimoneno. Por último, em colaboração com o laboratório de Nanoscopia da UFMG, estudamos as transições eletrônicas e estruturais sofridas por heteroestruturas de grafeno/nitreto de boro hexagonal ao serem pressionadas em experimentos de microscopia de força atômica. De forma geral, observamos diversas propriedades interessantes que ratificam o antimoneno como um nanomaterial promissor para aplicações tecnológicas e como plataforma para investigar propriedades físicas exóticas.