Aproximação GW: fundamentos e aplicações a novas nanoestruturas bidimensionais
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Tipo
Dissertação de mestrado
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Primeiro orientador
Membros da banca
Bernardo Ruegger Almeida Neves
Guilherme Almeida Silva Ribeiro
Guilherme Almeida Silva Ribeiro
Resumo
A caracterização estrutural e eletrônica de nanocompostos bidimensionais (2D) é um
tema que tem sido extensivamente estudado em ciências dos materiais. Neste trabalho,
investigamos esse tópico procurando ir além da teoria do funcional da densidade (DFT),
o formalismo mais empregado em tais estudos. São duas nossas principais motivações:
primeiramente, é sabido que a teoria DFT subestima gaps de energia e não oferece uma
interpretação física rigorosa para os autovalores de Kohn-Sham (exceto o último ocupado);
em segundo lugar, nosso grupo tem proposto, juntamente com grupos experimentais
do DF-UFMG, novos materiais 2D para os quais faz-se necessário uma caracterização
eletrônica precisa. Assim, propomos o estudo de tais sistemas, a saber, bicamadas de
grafeno e de nitreto de boro funcionalizadas com grupos -OH e rehibridizadas na forma
de nanodiamantes 2D, através da metodologia GW. Esse formalismo é definido pelo
tratamento iterativo baseado em funções de Green de muitos corpos (G) e da função
dielétrica (W), através das quais a auto-energia é aproximada, o que permite ir além das
aproximações tradicionais, como Hartree e Hartree-Fock. Nossos resultados apontam para
correções importantes na estrutura eletrônica dos materiais estudados. Neste trabalho é
desenvolvida de forma didática a metodologia GW, de modo a apresentá-la de modo claro
ao leitor.
Abstract
The structural and electronic charactezation of bidimensional nano-compounds(2D) is
a subject that has been largely studied in materials science. In the present work, we
investigate this topic, seeking to go beyond the Density Functional Theory (DFT), the
most used method in such studies. Our main motivations are: first of all, it’s known that
the DFT theory underestimate the energy gaps, and does not give a well defined physical
interpretation of the Kohn-Sham eigenvalues (except for last occupied); in second, our
research group has proposed, working with the experimentalists of our department, new
2D materials, for which it’s necessary an accurate electronic charactezation. Therefore, we
propose the study of such systems, bilayers of graphene and boron nitride, functionalized
with -OH groups under pressure and rehybridizated in the shape of nano-diamonds, using
the GW methodology. This formalism is defined by the iterative treatment based on
many-body Green’s functions (G) and the screening dielectric function (W), from which
the self-energy is approximated, what allow us to go beyond the most used approximations,
such as Hartree and Hartree-Fock. Our results point to important corrections in the
electronic structure of the studied materials.
Assunto
Estrutura eletrônica, Aproximação, Nanoestrutura
Palavras-chave
Aproximação GW, Diamondol, Materiais 2D, Estrutura eletrônica
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