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Title: Sistemas orgânicos autoconstruídos e sua interação com materiais bidimensionais : uma abordagem de primeiros princípios.
Authors: Carvalho, Genilson de Melo
metadata.dc.contributor.advisor: Matos, Matheus Josué de Souza
Batista, Ronaldo Junio Campos
Keywords: Teoria do Funcional da Densidade
Ácido retinóico
Grafeno
Nitreto de boro
Dissulfeto de molibdênio
Issue Date: 2017
metadata.dc.contributor.referee: Matos, Matheus Josué de Souza
Nascimento, Regiane do
Neves, Bernardo Ruegger Almeida
Mazzoni, Mário Sérgio de Carvalho
Citation: CARVALHO, Genilson de Melo. Sistemas orgânicos autoconstruídos e sua interação com materiais bidimensionais : uma abordagem de primeiros princípios. 2017. 61 f. Dissertação (Mestrado em Ciências – Física de Materiais) – Instituto de Ciências Exatas e Biológicas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2017.
Abstract: Sistemas Orgânicos Autoconstruídos (SAM) são de grande importância, pois possuem diversas aplicações em Nanociência, assim como em caracterização de materiais bidimensionais. Neste trabalho, estudamos as propriedades eletrônicas, energéticas e estruturais de uma molécula orgânica, o Ácido Retinóico (RA), depositada em materiais bidimensionais como o grafeno, hBN e MoS2. Para isso, utilizamos cálculos de primeiros princípios usando a Teoria do Funcional da Densidade (DFT), com um funcional que leva em conta as interações de van der Waals, implementado no Código SIESTA. Investigamos a interação do RA com diferentes substratos para analisar as formas de empilhamentos, as propriedades eletrônicas e a formação de camadas de RA. Para a interação do RA com cada substrato escolhemos cinco configurações diferentes, sendo que em três delas o RA está deitado em relação ao substrato, enquanto nas outras está em pé. Dos resultados obtidos vimos que a forma de empilhamento mais estável (configuração a) é aquela em que a molécula está deitada, com o anel de carbono paralelo ao plano dos substratos. Isso é verdade para todos os substratos estudados: grafeno, hBN e MoS2. O grafeno apresenta uma dopagem do tipo p ao interagir com a molécula. Além disso, os resultados também mostram que para formação de camadas de RA, a configuração mais estável é aquela em que molécula tem uma interação calda-calda (entre grupos OH). Ao interagir com o hBN o gap do RA foi alterado de 1:85 eV para 1:70 eV, porém o gap do hBN permaneceu inalterado. A curva de absorção óptica da configuração (a) é a única que não vai a zero após 2:6 eV, por isso pode existir transições da molécula para o hBN. Em todas as configurações o RA introduz estados dentro do gap dos sistemas (hBN+RA e MoS2+RA). Os resultados para o grafeno estão de acordo com experimentos de AFM e EFM realizados pelo Prof. Bernardo Neves e a Profª. Karolline Araújo, onde o arranjo observado experimentalmente para o RA no grafeno mostra uma periodicidade de 2:7 nm.
metadata.dc.description.abstracten: Self-assembled organic systems (SAM) are of great importance because they have many applications in nanoscience, as well as in two-dimensional materials characterization. In this work, we use first principles calculations based on the density functional theory formalism with an exchange-correlation functional that takes into account the van der Waals interactions and is implemented by the SIESTA Code. The calculations are performed to describe structural, energetic and electronic properties of Retinoic Acid (RA) atop two-dimensional materials, like graphene, hBN and MoS2. We investigated the interaction of RA with different substrates to analyze stacking types and the formation of RA layers in these substrates. For the interaction of RA with each substrate we chose five different configurations. In three of them the RA is lying on the substrate, while in the other two the molecule is standing. The results show that the lying down configuration (configuration a) is the most stable for all tested two-dimensional materials, with carbon ring parallel to the plane of the substrates. For graphene, the results show a p-type doping. The results also show that in the formation of RA layers, the most stable configuration is that with tail-tail (OH groups) interaction. When hBN interacts with RA, the molecule energy gap changes of 1:85 eV to 1:7 eV, but the energy gap of hBN remains the same. The absorption curve for hBN+RA (configuration a) never goes to zero after 2:6 eV. This may indicate that some transitions may occur between the hBN and RA molecule. For hBN and MoS2 the RA molecule introduces states in the middle of the energy gap. The results found for graphene agree with AFMand EFM experiments performed by Prof. Bernardo Neves e a Profª. Karolline Araújo where the observed arrangement for RA in the graphene have a periodicity of 2:7 nm.
Description: Programa de Pós-Graduação em Ciências – Física de Materiais. Departamento de Física, Instituto de Ciências Exatas e Biológicas, Universidade Federal de Ouro Preto.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/10037
metadata.dc.rights.license: Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo(a) autor(a) em 20/03/2017 com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0 que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho desde que sejam citados o autor e o licenciante. Não permite o uso para fins comerciais nem a adaptação.
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