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Title: Estudo das propriedades de filmes finos de hidróxido ftalocianina de alumínio e de dissulfeto de molibdênio hidrogenado por primeiros princípios.
Authors: Neme, Natália Paz
metadata.dc.contributor.advisor: Mazzoni, Mário Sérgio de Carvalho
Matos, Matheus Josué de Souza
Keywords: Ftalocianina
Mos2 - dissulfeto de molibdênio
Teoria do funcional da densidade
Issue Date: 2020
metadata.dc.contributor.referee: Mazzoni, Mário Sérgio de Carvalho
Ribeiro, Guilherme de Almeida Silva
Barboza, Ana Paula Moreira
Citation: NEME, Natália Paz. Estudo das propriedades de filmes finos de hidróxido ftalocianina de alumínio e de dissulfeto de molibdênio hidrogenado por primeiros princípios. 2020. 106 f. Dissertação (Mestrado em Ciências – Física de Materiais) – Instituto de Ciências Exatas e Biológicas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2020.
Abstract: Neste trabalho investigamos, por meio de cálculos de primeiros princípios baseados na Teoria do Funcional da Densidade, dois problemas independentes: a formação de filmes finos de Hidróxido Ftalocianina de Alumínio (AlOHPc) e a hidrogenação parcial de monocamadas de Dissulfeto de Molibdênio MoS2. O primeiro trabalho teve como principal motivação explicar os resultados experimentais que mostraram um comportamento diferente do esperado para os filmes finos de AlOHPc depositados a partir da técnica de spin-coating. Os resultados mostraram um deslocamento hipsocrômico no espectro de absorção do filme e a difração de Raios X mostrou que ocorre uma distância interplanares no filme fino. Inicialmente caracterizamos a molécula monomérica e, em seguida, calculamos o espectro de absorção, orbitais moleculares e estados excitados da molécula. Posteriormente, foram feitos diversos cálculos para diferentes dimerizações com o objetivo de encontrar a possível agregação dos filmes experimentais. Os espectros de absorção para o monômero e dímeros foram comparados como equivalentes aos espectros da solução e filme fino, respectivamente. Resultados mostraram que o monômero possui uma maior contribuição eletrônica HOMO para LUMO, com uma alta intensidade no espectro de absorção. Para os diferentes tipos de agregados foi calculado um blue shift no espectro de absorção, concordando com os resultados experimentais. Por fim, foram feitas simulações de diferentes configurações cristalinas assim como cálculo da difração de Raios X dessas cristalizações. O segundo trabalho também teve como motivação resultados experimentais nos quais mono- e multi-camadas de MoS2 são submetidas a pressões em meios ricos em moléculas de H2O. Isso acontece, por exemplo, em experimentos de Microscopia de Força Atômica (AFM) - nesse caso, um campo elétrico também pode ser aplicado e o comportamento eletrônico da amostra monitorado via medidas de injeção de carga. Na etapa inicial de aplicação de força, grupos -H podem ser gerados próximos à superfície do material podendo assim interagir com a superfície do MoS2 . Procuramos, mais especificamente, por transições no comportamento eletrônico que possam ser detetadas na caracterização da amostra por Microscopia de Força Elétrica. Nossos resultados mostram uma transição semicondutor-metal reversível que é compatível com os resultados experimentais obtidos.
metadata.dc.description.abstracten: In this work, we investigate, by means of first-principles calculations based on the Density Functional Theory, two independent problems: the Aluminium Phthalocyanine Hydroxide (AlOHPc) thin films formation and the partial hydrogenation on molybdenum disulphide MoS2 monolayers. The first study major motivation came in order to explain the experimental results which found a distinct behaviour for the AlOHPc thin films deposited by spin-coating technique. The results obtained presented a hypsochromic shift in the absorption spectrum and the X-Ray results show it may occur one interplanar distance, which can be used to elucidate the structural properties of the thin films. Firstly, we characterized the monomeric molecule, and then we calculate the UV-vis spectra, the molecular orbitals and its excited states. Following that, many calculations were made for dierent dimerizations in order to found the most probable aggregation. The monomer and dimer absorption spectrum were compared with the solution and spin-coated film, respectively. The main results found for monomer show that for the first excited state the largest contribution in the transition is from HOMO to LUMO and exhibits a large oscillator strength resulting in a high intensity. As well, in the dierent dimer aggregation types, it was noted a blue shift in the UV-VIS spectra, as expected by the experimental results. Finally, it was performed various thin film calculations for dierent crystal types to understand the X-Ray diraction results. The main motivation of the second study is also related to experimental results based on the application of pressure in MoS2 mono- and multi layers in environments rich in H2O molecules. This is achievable in Atomic Force Microscopy (AFM) experiments, in which is also possible to apply an electric field and study the electronic response of the samples by measuring the charge injection. In the beginning of the application of pressure may beget reactive groups -H near surface, bonding to the upper part of the MoS2 layer. Therefore, we seek for changes on the electronic behaviour that can be measured by Electric Force Microscopy. Our results showed a semiconductor-metal transition in good agreement with the experimental results.
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/123456789/13041
metadata.dc.rights.license: Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo(a) autor(a) em 14/12/2020 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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