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UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO
QUÍMICA (31002013001P0)
Estudo teórico da adsorção de monômeros derivados de tiofeno em grafeno
GLAUCO FONSECA SILVA
DISSERTAÇÃO
23/01/2019

O grafeno é um semicondutor inorgânico com interessantes propriedades físicas e químicas. Ele foi consolidado como um importante material funcional para aplicações em dispositivos eletrônicos e optoeletrônicos. De outra forma, os semicondutores orgânicos receberam destaque devido a vantagens como flexibilidade química e mecânica, compatibilidade com substâncias plásticas e custo relativamente baixo. Neste contexto, os derivados de tiofeno desenvolvem um papel crucial. O tiofeno é uma importante molécula heterocíclica aromática, com grande variabilidade de potenciais grupos substituíntes, o que torna seus derivados excelentes componentes ativos para dispositivos eletrônicos e optoeletrônicos orgânicos. De acordo com a literatura, semicondutores híbridos inorgânico/orgânico apresentam características melhoradas em comparação aos materiais isolados. Assim, para estudar um modelo híbrido inorgânico/orgânico de semicondutor por cálculos de primeiros princípios, considerou-se a adsorção simultânea de pares de tiofeno, ambos não substituídos ou ambos substituídos, em uma única folha de grafeno. Para os derivados, foi utilizado um monômero de tiofeno funcionalizado com um grupo liberador de carga (N(CH3)2) e um monômero com um grupo de remoção de carga (NO2). Os cálculos de primeiros princípios foram realizados usando a teoria do funcional da densidade (DFT), conforme implementado no pacote VASP. As funções de onda e pseudopotenciais foram gerados dentro do projetor de onda aumentada (PAW). Efeitos de troca e correlação e forças de van der Waals (vdW) foram tratados na aproximação de gradiente generalizado (GGA) usando o funcional optB86b-vdW. De acordo com os resultados, não há mudança significativa nas propriedades geométricas quando os sistemas de tiofeno e grafeno estão isolados ou adsorvidos. A análise da densidade diferencial de carga (DCD) mostrou um pequeno aumento da densidade eletrônica entre os sistemas adsorvidos. Por fim, a densidade de estados (DOS) e as estruturas da banda mostraram que a adsorção não afeta significativamente a estrutura eletrônica do grafeno, indicando uma adsorção física muito fraca.

Semicondutores.,;Grafeno.,;Tiofeno.,;Híbrido.,;Forças de van der Waals.,
Graphene is an inorganic semiconductor with interesting physical and chemical properties. It has been consolidated as an important functional material for applications in electronic and optoelectronic devices. In other way, organic semiconductors have received prominence due to advantages such as chemical and mechanical flexibility, compatibility with plastic substances and relatively low cost. In this context, thiophene derivatives develop a crucial role. Thiophene is an important aromatic heterocyclic molecule with a great variability of potential substituent groups, which make its derivatives excellent active components for electronic and optoelectronic organic devices. According to the literature, hybrid inorganic-organic semiconductors present improved characteristics compared to the isolated materials. Thus, in order to study a hybrid inorganic-organic semiconductor model by first-principles calculations, it was considered simultaneous adsorption of thiophene pairs, both unsubstituted or both substituted, on a single graphene sheet. For derivatives, it was used a thiophene monomer functionalized with a charge-releasing group (N(CH3)2) and a monomer with a charge-withdrawing group (NO2). First-principles calculations were performed using density functional theory (DFT), as implemented in the VASP package. The wave functions and pseudopotential were generated within the projector augmented wave (PAW). Exchange-correlation effects and van der Waals (vdW) forces were treated in the generalized gradient approximation (GGA) by using the optB86b-vdW functional. According to the results, there is no significant change on geometric properties when the thiophene and graphene systems are isolated or adsorbed. The differential charge density (DCD) analysis showed a small increase of the electron density between the adsorbed systems. Lastly, the density of states (DOS) and the band structures showed that the adsorption does not significantly affect the electronic structure of the graphene, indicating a very weak physical adsorption.
Semiconductor.,;Graphene.,;Thiophene.,;Hybrid.,;van der Waals forces.,
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PORTUGUES
UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO
O trabalho possui divulgação autorizada
Glauco Fonseca.pdf

Contexto

QUÍMICA
LP5 – QUÍMICA TEÓRICA
ESTUDO DO EFEITO ANOMÉRICO.

Banca Examinadora

ANTONIO MARQUES DA SILVA JUNIOR
DOCENTE - PERMANENTE
Sim
Nome Categoria
IVAN GUILHON MITOSO ROCHA Participante Externo
CLARISSA OLIVEIRA DA SILVA Docente - PERMANENTE

Financiadores

Financiador - Programa Fomento Número de Meses
FUND COORD DE APERFEICOAMENTO DE PESSOAL DE NIVEL SUP - Programa de Demanda Social 24
UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO - Infraestrutura 24

Vínculo

CLT
Outros
Outros
Não
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