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Dados do Trabalhos de Conclusão

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PIAUÍ
Ciência e Engenharia dos Materiais (21001014024P6)
NANOCARBONOS NÃO CONVENCIONAIS DE α-GRAFINO: ESTUDO TEÓRICO-COMPUTACIONAL DAS PROPRIEDADES ESTRUTURAIS E ELETRÔNICAS
THAINA ARAUJO DE OLIVEIRA
TESE
19/12/2022

Esta tese propõe investigar nanostruturas de α-grafino não convencionais (α-GYNC) construídas com base na geometria dos Haeckelites. Para investigar as propriedades estruturais e eletrônicas destes nanocarbonos, foram utilizadas simulações computacionais usando o método da Teoria do Funcional da Densidade (DFT), conforme implementado no pacote SIESTA. Esses sistemas foram estudados tanto na forma 2D como na forma quasi-1D. As estruturas 2D aqui propostas possuem anéis com cinco, seis e sete lados em sua rede cristalina, sendo duas estruturas com simetria retangular (α-R57a-GY e α-R57b-GY) e uma hexagonal (α-H567-GY). Simulações de dinâmica molecular, bandas de dispersão de fônons e o cálculo das constantes elásticas mostraram que estes sistemas apresentam estabilidade dinâmica, térmica e mecânica. Além disso, de modo semelhante às estruturas base (completamente sp2) esses sistemas apresentaram comportamento metálico. No entanto, apresentam assinaturas eletrônicas diferentes dos sistemas hackelites originais, uma vez que as maiores contribuições dos estados de fronteira são devido aos átomos do tipo sp. A partir das estruturas de redes de dois dos α-GYNCs (α-R57a-GY e α-H567-GY) foram propostas três famílias de nanofitas. Duas dessas famílias são derivadas do sistema α-R57a-GY e uma do α-H567-GY. Os resultados mostraram que, em geral, as nanofitas das três famílias apresentam comportamento metálico, de modo semelhante aos seus correspondentes sistemas 2D. No entanto, o comportamento eletrônico dos estados de fronteira destas nanofitas mostraram efeitos associados ao confinamento quântico. Além disso, observou-se que alguns dos sistemas estudados apresentaram comportamento semicondutor quando a polarização de spin é considerada. Recentes avanços no desenvolvimento de síntese de nanocarbonos com estruturas complexas sugerem que os sistemas aqui estudados podem oferecer diferentes componentes na construção de nanodispositivos devido às suas características eletrônicas.

Haeckelites;α-grafino não convencionais;nanocarbonos metálicos
In this thesis, a set of nonconventional α-graphyne nanostructures (NC α-GY), built based on the geometry of Haeckelites, are proposed and investigate by means of theoretical calculations. These computational simulations were performed using the Density Functional Theory (DFT) method as implemented in the SIESTA package to investigate the structural and electronic properties of these nanocarbons. These systems were studied both in 2D and quasi-1D forms. The proposed 2D structures have five-, six- and seven- membered rings in their crystal lattices. Two of these structures have rectangular symmetry (α-R57a-GY and α-R57b-GY) and one is set over a hexagonal lattice ( alpha-H567-GY). Molecular dynamics simulations, phonon dispersion bands and calculation of elastic constants showed that these systems exhibit dynamic, thermal and mechanical stability. Furthermore, similarly to the original haeckelite structures (full-sp2), these systems showed metallic behavior. However, they have different electronic signatures compared to hackelites systems, since the largest contributions from their frontier states are due to atoms of the sp type. Three families of nanoribbons were proposed based on two of these NC α-GY structures (α-R57a-GY and α-H567-GY). Two of these families are derived from the α-R57a-GY system and one from α-H567-GY. The results showed that nanoribbons from the three families exhibit metallic behavior, similarly to their corresponding 2D systems. However, the electronic behavior of the frontier states of these nanoribbons showed effects associated with quantum confinement. Furthermore, it was observed that some of the studied systems presented semiconductor behavior when spin polarization is considered. Recent advances in the development of nanocarbon synthesis with complex structures suggest that the systems studied here may offer different components in the construction of nanodevices due to their electronic characteristics.
Haeckelites;nonconventional α-graphyne;metallic nanocarbons
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PORTUGUES
UNIVERSIDADE FEDERAL DO PIAUÍ
O trabalho possui divulgação autorizada
09-Tese Final Thaina-PPGCM.pdf

Contexto

MATERIAIS CERÂMICOS E FILMES
FILMES, SUPERFÍCIES E INTERFACES
AVALIAÇÃO DAS PROPRIEDADES ESTRUTURAIS E ELETRÔNICAS DE GRAFINO BI-DIMENSIONAL COM ANÉIS DE CARBONO NÃO HEXAGONAIS

Banca Examinadora

EDUARDO COSTA GIRAO
DOCENTE - PERMANENTE
Sim
Nome Categoria
JORDAN DEL NERO Participante Externo
JOSE MILTON ELIAS DE MATOS Docente - PERMANENTE
EDUARDO COSTA GIRAO Docente - PERMANENTE
JOSE GADELHA DA SILVA FILHO Participante Externo
ALDILENE SARAIVA SOUZA Participante Externo

Financiadores

Financiador - Programa Fomento Número de Meses
FUND COORD DE APERFEICOAMENTO DE PESSOAL DE NIVEL SUP - Programa de Demanda Social 41

Vínculo

Bolsa de Fixação
Instituição de Ensino e Pesquisa
Ensino e Pesquisa
Sim
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Capes UFRN RNP
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