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Investigação de propriedades eletrônicas, estruturais e de transporte em nanoestruturas 2D.
Use este link compartilhar ou citar este material: http://educapes.capes.gov.br/handle/capes/1023124
Registro completo de metadados
| Metadados | Descrição | Idioma |
|---|---|---|
| Autor(es): dc.contributor | Oliveira, Alan Barros de | - |
| Autor(es): dc.contributor | Chacham, Helio | - |
| Autor(es): dc.contributor | Batista, Ronaldo Junio Campos | - |
| Autor(es): dc.contributor | Oliveira, Alan Barros de | - |
| Autor(es): dc.contributor | Chacham, Helio | - |
| Autor(es): dc.contributor | Batista, Ronaldo Junio Campos | - |
| Autor(es): dc.contributor | Mazzoni, Mário Sérgio de Carvalho | - |
| Autor(es): dc.contributor | Azevedo, Sérgio André Fontes | - |
| Autor(es): dc.contributor | Mota, Vinícius Cândido | - |
| Autor(es): dc.contributor | Barboza, Ana Paula Moreira | - |
| Autor(es): dc.creator | Pinto, Alysson Alves | - |
| Data de aceite: dc.date.accessioned | 2025-08-21T15:44:47Z | - |
| Data de disponibilização: dc.date.available | 2025-08-21T15:44:47Z | - |
| Data de envio: dc.date.issued | 2024-10-02 | - |
| Data de envio: dc.date.issued | 2024-10-02 | - |
| Data de envio: dc.date.issued | 2022 | - |
| Fonte completa do material: dc.identifier | https://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/18718 | - |
| Fonte: dc.identifier.uri | http://educapes.capes.gov.br/handle/capes/1023124 | - |
| Descrição: dc.description | Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Departamento de Engenharia Metalúrgica, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto. | - |
| Descrição: dc.description | A classe dos materiais bidimensionais (2D) tem sido amplamente investigada por métodos teóricos e experimentais com o intuito de alcançar aplicações tecnológicas nas mais diversas áreas da nanotecnologia. Simulações computacionais têm ganhado acurácia devido ao contínuo avanço no processamento e no desenvolvimento de memórias e processadores computacionais cada vez mais robustas e rápidas. Nesta tese, investigou-se por meio da Teoria do Funcional da Densidade (DFT) nanoestruturas do tipo diamantes 2D funcionalizados com grupos -H, -OH e -F, além de heteroestruturas grafeno/hBN. Foram estudadas as propriedades estruturais, de transporte eletrônico e de dispersões eletrônicas bem como apresentadas possibilidades de apli- cações em nanotecnologia. Empregando-se os programas SIESTA e TranSIESTA, os cálculos computacionais seguindo os padrões do formalismo Kohn-Sham foram efetuados. Cálculos de transporte foram abordados por meio da DFT em união com as Funções de Green Fora do Equilíbrio (NEGF), onde as estruturas atômicas de alguns possíveis diamantes 2D funcionali- zados foram dispostas entre eletrodos de ouro. A adição de defeitos (falta de grupos -OH, -H ou -F) foi avaliada para os possíveis diamantes 2D funcionalizados contando com diferentes níveis de cobertura superficial, sendo eles 100%, 92%, 75% e 58% condizentes com 12, 11, 9, 7 grupos funcionais, respectivamente. Os resultados obtidos sugerem que para todas as nanoestruturas abordadas, a forma de espalhamento dos defeitos nas redes atômicas influenciam diretamente nas propriedades físicas das estruturas. Cálculos indicam que as estruturas 100% funcionaliza- das do cBN-H e do bonifluor indicam que eles podem ser considerados como eficientes filtros de spin para determinadas faixas de energia, o que pode torná-los promissores para confecção de dispositivos na engenharia 4.0, principalmente na área de spintrônica. Foi observado que diamantes 2D obtidos através de uma bicamada de grafeno tanto com funcionalizações por hidroxilas quanto por átomos de flúor demonstraram energias de gap semelhantes em relação às estruturas ideais, além de polarização de spins. O transporte eletrônico destas estruturas apresentou assimetria de corrente em função da voltagem, principalmente para estruturas con- tendo defeitos. Já as estruturas formadas por bicamada de hBN funcionalizadas com -H, -OH e -F apresentaram propriedades condutoras. Em relação ao transporte eletrônico, estas estru- turas (funcionalizadas com -H, -OH e -F) apresentaram assimetria considerando a corrente em função da voltagem aplicada, especialmente para os casos de estruturas contendo defeitos. As nanofitas de grafeno/hBN dispostas em bicamadas foram investigadas por cálculos DFT para empilhamentos AA, AA modificado e AB. Os resultados indicaram que empilhamentos AA e AB levaram às dispersões eletrônicas semelhantes, com um gap de aproximadamente 0,18 eV, enquanto estruturas com empilhamento AA modificado (maior concentração de carbonos na rede) apresentaram-se com caráter condutor. As relevantes propriedades eletrônicas e de spin das nanoestrututras investigadas reafirmam o potencial destes materiais em aplicações nanotecnológicas. | - |
| Descrição: dc.description | The class of two-dimensional (2D) materials has been widely investigated by theoretical and experimental methods to achieve technological applications in the most diverse areas of nanotechnology. Computational simulations have gained accuracy due to continuous advances in processing and the development of memories and computational processors that are increa- singly robust and fast. In this thesis, nanostructures such as 2D diamonds functionalized with -H, -OH and -F groups, as well as graphene/hBN heterostructures, were investigated using the Density Functional Theory (DFT). Structural, electronic transport and electronic dispersion properties were studied, as well as possibilities for applications in nanotechnology. Using the SIESTA and TransSIESTA programs, the computational calculations following the standards of the Kohn-Sham formalism were performed. Transport calculations were approached through the DFT in conjunction with the Off-Equilibrium Green Functions (NEGF), where the atomic structures of some possible functionalized 2D diamonds were arranged between gold electrodes. The addition of defects (lack of -OH, -H or -F groups) was evaluated for possible functionalized 2D diamonds with different levels of surface coverage, being 100%, 92%, 75% and 58% consis- tent with 12, 11, 9, 7 functional groups, respectively. The obtained results suggest that for all the nanostructures addressed, the way of scattering the defects in the atomic lattices directly influences the physical properties of the structures. Calculations indicate that the 100% func- tionalized structures of cBN-H and bonifluor indicate that they can be considered as efficient spin filters for certain energy ranges, which can make them promising for making devices in the engineering 4.0, mainly in the field of spintronics. It was observed that 2D diamonds obtained through a graphene bilayer with both hydroxyl and fluorine functionalizations showed similar gap energies to ideal structures, in addition to spins polarization. The electronic transport of these structures presented asymmetry of current as a function of voltage, mainly for structures containing defects. The structures formed by the hBN bilayer functionalized with -H, -OH and -F showed conductive properties. About electronic transport, these structures (functionalized with -H and -OH) presented asymmetry considering the current as a function of the applied voltage, especially in cases of structures containing defects. Graphene/hBN nanoribbons ar- ranged in bilayers were investigated by DFT calculations for AA, modified AA and AB stacks. The results indicated that AA and AB stacking led to similar electronic dispersions, with a gap of approximately 0.18 eV, while structures with modified AA stacking (higher concentra- tion of carbons in the lattice) were conducive. The relevant electronic and spin properties of the investigated nanostructures reaffirm the potential of these materials in nanotechnological applications. | - |
| Formato: dc.format | application/pdf | - |
| Idioma: dc.language | pt_BR | - |
| Direitos: dc.rights | aberto | - |
| Direitos: dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 United States | - |
| Direitos: dc.rights | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/us/ | - |
| Direitos: dc.rights | Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo(a) autor(a) em 15/08/2023 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. | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Materiais nanoestruturados - diamantes 2D | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Transporte | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Teoria do Funcional da Densidade | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Nitreto de Boro Hexagonal | - |
| Título: dc.title | Investigação de propriedades eletrônicas, estruturais e de transporte em nanoestruturas 2D. | - |
| Tipo de arquivo: dc.type | livro digital | - |
| Aparece nas coleções: | Repositório Institucional - UFOP | |
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