Funcionalização do grafeno por ácidos fosfônicos: estudos por primeiros princípios

• Autor(a) principal: Regiane do Nascimento
• Data de Publicação: 2011
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/IACO-8JFQKP
• topic: Teoria do Funcional da Densidade; Método SIESTA; Monocamadas auto-construídas; Dopagem do grafeno; Ácido fosfônico; Semicondutor de gap não nulo; Teoria do Funcional da Densidade DFT; Sistema grafeno-ácidos fosfônicos; Dopagem do grafeno; Ácido fosfônico; Física

A funcionalização do grafeno por outros materiais pode modificar consideravelmente suas propriedades eletrônicas, fazendo, por exemplo, com que o sistema que é inicialmente caracterizado como semicondutor de gap nulo passe a ter comportamentos metálicos ou semicondutores de gap não nulo. Dentre os vários materiais que podem ser utilizados para se funcionalizar o grafeno, investigamos, na presente dissertação, um de grande interesse; as Monocamadas Auto- Construídas ("Self-Assembled Monolayers"-SAMs). Consideraremos SAMs constituídas por ácidos fosfônicos com fórmula química CH3(CH2)nPO(OH)2. Especificamente, consideraremos os ácidos: Octadecilfosfônico (OctadecylphosphonicAcid - OPA, n =17), Tetradecilfosfônico (Tetradecylphosphonic Acid - TPA, n =13) e o Octilfosfônico (Octylphosphonic Acid - OcPA, n =7). Em estudos experimentais [1-3] foi observado que os ácidos OPA, TPA e OcPA formam estruturas semelhantes; Bicamadas Auto - Construídas (^ÓSelf-Assembled Bilayers^Ô - SABs ou simplesmente Bicamadas) quando depositados sobre substratos polares. Investigamos por cálculos de primeiros princípios, baseados na Teoria do Funcional da Densidade (DFT), as propriedades estruturais e energéticas do grafeno com bicamadas dos ácidos de TPA, OPA e OcPA adsorvidos. Foram estudadas várias configurações possíveis para as bicamadas depositada sobre duas direções distintas do grafeno: armchair e zigzag. Nossos resultados indicam que, nas bicamadas, todas as moléculas estudadas se orientam preferencialmente ao longo da direção zigzag do grafeno, e que, em ambos os casos, as bicamadas agem como dopante tipo p. Estas previsões estão consistentes com resultados experimentais.