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Flavio Orlando Plentz FilhoBernardo Ruegger Almeida NevesSimone Silva AlexandreGustavo Almeida Magalhaes SafarAdalberto FazzioMariana de Castro PradoThiago Alonso Stephan Lacerda de Sousa2019-08-11T12:40:50Z2019-08-11T12:40:50Z2019-02-21http://hdl.handle.net/1843/SMRA-BDWN3MA associação de moléculas orgânicas com materiais 2D constitui uma importante plataforma para estudos de ciência básica acerca da formação de sistemas moleculares autoconstruídos e também gera novas perspectivas de aplicações. Seguindo este conceito, esta tese descreve uma rica fenomenologia que está envolvida na interação da tionina com o grafeno, levando a um material híbrido formado por estruturas autoconstruídas bem organizadas sobre o grafeno. Esse sistema composto é investigado por microscopia de força atômica (AFM), medidas de transporte elétrico, espectroscopia Raman e também por cálculos de teoria do funcional da densidade (DFT). Os resultados mostram uma interssante evolução temporal das estruturas autoconstruídas de tionina sobre o grafeno, formando ou monocamadas moleculares na forma de ilhas ou estruturas filamentares cujo diâmetro corresponde à espessura de uma bicamada. Além disso, a estrutura molecular final é altamente orientada e segue as orientações cristalográficas dografeno. Tambem e observado que a tionina provoca um efeito de dopagem do tipo-n apreciável no grafeno. Isso, por sua vez, permite que a funcionalização do grafeno com a tionina seja utilizada como ferramenta para a concepção de novos dispositivos nanoeletrônicos, por meio de um controle seletivo de dopagem. Com o intuito de comparar a influência da natureza (hidrofílica ou hidrofíobica) do substrato na conformação das moleculas de tionina, experimentos adicionais usando mica como substrato hidrofílico são realizados, já que o grafeno é um substrato hidrofíbico. A conformação das mol éculas de tionina sobre o substrato hidrofílico e sobre o substrato hidrofóbico exibe tendências opostas: elas se assentam paralelamente a superfície da mica, ao passo que elas se depositam perpendicularmente à superfície do grafeno. Portanto, os presentes resultados pretendem contribuir para futuras aplicações das moléculas de tionina na construção de nanodispositivos baseados em grafeno, seguindo processos de autoconstrução molecular adequadamente escolhidos.The association of organic molecules with 2D materials constitutes an important testbed for both the basic science of self-assembly and its perspective applications. Following this concept, this thesis describes a rich phenomenology that is involved in the interaction of thionine with graphene, leading to a hybrid material by well-organized self-assembled structures atop graphene. This composite system is investigated by atomic force microscopy (AFM), electric transport measurements, Raman spectroscopy and density functional theory (DFT) calculations. Results show an interesting time evolution of thionine self-assembled structures atop graphene, forming either monolayer islands or well-organized bilayer filaments. Moreover, the final molecular assembly is highly oriented and follows specific crystallographic directions in graphene. A strong n-type doping effect in graphene, which allows the graphene functionalization with thionine to be used as a tool to design novel nanoelectronic devices through selective doping control, is also observed. In order to compare the influence of the substrate polarity in the conformation of thionine molecules, additional experiments using mica as a hydrophilic substrate are carried out, since graphene is a hydrophobic substrate. The conformation of thionine molecules over the hydrophilic substrate and over the hydrophobic substrate shows opposite trends: thionine molecules lay parallel to mica surface, while they lay perpendicular to graphene surface. Therefore, the present results may pave the way for future applications of thionine molecules in the construction of graphene-based nanodevices upon properly chosen molecular self-assembly processes.Universidade Federal de Minas GeraisUFMGEstrutura cristalinaGrafeno Propriedades elétricasDispositivos eletronicosgrafenoespectroscopia RamanFísica Estruturas autoconstruídas de tionina sobre grafeno: formação, organização e dopageminfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFMGinstname:Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)instacron:UFMGORIGINALtese_de_doutorado___thiago_stephan.pdfapplication/pdf13420931https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/SMRA-BDWN3M/1/tese_de_doutorado___thiago_stephan.pdf818d5882ca16f9820e324ddef776a25aMD51TEXTtese_de_doutorado___thiago_stephan.pdf.txttese_de_doutorado___thiago_stephan.pdf.txtExtracted texttext/plain273189https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/SMRA-BDWN3M/2/tese_de_doutorado___thiago_stephan.pdf.txtad9caeeff1dee844243ee9b36067feb5MD521843/SMRA-BDWN3M2019-11-14 03:42:01.053oai:repositorio.ufmg.br:1843/SMRA-BDWN3MRepositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufmg.br/oaiopendoar:2019-11-14T06:42:01Repositório Institucional da UFMG - Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)false
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