Propriedades mecânicas, eletrônicas e estruturais de novos materiais 2D.

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Pinto, Alysson Alves
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFOP
Texto Completo: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/12515
Resumo: Programa de Pós-Graduação em Ciências – Física de Materiais. Departamento de Física, Instituto de Ciências Exatas e Biológicas, Universidade Federal de Ouro Preto.
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spelling Pinto, Alysson AlvesMatos, Matheus Josué de SouzaBatista, Ronaldo Junio CamposSouza, Thonimar Vieira de AlencarChacham, HelioMatos, Matheus Josué de SouzaMazzoni, Mário Sérgio de Carvalho2020-07-27T14:47:11Z2020-07-27T14:47:11Z2019PINTO, Alysson Alves. Propriedades mecânicas, eletrônicas e estruturais de novos materiais 2D. 2019. 94 f. Dissertação (Mestrado em Ciências – Física de Materiais) – Instituto de Ciências Exatas e Biológicas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2019.http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/12515Programa de Pós-Graduação em Ciências – Física de Materiais. Departamento de Física, Instituto de Ciências Exatas e Biológicas, Universidade Federal de Ouro Preto.Nos últimos anos, uma ampla gama de trabalhos experimentais e teóricos em nanoestruturas bidimensionais (2D) proporcionou uma melhor compreensão das formidáveis propriedades eletrônicas, ópticas e mecânicas dessa classe emergente de materiais. No presente trabalho, modificações das propriedades eletrônicas e estruturais das heteroestruturas grafeno/h-BN, diamondol e bonitrol induzidas por tensão foram investigadas através de cálculos ab initio. Utilizando o formalismo da Teoria do Funcional da Densidade implementada no código SIESTA [1], com o cálculo da relação tensão versus deformação em diferentes direções, verificamos que estes novos materiais possuem módulos de Young maiores que os do grafeno e do h-BN. Além disso, a deformação intrínseca (εint) e a tensão intrínseca (σint) foram determinados a partir do valor máximo de σ. Descobrimos que as heteroestruturas de grafeno/h-BN possuem o maior σint. O valor encontrado para a armchair (zigzag) foi de 52,4 N/m (52,6 N/m). Para o diamondol e o bonitrol, encontramos 42 N/m e 35 N/m na direção zigzag e 37 N/m e 32,5 N/m na direção armchair, respectivamente. Para heteroestruturas de grafeno/h-BN, temos uma força intrínseca quase 65% maior que o grafeno na direção armchair e cerca de 17% maior na direção zigzag. Outra questão interessante diz respeito às mudanças na estrutura de bandas eletrônicas desses novos materiais. Descobrimos que é possível modular o gap de energia de apenas uma componente de spin no caso do diamondol, enquanto a outra componente de spin permanece quase inalterada. Para os outros novos materiais - bonitrol e heteroestruturas grafeno/h-BN - encontramos pequenas alterações na estrutura eletrônica, sem alterações no comportamento condutivo. No entanto, é possível observar mudanças nos níveis de energia em suas faixas de condução. Estes efeitos podem ter uma forte influência nas modulações de propriedades para aplicações tecnológicas e ajudar a esclarecer a física de novos materiais sob deformações mecânicas.In recent years, a wide range of experimental and theoretical works in 2-dimensional (2D) nanostructures has provided a better understanding of the formidable electronic, optical and mechanical properties of this emerging class of materials. In the present work, modifications of the electronic and structural properties of graphene/h-BN heterostructures, diamondene and bonitrol [2–4] induced by stress were investigated via ab initio calculations. Using the formalism of the Density Functional Theory implemented in the SIESTA code [1], with the calculation of strain-stress relationship at different directions, we found that these novel materials have Young’s moduli greater than those of graphene and h-BN. In addition, intrinsic strain (εint) and intrinsic strength (σint) were determined from the maximum value of σ. We found that graphene/h-BN heterostructures has the largest σint. The value found in the armchair (zigzag) was 52,4 N/m (52,6 N/m). For diamondol and bonitrol we found 42 N/m and 35 N/m in the zigzag direction and 37 N/m and 32,5 N/m in the armchair direction. For graphene/h-BN heterostructures we have an intrinsic strength of almost 65% larger than graphene in the armchair direction and 17% in the zigzag direction. Another interesting issue concerns changes in the electronic structure of these new materials. We found that it is possible to modulate the energy gap of only one spin component in the diamondol case, while the other spin component remains unchanged. For the other new materials - bonitrol and graphene/h-BN heterostructures - we found small changes in the electronic structure, without changes in the conductive behavior. However, it is possible to observe changes in the energy levels in their conduction bands. These effects may have a strong influence on property modulations for electronic device applications and help to shed light on the physics of novel materials under mechanical deformations.Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo(a) autor(a) em 29/07/2019 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.info:eu-repo/semantics/openAccessTeoria do Funcional da DensidadeGrafenoNitreto de boroPropriedades mecânicas, eletrônicas e estruturais de novos materiais 2D.info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisporreponame:Repositório Institucional da UFOPinstname:Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP)instacron:UFOPLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-8924http://www.repositorio.ufop.br/bitstream/123456789/12515/5/license.txt62604f8d955274beb56c80ce1ee5dcaeMD55CC-LICENSElicense_urllicense_urltext/plain; charset=utf-849http://www.repositorio.ufop.br/bitstream/123456789/12515/2/license_url4afdbb8c545fd630ea7db775da747b2fMD52license_textlicense_texttext/html; charset=utf-80http://www.repositorio.ufop.br/bitstream/123456789/12515/3/license_textd41d8cd98f00b204e9800998ecf8427eMD53license_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-80http://www.repositorio.ufop.br/bitstream/123456789/12515/4/license_rdfd41d8cd98f00b204e9800998ecf8427eMD54ORIGINALDISSERTAÇÃO_PropiedadesMecânicasEletrônicas.pdfDISSERTAÇÃO_PropiedadesMecânicasEletrônicas.pdfapplication/pdf11976758http://www.repositorio.ufop.br/bitstream/123456789/12515/1/DISSERTA%c3%87%c3%83O_PropiedadesMec%c3%a2nicasEletr%c3%b4nicas.pdf4891985a9f06fc3c57ca69417f198c34MD51123456789/125152020-07-27 10:47:11.66oai:localhost:123456789/12515RGVjbGFyYcOnw6NvIGRlIGRpc3RyaWJ1acOnw6NvIG7Do28tZXhjbHVzaXZhCgpPIHJlZmVyaWRvIGF1dG9yOgoKYSlEZWNsYXJhIHF1ZSBvIGRvY3VtZW50byBlbnRyZWd1ZSDDqSBzZXUgdHJhYmFsaG8gb3JpZ2luYWwgZSBxdWUgZGV0w6ltIG8gZGlyZWl0byBkZSBjb25jZWRlciBvcyBkaXJlaXRvcyBjb250aWRvcyBuZXN0YSBsaWNlbsOnYS4gRGVjbGFyYSB0YW1iw6ltIHF1ZSBhIGVudHJlZ2EgZG8gZG9jdW1lbnRvIG7Do28gaW5mcmluZ2UsIHRhbnRvIHF1YW50byBsaGUgw6kgcG9zc8OtdmVsIHNhYmVyLCBvcyBkaXJlaXRvcyBkZSBxdWFscXVlciBwZXNzb2Egb3UgZW50aWRhZGUuCgpiKVNlIG8gZG9jdW1lbnRvIGVudHJlZ3VlIGNvbnTDqW0gbWF0ZXJpYWwgZG8gcXVhbCBuw6NvIGRldMOpbSBvcyBkaXJlaXRvcyBkZSBhdXRvciwgZGVjbGFyYSBxdWUgb2J0ZXZlIGF1dG9yaXphw6fDo28gZG8gZGV0ZW50b3IgZG9zIGRpcmVpdG9zIGRlIGF1dG9yIHBhcmEgY29uY2VkZXIgw6AgVW5pdmVyc2lkYWRlIEZlZGVyYWwgZGUgT3VybyBQcmV0by9VRk9QIG9zIGRpcmVpdG9zIHJlcXVlcmlkb3MgcG9yIGVzdGEgbGljZW7Dp2EgZSBxdWUgZXNzZSBtYXRlcmlhbCwgY3Vqb3MgZGlyZWl0b3Mgc8OjbyBkZSB0ZXJjZWlyb3MsIGVzdMOhIGNsYXJhbWVudGUgaWRlbnRpZmljYWRvIGUgcmVjb25oZWNpZG8gbm8gdGV4dG8gb3UgY29udGXDumRvcyBkbyBkb2N1bWVudG8gZW50cmVndWUuCgpjKVNlIG8gZG9jdW1lbnRvIGVudHJlZ3VlIMOpIGJhc2VhZG8gZW0gdHJhYmFsaG8gZmluYW5jaWFkbyBvdSBhcG9pYWRvIHBvciBvdXRyYSBpbnN0aXR1acOnw6NvIHF1ZSBuw6NvIGEgVUZPUCwgZGVjbGFyYSBxdWUgY3VtcHJpdSBxdWFpc3F1ZXIgb2JyaWdhw6fDtWVzIGV4aWdpZGFzIHBlbG8gY29udHJhdG8gb3UgYWNvcmRvLgoKRepositório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.ufop.br/oai/requestrepositorio@ufop.edu.bropendoar:32332020-07-27T14:47:11Repositório Institucional da UFOP - Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP)false
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