Estudo de estabilidade de estruturas BxCyNz e borofenoβ12
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2022 |
Tipo de documento: | Tese |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB |
Texto Completo: | https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/26012 |
Resumo: | The investigation of the properties of nanomaterials is essential for the application of such materials. In this study, two types of two-dimensional nanostructures were analyzed: BxCyNz structures and boropheneβ12. In this analysis, first principles calculations were used, through the Density Functional Theory (DFT), implemented by the SIESTA code. In the study of the BxCyNz structures, a comparative analysis was carried out between BCN2 and BC2N structures with geometries varying between hexagonal and 4-8, varying the type of environment between boron-rich and nitrogen-rich environments, simulating different synthesis environments. In the study of boropheneβ12, a fluorine or hydrogen adsorption process was carried out in the proportion of one atom per unit cell, varying the adsorption site. Both studies analyzed the stability of the structures according to the calculation of formation energy and their respective electronic structures. We found in the study of BxCyNz structures that the BCN2 structures within the 4-8 geometry have significantly higher gap values than the hexagonal BCN2 structures, while presenting similar stability values. The results of the analysis of the boropheneβ12 phase showed that the borophene sheets might exhibit a small gap opening depending on the adsorption site and the adsorbed element. All borophene structures calculated showed a high amount of plane perpendicular deformation (buckling) due to binding to the adsorbed atom. Despite the buckling, a relevant impact on the stability of the structures was not observed, evidencing the flexibility of borophene in terms of hybridization variations. |
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Estudo de estabilidade de estruturas BxCyNz e borofenoβ12FísicaDFTBxCyNzBorofenoEnergia de formaçãoEstrutura eletrônicaPhysicsBoropheneFormation energyElectronic structureCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICAThe investigation of the properties of nanomaterials is essential for the application of such materials. In this study, two types of two-dimensional nanostructures were analyzed: BxCyNz structures and boropheneβ12. In this analysis, first principles calculations were used, through the Density Functional Theory (DFT), implemented by the SIESTA code. In the study of the BxCyNz structures, a comparative analysis was carried out between BCN2 and BC2N structures with geometries varying between hexagonal and 4-8, varying the type of environment between boron-rich and nitrogen-rich environments, simulating different synthesis environments. In the study of boropheneβ12, a fluorine or hydrogen adsorption process was carried out in the proportion of one atom per unit cell, varying the adsorption site. Both studies analyzed the stability of the structures according to the calculation of formation energy and their respective electronic structures. We found in the study of BxCyNz structures that the BCN2 structures within the 4-8 geometry have significantly higher gap values than the hexagonal BCN2 structures, while presenting similar stability values. The results of the analysis of the boropheneβ12 phase showed that the borophene sheets might exhibit a small gap opening depending on the adsorption site and the adsorbed element. All borophene structures calculated showed a high amount of plane perpendicular deformation (buckling) due to binding to the adsorbed atom. Despite the buckling, a relevant impact on the stability of the structures was not observed, evidencing the flexibility of borophene in terms of hybridization variations.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESA investigação das propriedades dos nanomateriais é imprescindível para a aplicação de tais materiais. Neste estudo foram analisados dois tipos de nanoestruturas bidimensionais: estruturas BxCyNz e o borofenoβ12. Nesta análise foram utilizados cálculos de primeiros princípios, através da Teoria do Funcional da Densidade (DFT), implementado pelo código SIESTA. No estudo das estruras BxCyNz foi feito uma análise comparativa entre estruturas BCN2 e BC2N com geometrias variando entre hexagonal e 4-8, variando o tipo de ambiente entre rico em boro e rico em nitrogênio, simulando diferentes ambientes de síntese. No estudo do borofenoβ12, foi realizado um processo de adsorção de flúor ou de hidrogênio na proporção de um átomo por célula unitária, variando o sítio de adsorção. Ambos os estudos analisaram a estabilidade das estruturas de acordo com o cálculo de energia de formação e as suas respectivas estruturas eletrônicas. Constatamos no estudo de estruturas BxCyNz que as estruturas BCN2 em geometria 4-8 possuem valores de gap significativamente maiores que as estruturas BCN2 hexagonais, enquanto apresentam valores de estabilidade similares. Os resultados da análise da fase β12 do borofeno mostraram que as folhas de borofeno exibem a abertura de um pequeno gap a depender do sítio de adsorção e do elemento adsorvido. Todas as estruturas de borofeno calculadas apresentaram uma elevada quantidade de deformação perpendicular ao plano (buckling) devido à ligação ao átomo adsorvido. Apesar do buckling, não foi observado um impacto relevante na estabilidade das estruturas, evidenciando a flexibilidade do borofeno quanto às variações de hibridização.Universidade Federal da ParaíbaBrasilFísicaPrograma de Pós-Graduação em FísicaUFPBAzevedo, Sérgio André Fonteshttp://lattes.cnpq.br/2195090548621158Miranda, Yoshiyuki Sugawara2023-01-26T14:58:10Z2022-05-042023-01-26T14:58:10Z2022-03-25info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesishttps://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/26012porAttribution-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPBinstname:Universidade Federal da Paraíba (UFPB)instacron:UFPB2023-05-22T16:54:40Zoai:repositorio.ufpb.br:123456789/26012Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufpb.br/PUBhttp://tede.biblioteca.ufpb.br:8080/oai/requestdiretoria@ufpb.br|| diretoria@ufpb.bropendoar:2023-05-22T16:54:40Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB - Universidade Federal da Paraíba (UFPB)false |
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The investigation of the properties of nanomaterials is essential for the application of such materials. In this study, two types of two-dimensional nanostructures were analyzed: BxCyNz structures and boropheneβ12. In this analysis, first principles calculations were used, through the Density Functional Theory (DFT), implemented by the SIESTA code. In the study of the BxCyNz structures, a comparative analysis was carried out between BCN2 and BC2N structures with geometries varying between hexagonal and 4-8, varying the type of environment between boron-rich and nitrogen-rich environments, simulating different synthesis environments. In the study of boropheneβ12, a fluorine or hydrogen adsorption process was carried out in the proportion of one atom per unit cell, varying the adsorption site. Both studies analyzed the stability of the structures according to the calculation of formation energy and their respective electronic structures. We found in the study of BxCyNz structures that the BCN2 structures within the 4-8 geometry have significantly higher gap values than the hexagonal BCN2 structures, while presenting similar stability values. The results of the analysis of the boropheneβ12 phase showed that the borophene sheets might exhibit a small gap opening depending on the adsorption site and the adsorbed element. All borophene structures calculated showed a high amount of plane perpendicular deformation (buckling) due to binding to the adsorbed atom. Despite the buckling, a relevant impact on the stability of the structures was not observed, evidencing the flexibility of borophene in terms of hybridization variations. |
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