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dc.creatorGrison, Tulio Gnoatto
dc.date.accessioned2024-06-18T11:50:21Z
dc.date.available2024-06-18T11:50:21Z
dc.date.issued2024-04-30
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/32055
dc.description.abstractAs the description of the forces present in physical systems improves, the weaker interactions become more relevant. Van der Waals (vdW) interactions are considered weak but far-reaching and are present in a wide range of phenomena, such as the adherence of amphibians to different surfaces, interactions between DNA molecules, and chemical reactions, among others. In addition, vdW interactions are involved in numerous fundamental processes for creating or improving technologies in different segments (e.g. gas sensors, drug transportation, optoelectronic devices). Many studies have shown that these interactions are relevant in describing interfaces between solid-liquid or solid-gas systems. On the other hand, they lack more general and precise theoretical descriptions. Density Functional Theory seeks to solve the many-electron problem by approximating the exchange and correlation functional. The existing functionals do not always reproduce the effects of vdW interactions, and there are many different ways of including them. In this study, we compare proposals for including the effects of vdW interactions in two systems containing anH2Omolecule interacting with monolayers of graphene or hexagonal boron nitride. We implemented the Grimme-D2 and Grimme-D3 corrections added to the PBE functional, and the vdW-DF functionals (by including or not the C09 exchange correction). We found that the corrections and vdW functionals had different effects on the systems studied, for example, to a greater or lesser extent, they decreased the distance and interaction energy compared to the PBE functional. Notable differences were found in the description of activation energies as a function of the different systems calculated for different corrections and functionals. In addition, we found a significant impact on the electronic properties of the systems. We conclude that the corrections evaluated here can significantly alter the results compared to the PBE functional. When including these approximations, one must be careful to ensure that the corrections or functionals reproduce the desired characteristics as accurately as possible.eng
dc.description.sponsorshipConselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPqpor
dc.languageporpor
dc.publisherUniversidade Federal de Santa Mariapor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/*
dc.subjectvan der Waalspor
dc.subjectÁguapor
dc.subjectTeoria do funcional da densidadepor
dc.subjectWatereng
dc.subjectDensity functional theoryeng
dc.titleExplorando correções de van der Waals na descrição teórica de interações de H2O com materiais bidimensionaispor
dc.title.alternativeExploring van der Waals corrections in the theoretical description of H2O interactions with two-dimensional materialseng
dc.typeDissertaçãopor
dc.description.resumoA medida em que a descrição das forças presentes nos sistemas físicos é melhorada, as interações mais fracas, antes menos significativas, passam a ter maior relevância. As interações de van der Waals (vdW) são interações consideradas fracas, mas de longo alcance, e estão presentes em uma variada gama de fenômenos como aderência de anfíbios em diferentes superfícies, interações entre moléculas de DNA, reações químicas, entre outras. Além disso, as interações de vdW participam de inúmeros processos fundamentais para a criação ou aprimoramento de tecnologias em diferentes segmentos (e.g., sensores de gás, transporte de fármacos, dispositivos optoeletrônicos). Muitos estudos tem demonstrado que essas interações são relevantes na descrição de interfaces entre sistemas sólido-líquido ou sólido-gás, onde já existem aplicações, ainda que as interações de vdW careçam de descrições teóricas mais gerais e precisas. A Teoria do Funcional da Densidade busca resolver o problema de muitos elétrons aproximando o funcional de troca e correlação. Os funcionais existentes nem sempre reproduzem os efeitos das interações de vdW, além de não haver uma única forma de incluí-los. Neste estudo, comparamos diferentes propostas para incluir os efeitos das interações de vdW em dois sistemas diferentes contendo uma molécula de H2O interagindo com monocamadas de grafeno ou de nitreto de boro hexagonal (hBN). Aplicamos as correções Grimme-D2 e Grimme-D3 adicionadas ao funcional PBE, e os funcionais vdW-DF, com e sem a inclusão da correção de troca C09. Verificamos que as correções e funcionais de vdW apresentam diferentes efeitos nos sistemas estudados como, por exemplo, em maior ou menor magnitude, diminuíram a distância e a energia de interação com a monocamada em comparação com o funcional PBE. Diferenças notáveis foram encontradas na descrição das energias de ativação em função dos diferentes sistemas calculados para diferentes correções e funcionais. Além disso, encontramos um impacto significativo na descrição de propriedades eletrônicas relativas a interação de uma molécula de água e superfícies de grafeno e hBN. Concluímos que as correções avaliadas podem alterar significativamente os resultados em comparação com o funcional PBE. Ao incluirmos essas aproximações, devemos tomar cuidado para garantir que as correções ou funcionais reproduzam as características desejadas com o maior grau de acurácia possível.por
dc.contributor.advisor1Köhler, Mateus Henrique
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5754140057757003por
dc.contributor.advisor-co1Vargas, Douglas Willian Duarte de
dc.contributor.referee1Piquini, Paulo Cesar
dc.contributor.referee2Piotrowski, Maurício Jeomar
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/1069086529393076por
dc.publisher.countryBrasilpor
dc.publisher.departmentFísicapor
dc.publisher.initialsUFSMpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Físicapor
dc.subject.cnpqCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICApor
dc.publisher.unidadeCentro de Ciências Naturais e Exataspor


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