Estudo computacional de monocamadas de C, Si, Ge e suas ligas binárias
Fecha
2022-12-12Primeiro membro da banca
Gündel, André
Segundo membro da banca
Oliveira, Artur Harres de
Terceiro membro da banca
Bordin, José Rafael
Quarto membro da banca
Piquini, Paulo Cesar
Metadatos
Mostrar el registro completo del ítemResumen
Utilizando a Teoria do Funcional da Densidade, realizamos cálculos de primeiros princípios para
estudar as propriedades geométricas e eletrônicas de monocamadas de elementos do grupo IV
da tabela periódica. O primeiro sistema estudado foi o de nanodomínios de carbono e silício
na monocamada de carbeto de silício (SiC). Encontramos que os nanodomínios em 2D-SiC
alteram suas propriedades eletrônicas, alterando assim seu gap de energia. Além disso, nestes
nanodomínios a adsorção de moléculas de H2 e O2 apresenta valores ótimos para armazenamento
de hidrogênio. Posteriormente, estudamos nanodomínios não hidrogenados em monocamadas de
SiC hidrogenado. Observamos que estes nanodomínios atuam como quantum dots (QD) e levam
o H-SiC a apresentar absorção óptica na região do visível. Além disso, dependendo da forma
geométrica do QD o sistema apresenta magnetização de 1 𝜇𝐵 para cada átomo desemparelhado.
Estudamos também monocamadas porosas na estrutura do grafenileno. Encontramos que o
grafenileno e as estruturas de SiC e GeC (na estrutura do grafenileno) apresentam um gap de
energia de 0,067 eV, 1,94 eV e 1,59 eV, respectivamente. Finalmente, analisamos a possibilidade
de utilizar estas estruturas porosas para o processo de reação de evolução de hidrogênio (HER),
após a quebra da molécula de H2O em seus componentes fundamentais (H e O). Para isso,
calculamos as energias livres de Gibbs obtidas após o um átomo de H ser adsorvido, sendo que o
melhor valor para energia livre (mais próximo de zero possível) é de 0,101 eV obtido para o Ge
(um valor próximo do sistema para HER considerado como o padrão, Pt). Para finalizarmos este
estudo, calculamos também a energia de adsorção de moléculas de H2 nestes materiais porosos,
os resultados mostram que as energias de adsorção estão dentro da faixa ótima considerada como
a ideal para a armazenagem de H. Com estes resultados esperamos elucidar possíveis aplicações
das nanoestruturas 2D estudadas.
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