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dc.creatorKremer, Luiz Felipe
dc.date.accessioned2023-01-24T14:12:40Z
dc.date.available2023-01-24T14:12:40Z
dc.date.issued2022-12-12
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/27655
dc.description.abstractWhitin the framework of the density funcional theory, we performed first principles calculations on the main properties (geometry and electronic) of group IV monolayers. The first studied system was the presence of carbon and silicon nanodomains in a monolayer of silicon carbide (SiC). We found that nanodomains alter the electronic properties of the SiC monolayer, changing its energy gap. Moreover, in the presence of nanodomains, the energy adsorption of H2 and O2 is in the range of the optimal values for hydrogen storage. Next, we studied non hidrogenated 2D nanodomains in a hidrogenated SiC monolayer (H-SiC). These nanodomains act as quantum dots (QD) and lead the H-SiC to present optical absorption in the visible reagion. In addition, depending of the geometry of the QD, the system can present a magnetization of 1 𝜇𝐵 for each unpared atom. Finaly, we studied porous monolayers in the graphenylene symmetry. We found that the graphenylene and SiC and GeC (in the graphenylene symmetry) present energy gaps of 0.067 eV, 1.94 eV and 1.59 eV, respectively. Moreover, we analized the possibility to use these structures for hydrogen evolution reaction (HER), to do this we calculated the free Gibbs adsorption energies of the structures with adsorbed hydrogen atom. We found that the Ge present the best value with 0.101 eV, being comparable to Pt (the standard material for HER). Also, we calculated the adsorption energy of the H2 molecule. The results show that the adsorption energies are in the optimal region for hydrogen storage. These results can be used to elucidate the possible applications of the studied nanostructures.eng
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.subjectDFTpor
dc.subjectNanoestruturaspor
dc.subjectHERpor
dc.subjectEnergia renovávelpor
dc.subjectNanostructureseng
dc.subjectRenewable energyeng
dc.titleEstudo computacional de monocamadas de C, Si, Ge e suas ligas bináriaspor
dc.title.alternativeComputational study of monolayered C, Si, Ge and its binary alloyseng
dc.typeTesepor
dc.description.resumoUtilizando 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.por
dc.contributor.advisor1Baierle, Rogério José
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7565203547830128por
dc.contributor.referee1Gündel, André
dc.contributor.referee2Oliveira, Artur Harres de
dc.contributor.referee3Bordin, José Rafael
dc.contributor.referee4Piquini, Paulo Cesar
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/8561495065249228por
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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