Estudo da estrutura eletrônica e atômica de grafeno nanoporoso funcionalizado via síntese química de superfícies

Resumo

Nanoestruturas complexas e funcionalizadas a base de grafeno, tais como nanofitas dopadas, nanoflocos e membranas porosas 2D vem sendo objeto de intensa investigação do ponto de vista das propriedades fundamentais e de aplicações. Uma particular dificuldade encontrada envolve os métodos de síntese existentes. Por exemplo, para dopagem do grafeno tem se utilizado inúmeros métodos de pós-tratamento, tais como difusão atômica, funcionalização química, sputtering, entre outros. Muitos destes métodos geram materiais com limitação no nível e tipo de dopagem, além de introduzir defeitos e estresse, os quais comprometem as propriedades mecânicas e eletrônicas do material. Outra possibilidade envolve crescer o material com a forma e tipo de dopagem pré-determinados por síntese química. Esta abordagem de crescimento baseada no conceito bottom-up é obtida pela Síntese Química Mediada por Superfícies (SQMS) onde precursores orgânicos atuam como blocos fundamentais de construção. A síntese química baseada na reação de Ullmann de precursores orgânicos halogenados, têm permitido obter de forma muito eficiente as mais variadas formas de grafeno (nanofitas, nanflocos, nanodots, chevrons, redes porosas, etc.) com controle atômico da dopagem por heteroátomos. Além do precursor orgânico adequado, o ordenamento depende fortemente do substrato. Neste projeto de doutorado, utilizaremos algumas moléculas previamente dopadas com nitrogênio, amina, e hidroxila, para gerar grafeno nonoporoso funcionalizado em sítios específicos e investigar suas propriedades eletrônicas, em particular a estrutura de banda. Utilizaremos substratos templates, como superfícies vicinais, que permitirão alinhar as nonofitas de grafeno, viabilizando caracterizações da estrutura de banda pela técnica Angle Resolved Photoemission Spectroscopy (ARPES) a serem realizadas no síncrotron. A síntese das amostras, bem como a caracterização atômica e química por microscopia e espectroscopia de tunelamento de elétrons (STM e STS), além de espectroscopia de fotoelétrons (XPS), serão realizadas no sistema de Física de superfícies presente em nosso laboratório. (AU)