Modelagem quântica aliada a experimentos para desvendar a influência dos defeitos de interface sobre os mecanismos de condução em semicondutores de CeO2 dopado com vanádio

• Processo: 24/20227-4
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Pesquisador Visitante - Internacional
• Data de Início da vigência: 03 de fevereiro de 2025
• Data de Término da vigência: 02 de fevereiro de 2026
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
• Pesquisador responsável: Julio Ricardo Sambrano
• Beneficiário: Julio Ricardo Sambrano
• Pesquisador visitante: Miguel Adolfo Ponce
• Instituição do Pesquisador Visitante: Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET), Argentina
• Instituição Sede: Faculdade de Ciências (FC). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Bauru. Bauru , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 13/07296-2 - CDMF - Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais, AP.CEPID
• Assunto(s): Teoria do funcional da densidade Monóxido de carbono Nanopartículas Óxido de cério Óxidos semicondutores
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Dft | Gases Tóxicos | monóxido de carbono | Nanopartículas | Óxido de Cério | óxidos semicondutores | Modelagem e Simulação Computacional

Resumo

O presente projeto consiste em estudar as propriedades eletrônicas, estruturais e sensoras de matrizes à base de óxidos de cério (CeO2) dopadas com vanádio (V). Para isso, propõe-se desenvolver atividades de pesquisa combinando a modelagem e simulação computacional e técnicas experimentais. O objetivo principal é investigar a influência de diferentes tipos de defeitos em escala atômica nas propriedades ópticas, eletrônicas e estruturais de CeO2 puro e dopado com diferentes concentrações de V. Também será avaliada a dependência das propriedades de nanopartículas, sintetizadas via síntese solvotérmica assistida por micro-ondas em função de sua morfologia. Os sistemas propostos serão investigados prioritariamente quanto à detecção de gases tóxicos, tais como CO. Por outro lado, para estudar a estrutura de defeitos das amostras sintetizadas, a técnica de Espectroscopia de Aniquilação de Pósitrons (PALS) será utilizada em conjunto com Espectroscopia de Fotoelétrons Excitados por Raios-X (XPS), Espectroscopia de Ressonância Paramagnética Eletrônica (EPR) e Espectroscopia de Impedância Complexa (CIS) poderão fornecer informações essenciais sobre a estrutura de defeitos e mecanismos de condução das nanoestruturas sintetizadas. Filmes sensores serão preparados a partir das amostras sintetizadas e depositadas sobre substratos de alumina revestidos com trilhas interdigitais condutoras. O desempenho dos filmes sensores com relação à sua sensibilidade, tempo de resposta e recuperação, seletividade e temperatura de trabalho será avaliado frente a monóxido de carbono, com temperatura e atmosferas controladas. Os resultados experimentais serão analisados e suas interpretações serão avaliadas e confrontadas com resultados obtidos por intermédio de modelos teóricos baseados nas simulações via teoria do funcional da densidade, em particular, demonstrando a detecção de CO. As simulações serão executadas para determinar as propriedades eletrônicas estruturais de cada face das nanopartículas obtidas em diferentes parâmetros e/ou métodos de síntese. (AU)