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Estudo ab-initio das propriedades estruturais, eletrônicas, e ópticas de heteroestruturas de van der Waals

Processo: 17/09077-7
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Doutorado
Vigência (Início): 01 de fevereiro de 2018
Vigência (Término): 28 de fevereiro de 2021
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
Pesquisador responsável:Juarez Lopes Ferreira da Silva
Beneficiário:Rafael Besse
Instituição-sede: Instituto de Química de São Carlos (IQSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
Bolsa(s) vinculada(s):19/09276-5 - Design Ab Initio de Heteroestruturas de van der Waals, BE.EP.DR
Assunto(s):Materiais   Calcogeneto   Heteroestruturas   Teoria do funcional da densidade

Resumo

Nos últimos 15 anos, a comunidade científica realizou avanços significativos no estudo de materiais bidimensionais (2D). Em particular, grandes investimentos foram realizados no estudo do grafeno, o qual pode ser considerado um dos maiores avanços em Ciência de materiais por se tratar de um material 2D com espessura atômica. Apesar das aplicações tecnológicas envolvendo grafeno serem atualmente limitadas, existem grandes expectativas para o futuro, envolvendo vários materiais 2D além do grafeno. Ou seja, o amplo empenho da comunidade científica no entendimento de várias propriedades do grafeno resultou no interesse em uma nova classe de materiais 2D que possui vocação para aplicações em nanoeletrônica. Nos últimos anos, o estudo de calcogenetos 2D tem despertado grande interesse e revelado um imenso potencial para aplicações, devido à grande variabilidade das propriedades físicas e químicas por efeito de alterações em sua composição química. Em virtude da grande quantidade de calcogenetos 2D, é de grande interesse o estudo de heteroestruturas de van der Waals, as quais combinam diferentes materiais empilhando camadas 2D ligadas pela fraca interação de van der Waals, e possuem um amplo potencial de aplicações. Apesar de vários estudos experimentais recentes, o entendimento atomístico da formação e propriedades de heteroestruturas de van der Waals é ainda bastante limitado, principalmente, devido à natureza fraca da interação entre as camadas, a qual pode afetar a orientação das camadas e possíveis reconstruções das mesmas. Neste projeto de doutorado, temos o objetivo de realizar um estudo ab-initio, com base na teoria do funcional da densidade, da formação e propriedades de heteroestruturas de van der Waals, utilizando principalmente compostos calcogenetos. Os principais objetivos são: (i) estudo das propriedades estruturais, eletrônicas e ópticas de sólidos cristalinos em camadas que originam materiais 2D, ou seja, basicamente será um estudo amplo para identificar materiais 2D com potencial de aplicações para dispositivos nanoeletrônicos; (ii) estudo dos mecanismos que determinam a formação e estabilidade de heteroestruturas de van der Waals e suas propriedades estruturais, eletrônicas, e ópticas utilizando os compostos selecionados na primeira etapa; (iii) estudo dos efeitos de suporte nas propriedades estruturais, eletrônicas, e ópticas em heteroestruturas de van der Waals; (iv) estudo de propriedades de transporte eletrônico em heteroestruturas de van der Waals. (AU)

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Publicações científicas (9)
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
CATURELLO, NAIDEL A. M. S.; BESSE, RAFAEL; SILVEIRA, JULIAN F. R. V.; LIMA, MATHEUS P.; DA SILVA, JUAREZ L. F.. First-principles insights into the role of edges in the binding mechanisms of Au-4 clusters on MoSe2 nanoflakes. PHYSICA E-LOW-DIMENSIONAL SYSTEMS & NANOSTRUCTURES, v. 126, . (17/09077-7, 17/11631-2, 18/21401-7)
BASTOS, CARLOS M. O.; BESSE, RAFAEL; DA SILVA, JUAREZ L. F.; SIPAHI, GUILHERME M.. Ab initio investigation of structural stability and exfoliation energies in transition metal dichalcogenides based on Ti-, V-, and Mo-group elements. PHYSICAL REVIEW MATERIALS, v. 3, n. 4, . (17/09077-7, 17/11631-2)
CATURELLO, NAIDEL A. M. S.; BESSE, RAFAEL; DA SILVA, AUGUSTO C. H.; GUEDES-SOBRINHO, DIEGO; LIMA, MATHEUS P.; DA SILVA, JUAREZ L. F.. Ab Initio Investigation of Atomistic Insights into the Nanoflake Formation of Transition-Metal Dichalcogenides: The Examples of MoS2, MoSe2, and MoTe2. Journal of Physical Chemistry C, v. 122, n. 47, p. 27059-27069, . (17/09077-7, 17/11631-2)
OZORIO, MAILDE S.; SRIKANTH, MALLADI; BESSE, RAFAEL; DA SILVA, JUAREZ L. F.. The role of the A-cations in the polymorphic stability and optoelectronic properties of lead-free ASnI(3) perovskites. Physical Chemistry Chemical Physics, v. 23, n. 3, p. 2286-2297, . (17/11631-2, 18/16801-6, 17/09077-7, 18/21401-7)
BESSE, RAFAEL; SILVEIRA, V, JULIAN F. R.; JIANG, ZEYU; WEST, DAMIEN; ZHANG, SHENGBAI; DA SILVA, JUAREZ L. F.. Beyond the Anderson rule: importance of interfacial dipole and hybridization in van der Waals heterostructures. 2D MATERIALS, v. 8, n. 4, . (19/09276-5, 17/09077-7, 17/11631-2, 18/21401-7)
SILVEIRA, V, JULIAN F. R.; BESSE, RAFAEL; DA SILVA, JUAREZ L. F.. Stacking Order Effects on the Electronic and Optical Properties of Graphene/Transition Metal Dichalcogenide Van der Waals Heterostructures. ACS APPLIED ELECTRONIC MATERIALS, v. 3, n. 4, p. 1671-1680, . (17/09077-7, 18/21401-7, 17/11631-2)
DA SILVA, AUGUSTO C. H.; CATURELLO, NAIDEL A. M. S.; BESSE, RAFAEL; LIMA, MATHEUS P.; DA SILVA, JUAREZ L. F.. Edge, size, and shape effects on WS2, WSe2, and WTe2 nanoflake stability: design principles from an ab initio investigation. Physical Chemistry Chemical Physics, v. 21, n. 41, p. 23076-23084, . (17/09077-7, 17/11631-2)
BESSE, RAFAEL; CATURELLO, NAIDEL A. M. S.; BASTOS, CARLOS M. O.; GUEDES-SOBRINHO, DIEGO; LIMA, MATHEUS P.; SIPAHI, GUILHERME M.; DA SILVA, JUAREZ L. F.. Size-Induced Phase Evolution of MoSe2 Nanoflakes Revealed by Density Functional Theory. Journal of Physical Chemistry C, v. 122, n. 35, p. 20483-20488, . (17/09077-7, 13/15112-9, 17/11631-2)
BESSE, RAFAEL; LIMA, MATHEUS P.; DA SILVA, JUAREZ L. F.. First-Principles Exploration of Two-Dimensional Transition Metal Dichalcogenides Based on Fe, Co, Ni, and Cu Groups and Their van der Waals Heterostructures. ACS APPLIED ENERGY MATERIALS, v. 2, n. 12, p. 8491-8501, . (17/09077-7, 17/11631-2)
Publicações acadêmicas
(Referências obtidas automaticamente das Instituições de Ensino e Pesquisa do Estado de São Paulo)
BESSE, Rafael. Estudo ab initio das propriedades estruturais, energéticas e eletrônicas de dicalcogenetos de metais de transição bidimensionais. 2021. Tese de Doutorado - Universidade de São Paulo (USP). Instituto de Física de São Carlos (IFSC/BT) São Carlos.

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