Texto completo
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| Autor(es): |
Tiago Botari
Número total de Autores: 1
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| Tipo de documento: | Tese de Doutorado |
| Imprenta: | Campinas, SP. |
| Instituição: | Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de Física Gleb Wataghin |
| Data de defesa: | 2016-02-29 |
| Membros da banca: |
Douglas Soares Galvão;
Luiz Eduardo Moreira Carvalho de Oliveira;
Antonio Riul Júnior;
Ado Jorio de Vasconcelos;
José Arruda de Oliveira Freire
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| Orientador: | Douglas Soares Galvão |
| Resumo | |
Apresentamos três trabalhos distintos em materiais bidimensionais. Nossas investigações foram feitas utilizando os seguintes métodos computacionais: Density Functional Theory (DFT), Density Functional Tight-Binding (DFTB) e simulação por dinânica molecular clássica reativa. Nós dividimos essa tese em três partes: I. Propriedades Mecânicas e a Dinâmica de Fratura do Siliceno; II. Investigação do Mecanismo de Cura do Grafeno, e; III. Estabilidade Termodinâmica de Materiais de Nitreto de Carbono. Na primeira parte (I), investigamos as propriedades mecânicas e o padrão de fratura de membranas de siliceno através de simulações computacionais. O modelo estudado consiste de membranas suspensas do tipo armchair e zigzag, sendo as estruturas maiores com aproximadamente 1000 átomos. Inicialmente, investigamos a estrutura de energia mínima do siliceno usando os métodos DFT, DFTB e ReaxFF. Em seguida, investigamos o processo de estiramento das membranas utilizando dinâmica molecular com os métodos DFTB e ReaxFF. Então, a partir da dinâmica molecular, calculamos o módulo de Young, coeficiente de Poisson e o valor da deformação crítica na qual a fratura do material acontece, entre outras. Nós obtivemos que o módulo de Young é 10 vezes menor que o do grafeno em condições similares. Também, analisando o processo de fratura, observamos algumas reconstruções para as membranas armchair. Investigamos também questões como distribuição do stress, diminuição das ondulações fora do plano da estrutura, conhecida como buckling), e a dependência da fratura com a variação da temperatura. Na parte II, utilizando dinâmica molecular clássica reativa, investigamos o processo de cura do grafeno. Empregando um modelo computacional, simulamos as condições dos recentes experimentos de reconstrução de membranas defeituosas de grafeno, incluindo a dependência da temperatura e os efeitos de aquecimento devido às interações de um feixe de elétrons com o sistema. Nossos resultados mostram que para que o mecanismo de cura do grafeno seja iniciado é necessária a presença de um reservatório de átomos de carbono e energia disponível para esses átomos vencerem a barreira de energia das bordas do defeito. Obtivemos reconstruções perfeitas em duas condições: altas temperaturas ou com o uso da fonte de calor (para certas taxas de energia) quando o sistema é mandido em temperatura ambiente. Na parte III, nós investigamos diferentes fases dos materiais de nitreto de carbono: oligômeros, cristais moleculares, cristais poliméricos e estrutura tipo grafite. Nós realizamos cálculos usando DFT e outros métodos que vão além do DFT. Primeiramente, otimizamos todas as estruturas estudadas e então, investigamos a estabilidade termodinâmica e as propriedades eletrônicas. Nossos resultados mostram que a fase polimérica melon deve ser a fase obtida nas sínteses comumente reportadas na literatura. Entretanto, diferentes grupos de maneira equivocada têm identificado a fase g-heptazina como o material sintetizado. Também investigamos as propriedades eletrônicas para as fases melon e g-heptazina (AU) | |
| Processo FAPESP: | 12/12448-3 - Propriedades tribológicas do grafeno, nitreto de boro e siliceno: uma investigação por dinâmica molecular reativa |
| Beneficiário: | Tiago Botari |
| Modalidade de apoio: | Bolsas no Brasil - Doutorado |