Estudo computacional do óxido de zinco puro e dopado com metais de transição: bulk, superfícies, interfaces e nanotubos

Resumo

O Óxido de Zinco (ZnO) vem se mostrando um material muito promissor para aplicação em diversos dispositivos eletrônicos como, por exemplo em catálise, sensores químicos, células solares, na síntese de metanol, fotocatálise, diodos de emissão de luz UV, diodos a laser e microssensores. Há muitos relatos na literatura de sínteses de nanopartículas e que tem apresentado diferentes propriedades, sendo encontrado nas mais distintas formas, tais como, nanobas¬tões, nanofios, nanotubos, nanodiscos e nanoesferas. Por este motivo, estão abertas as possibilidades de novas linhas de aplicação destes materiais. Entre estas, a fabricação de TCOs (filmes finos transparentes), ânodos de baterias, dispositivos fotoeletroquímicos, fotovoltaicos e fotodetectores. Além disso, o ZnO apresenta alta estabilidade química e pode ser obtido em larga escala sobre uma grande variedade de substratos por meio de diversas técnicas de deposição, tais como evaporação por feixe de elétrons, pulverização catódica e ablação a laser. O ZnO apresenta uma estrutura cristalina hexagonal do tipo wurtzita a temperatura e pressão ambientes, porém, duas outras estruturas são possíveis para este composto, sendo ambas cúbicas, uma do tipo rocksalt e outra zinco-blenda. Sendo que, sob altas pressões, é possível obter a estrutura rocksalt a partir da wurtzita. Há relatos de muitos trabalhos na literatura sobre compostos de ZnO, tanto do material puro como com dopagens, interfaces, nanotubos; sempre visando a melhoria e otimização da aplicação do ZnO, em geral, como dispositivos eletrônicos. Atualmente, um material é estudado além de sua síntese, há também uma preocupação crescente com o custo de produção e sua eficiência, neste caso, eficiência eletrônica. Assim, há um crescente interesse na aplicação da química computacional para se realizar estudos que apontam a melhor maneira de aperfeiçoar o material para uma determinada aplicação, porém, ainda são poucos os trabalhos teóricos existentes na literatura, principalmente com relação ao ZnO. Por este motivo, este projeto visa o estudo detalhado das propriedades estruturais, eletrônicas e mecânicas do ZnO puro e dopado com metais de transição e interfaces de materiais de mesma estrutura, além da análise sistemática das superfícies e nanotubos, apontando as principais características decorrentes destas modificações. (AU)