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. Além do ZnO na forma de bulk, as superfícies, aplicadas a filmes finos, e nanoestruturas de ZnO também estão sendo amplamente estudadas e empregadas em dispositivos eletrônicos em geral.Apesar dos estudos experimentais realizados, ainda se mantém a necessidade de um estudo teórico mais aprofundado, em especial, das nanoestruturas de ZnO, tanto das propriedades estruturais, como propriedades eletrônicas. No presente projeto, foi desenvolvido um estudo detalhado das propriedades estruturais e eletrônicas, tanto do ZnO bulk, superfícies e nanotubos, com interface ZnO/GaN, dopagens (Manganês e Alumínio), variação das constantes elásticas e piezoelétricas em função da pressão e, de adsorção de NH3 e CO em nanotubos de ZnO single-walled.Porém, apesar das análises já realizadas durante o projeto, uma análise em especial seria de grande contribuição para este projeto: a análise topológica. A quantum theory in molecules - QTAIM, foi desenvolvida pelo Professor Richard Bader, que proporciona a análise da densidade eletrônica ao longo da ligação, núcleo, anel e cages, onde estão localizados os pontos críticos (CP).Apesar de trabalhos relatarem as análises topológicas, a maioria aborda o estudo de moléculas e poucos trabalhos realizados para sistemas cristalinos, em especial, para o ZnO. Por este motivo, este projeto visa o estudo detalhado das análises topológicas para as os nanotubos single-walled de ZnO com adsorção de NH3 e CO, assim como para as estruturas com interfaces, com a finalidade de realizar um aprofundamento no comportamento das ligações e distribuição eletrônica do material. Ao final deste estudo, artigos serão elaborados com o intuito de contribuir cientificamente com as análises QTAIM para estruturas cristalinas em estado sólido. (AU)