Abordagens atomísticas e simulações de transporte estados excitados para novos materiais

Resumo

A proposta é investigar o uso de uma combinação de métodos atomísticos reativos, quânticos e clássicos no estudo das propriedades mecânicas, eletrônicas e topológicas de novos materiais nanoestruturados. Nos últimos anos, junto com meus colaboradores, tenho empregado um grande esforço no desenvolvimento e aplicação de duas metodologias atomísticas reativas, o potencial ReaxFF (potencial reativo parametrizado) e a aproximação DFTB (Tight Binding Density Functional Theory). Tais estudos foram realizados em parte com o apoio da Fapesp (Processos: 2013/09536-0, 2014/15521-9 e 2018/03961-5) e de outros órgãos de fomento, como CNPq (Processos: 308298/2014-4, 310369/2017-7 e 437034/2018-6) e Fundunesp (Fundação para o desenvolvimento da Unesp). Métodos reativos permitem descrever e prever comportamentos relativamente complexos em materiais novos e têm sido usados frequentemente em colaborações com grupos experimentais. Nestas colaborações é comum usar os métodos reativos para compreender, de modo pontual, propriedades mecânicas e eletrônicas dos materiais que têm origem na escala molecular ou nanoscópica. Porém, seria interessante complementar esta descrição com outras que permitam o estudo de propriedades dinâmicas dos materiais, ampliando a abrangência das investigações realizadas com meus colaboradores. Uma maneira de obter tal efeito é combinar de modo efetivo estas descrições com modelagens mais sofisticadas, que abordem estados excitados e/ou fenômenos de transporte quando estes forem relevantes. Atualmente existem poucos grupos no país que tenham capacidade técnica para tornar efetiva a combinação de descrições de fenômenos variados como comentado acima. Este quadro dificulta o surgimento de mais grupos nacionais, com liderança na área, que contribuam na proposição de novos materiais, ou combinações de materiais que sejam de fato inovadores. A presente proposta tem como um de seus objetivos contribuir para a melhoria deste quadro. Isto será realizado estudando os sistemas propostos em uma abordagem que combina as técnicas já utilizadas nas colaborações atuais com descrições de estados excitados e de fenômenos de transporte na construção de modelos e análises realizadas em conjunto com o grupo do Prof. Niehaus (que é o pesquisador anfitrião do projeto). A proposta é aplicar esta abordagem de duas maneiras: a primeira será investigar propriedades estruturais, eletrônicas e de transporte em materiais bi-dimensionais porosos, como o grafenileno e estruturas semelhantes. A segunda maneira será propondo e investigando possíveis nanodispositivos construídos utilizando tais materiais. (AU)