A eletrônica molecular vem sendo investigada intensivamente por mais de vinte anos. Nesse sentido, as pesquisas científicas estão sendo focadas na busca de estruturas que possam ser utilizadas na construção de dispositivos em escalas nanométricas, que possam substituir a tecnologia tradicional do silício. O objetivo principal deste trabalho foi explorar as propriedades físicas de sistemas a base de grafano, um dos mais promissores materiais para serem usados como nanodispositivos. Para isso, foi realizada uma investigação teórica, baseada em cálculos de primeiros princípios, das propriedades estruturais e eletrônicas do grafeno numa forma pura ou com defeitos intrínsecos e extrinsecos. O primeiro grupo de estruturas investigadas foi o grafeno e grafano como nanofolhas constituídas por elementos do grupo IV da tabela periódica (C, SiC, Si, Ge e Sn). Também foram analisadas as mudanças nas propriedades eletrônicas do grafano do grupo IV com a substituição dos átomos de hidrogênio por flúor. A segunda parte do trabalho explorou as propriedades de defeitos estruturais em grafeno, tais como a monovacância, divacância, trivacância e Stone-Wales, e também o grafeno com dopantes (boro e nitrogênio) em diversas configurações. Todos os cálculos foram feitos utilizando métodos ab initio com base na teoria do funcional densidade. Foram estudadas algumas possíveis aplicações para os grupos de estruturas de grafeno investigados, através da análise de algumas de suas propriedades, tais como as densidades de estados próximas ao nível de Fermi e as estruturas de bandas eletrônicas para cada sistema. / The molecular electronics has been investigated for more than twenty years. In this sense, the scientific research has been focused on the search for structures that could be used in nanoelectronic devices that could replace the traditional silicon technology. The major goal of this work is to explore the physical properties of systems based on graphene, one of the most promising materials to be used in nanoelectronics. For that, an ab initio investigation was carried on the structural and electronic properties of graphene in its pristine form and with intrinsic and extrinsic defects. The first investigation explored the properties of group IV nanosheets (of C, SiC, Si, Ge e Sn), and the modifications on their properties as result of hydrogenation or fluorination. The second part of this work explored the physical properties of structural intrinsic defects in graphene, such as monovacancy, divacancy, trivacancy, and Stone-Wales ones. The work also explored the properties of boron and nitrogen dopants. All the calculations were performed using the ab initio methodology, based on the density functional theory.

A eletrônica molecular vem sendo investigada intensivamente por mais de vinte anos. Nesse sentido, as pesquisas científicas estão sendo focadas na busca de estruturas que possam ser utilizadas na construção de dispositivos em escalas nanométricas, que possam substituir a tecnologia tradicional do silício. O objetivo principal deste trabalho foi explorar as propriedades físicas de sistemas a base de grafano, um dos mais promissores materiais para serem usados como nanodispositivos. Para isso, foi realizada uma investigação teórica, baseada em cálculos de primeiros princípios, das propriedades estruturais e eletrônicas do grafeno numa forma pura ou com defeitos intrínsecos e extrinsecos. O primeiro grupo de estruturas investigadas foi o grafeno e grafano como nanofolhas constituídas por elementos do grupo IV da tabela periódica (C, SiC, Si, Ge e Sn). Também foram analisadas as mudanças nas propriedades eletrônicas do grafano do grupo IV com a substituição dos átomos de hidrogênio por flúor. A segunda parte do trabalho explorou as propriedades de defeitos estruturais em grafeno, tais como a monovacância, divacância, trivacância e Stone-Wales, e também o grafeno com dopantes (boro e nitrogênio) em diversas configurações. Todos os cálculos foram feitos utilizando métodos ab initio com base na teoria do funcional densidade. Foram estudadas algumas possíveis aplicações para os grupos de estruturas de grafeno investigados, através da análise de algumas de suas propriedades, tais como as densidades de estados próximas ao nível de Fermi e as estruturas de bandas eletrônicas para cada sistema. / The molecular electronics has been investigated for more than twenty years. In this sense, the scientific research has been focused on the search for structures that could be used in nanoelectronic devices that could replace the traditional silicon technology. The major goal of this work is to explore the physical properties of systems based on graphene, one of the most promising materials to be used in nanoelectronics. For that, an ab initio investigation was carried on the structural and electronic properties of graphene in its pristine form and with intrinsic and extrinsic defects. The first investigation explored the properties of group IV nanosheets (of C, SiC, Si, Ge e Sn), and the modifications on their properties as result of hydrogenation or fluorination. The second part of this work explored the physical properties of structural intrinsic defects in graphene, such as monovacancy, divacancy, trivacancy, and Stone-Wales ones. The work also explored the properties of boron and nitrogen dopants. All the calculations were performed using the ab initio methodology, based on the density functional theory.