Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Física, 2015. / Uma transição de fase topológica em campo magnético zero entre o efeito Hall quântico de spin (QSH) e Hall quântico anômalo em nanofitas de grafeno é mostrada na presença de campo de exchange interno (EX), strain uniaxial e efeito de acoplamento spin-órbita intrínseco e Rashba (SOCs). Foi descoberto que a intensidade e direção do strain podem ser utilizadas para se ajustar a intensidade crítica dos SOCs nos quais as transições de fase ocorrem. O campo pseudo-magnético induzido por strain acopla os graus de liberdade de spin através do SOC, aumenta a localização dos portadores nos estados de borda (edge-states), estabiliza e pode levar à formação do estado QSH. O SOC-Rashba e EX, por outro lado, quebram a simetria de inversão e a simetria de inversão temporal no grafeno, respectivamente. Valores altos de SOC-Rashba ou EX, entretanto, podem fazer com que o estado QSH seja destruído, produzindo estados quânticos anômalos. Nossos resultados oferecem uma perspectiva promissora da manipulação elétrica, magnética e do strain do efeito QSH, com aplicações potenciais em dispositivos topológicos quânticos dentro do contexto de eletrônica sem dissipação. / A zero-field topological quantum phase transition between quantum spin hall (QSH) and quantum anomalous hall states in graphene nanoribbons is reported in the presence of internal exchange potential (EX), uniaxial strain, intrinsic, and Rashba spin-orbit couplings (SOCs). We find that both strength and direction of the strain can be exploited to tune the critical SOC strength at which the phase transition takes place. The pseudomagnetic field induced by the strain couples the spin degrees of freedom through SOC, enhances the carrier localization in edge states, stabilizes and even leads to formation of a QSH state. Rashba-SOC and EX, on the other hand, break inversion and TRS of the graphene, respectively. In the regime of small SOC and EX, they only induce an instability of the QSH state. The large Rashba-SOC or EX, however, can even lead the QSH state to be destroyed, producing the quantum anomalous states. Our results offer a tempting prospect of strain, electric, and magnetic manipulation of the QSH effect, with potential application in topological quantum devices within the context of dissipationless electronics.

Neste trabalho buscamos calcular as caracter´ısticas ´opticas e eletrˆonicas de nanofitas de di´oxido de estanho (SnO2) pura e com vacˆancia de oxigˆenio, e as modificac¸ ˜oes nas estruturas e propriedades, que ocorreram nas mesmas; utilizando como ferramenta os c´alculos de primeiros princ´ıpios, baseados no m´etodo da Teoria do Funcional da Densidade (DFT). Utilizamos o c´odigo SIESTA nas nossas simulac¸ ˜oes, utilizando algumas aproximac¸ ˜oes necess´arias, que ser˜ao descritas posteriormente. Atrav´es do SIESTA calculamos as func¸ ˜oes diel´etricas, partes real e imagin´aria, e por meio destas calculamos algumas propriedades ´opticas como coeficiente de absorc¸ ˜ao, refletˆancia, condutividade ´optica e outras. O estudo das propriedades eletrˆonicas das estruturas foi atrav´es das estruturas eletrˆonica de bandas, da densidade de estado total (DOS), da densidade de estado parcial (PDOS), do c´alculo do momento magn´etico resultante, e do estudo do mapa de contorno da diferenc¸a de densidade eletrˆonica. Os resultados obtidos se comparados a estudos experimental, mostram-se satisfat´orios, onde alguns resultados concordaram muito bem com outros trabalhos encontrados na literatura. / In this work we calculate the optical and electronic characteristics of tin dioxide nanoribbons (SnO2) and pure oxygen vacancy, and the changes in the structures and properties, which occurred in the same; using as a tool the first-principles calculations, based on the method Theory Density Functional (DFT). Using the SIESTA code in our simulations, using some approximations necessary, which will be described. Through the SIESTA calculate the dielectric functions, real and imaginary parts, and means calculate some optical properties such as absorption coefficient, reflectance and other optical conductivity. The study of the electronic properties of the structures was through the electronic band structure, the total state density (DOS) of the partial density of state (PDOS), calculating the resulting magnetic moment and of the study of contour map of the difference of electron density. The results are compared to experimental studies, appear satisfactory, where some results are in agreement with other studies in the literature. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES

Grafeno e nanofitas de grafeno vêm, cada vez mais, atraindo o interesse da comunidade científica devido as suas notáveis propriedades. Neste trabalho realizou-se um estudo sistemático da estabilidade de defeitos do tipo divacância, vacância e Stone-Wales em grafeno e nanofitas de grafeno com bordas zigzag. Para tal, fizeram-se cálculos de primeiros princípios, baseados em teoria do funcional da densidade (DFT) na aproximação GGA com o uso de pseudopotenciais ultrasoft e uma base de ondas planas. Também foram feitas simulações de imagens de STM para os defeitos nas nanofitas. Além disso, foram encontrados dois novos defeitos, não publicados em nenhum outro lugar (até onde vai o conhecimento do autor), com energia de formação muito baixa. / Graphene and graphene nanoribbons have been attracting a lot of interest from the scientific community because of their novel properties. In this work, a systematic research has been done on the stability and energetics of divacancy, vacancy and Stone-Wales defects in graphene and zigzag graphene nanoribbons. With this goal in mind, ab initio density functional calculations within the GGA approximation, using ultrasoft pseudopotentials and a plane wave basis were done. Also, STM images were simulated for some selected defects. Besides, two new defects, not published elsewhere (to the best knowledge of the author), with very low formation energy are reported.

Grafeno e nanofitas de grafeno vêm, cada vez mais, atraindo o interesse da comunidade científica devido as suas notáveis propriedades. Neste trabalho realizou-se um estudo sistemático da estabilidade de defeitos do tipo divacância, vacância e Stone-Wales em grafeno e nanofitas de grafeno com bordas zigzag. Para tal, fizeram-se cálculos de primeiros princípios, baseados em teoria do funcional da densidade (DFT) na aproximação GGA com o uso de pseudopotenciais ultrasoft e uma base de ondas planas. Também foram feitas simulações de imagens de STM para os defeitos nas nanofitas. Além disso, foram encontrados dois novos defeitos, não publicados em nenhum outro lugar (até onde vai o conhecimento do autor), com energia de formação muito baixa. / Graphene and graphene nanoribbons have been attracting a lot of interest from the scientific community because of their novel properties. In this work, a systematic research has been done on the stability and energetics of divacancy, vacancy and Stone-Wales defects in graphene and zigzag graphene nanoribbons. With this goal in mind, ab initio density functional calculations within the GGA approximation, using ultrasoft pseudopotentials and a plane wave basis were done. Also, STM images were simulated for some selected defects. Besides, two new defects, not published elsewhere (to the best knowledge of the author), with very low formation energy are reported.

Orientador: Gustavo Michel Mensoza La Torre. / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Física, 2009.

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2016-08-25T20:38:32Z No. of bitstreams: 1 DaniloOliveiraPedreira_TESE.pdf: 7943420 bytes, checksum: 3266c07efadf03619e0cc898cba272f8 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2016-08-25T23:57:40Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DaniloOliveiraPedreira_TESE.pdf: 7943420 bytes, checksum: 3266c07efadf03619e0cc898cba272f8 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-25T23:57:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DaniloOliveiraPedreira_TESE.pdf: 7943420 bytes, checksum: 3266c07efadf03619e0cc898cba272f8 (MD5) Previous issue date: 2016-02-19 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior (CAPES) / Materiais em nanoescala compostos por ?tomos de boro, carbono e nitrog?nio apresentam propriedades ?nicas e podem ser ?teis no desenvolvimento de novas tecnologias. Nesta tese, investigamos algumas propriedades de nanofitas BCN com arranjo quasiperi?dico dado por uma sequ?ncia Fibonacci. Analisamos propriedades como: estabilidade estrutural, densidade eletr?nica de estados, calor espec?fico eletr?nico, estrutura de bandas e gap de energia. Realizamos c?lculos de primeiros princ?pios baseados na teoria do funcional da densidade implementado como no c?digo SIESTA. Os resultados mostraram que nanofitas com maior gera??o Fibonacci tendem a apresentar um valor fixo para a energia de forma??o. A densidade eletr?nica de estados foi utilizada para calcular o calor espec?fico. Encontramos um comportamento oscilat?rio do calor espec?fico eletr?nico, para o regime de baixas temperaturas. Analisamos a estrutura de bandas para determinar o gap de energia. O gap de energia apresenta oscila??es como fun??o do ?ndice n da gera??o Fibonacci. Nosso trabalho sugere que uma escolha apropriada dos blocos de constru??o da sequ?ncia quasiperi?dica do material pode levar a um controle do gap de energia para nanofitas quasiperi?dicas. / Nanoscale materials composed of boron, nitrogen, and carbon have unique properties and may be useful in new technologies. In this thesis, we investigate some properties of BCN nanoribbons constructed according to the Fibonacci quasiperiodic sequence. We analyze properties such as structural stability, electronic density of states, electronic specific heat, band structure, and energy band gap. We have performed first-principles calculations based on density functional theory implemented in the SIESTA code. The results showed that nanoribbons present a fixed value of the formation energy. The electronic density of states was used to calculate the specific heat. We found an oscillatory behavior of the electronic specific heat, in the low temperature regime. We analyze the electronic band structure to determine the energy band gap. The energy band gap oscillates as a function of the Fibonacci generation index n. Our work suggest that appropriate choice of the building block materials of the quasiperiodic sequence, may lead to a tuneable band gap of the quasiperiodic nanoribbons.

ARAÚJO, F. R. V. Transporte Eletrônico em Phased Arrays de Nanofitas de Grafeno. 2017. 70 f. Dissertação (Mestrado em Física) – Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2017. / Submitted by Pós-Graduação em Física (posgrad@fisica.ufc.br) on 2017-08-23T17:06:25Z No. of bitstreams: 1 2017_dis_frvaraujo.pdf: 3006955 bytes, checksum: 96cafe22b25ecd5c8d4c555c7a4a5c83 (MD5) / Approved for entry into archive by Giordana Silva (giordana.nascimento@gmail.com) on 2017-08-23T17:44:16Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_dis_frvaraujo.pdf: 3006955 bytes, checksum: 96cafe22b25ecd5c8d4c555c7a4a5c83 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-23T17:44:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_dis_frvaraujo.pdf: 3006955 bytes, checksum: 96cafe22b25ecd5c8d4c555c7a4a5c83 (MD5) Previous issue date: 2017 / Graphene, a layer of carbon atoms arranged in a honeycomb crystal lattice, has remarkable physical properties. After its experimental obtaining in 2004 by A. K. Geim and K. S. Novoselov, several researches were carried out aiming to understand such physical properties and several possibilities of applications were proposed. At the low energy limit, there is a linearity relationship between energy and momentum for the electric charge carriers in this material and, therefore, they behave as relativistic particles of zero mass, described by the Dirac equation. One of the implications is that the electron-associated eigenfunctions that cross a potential barrier may not undergo damping under certain circumstances, a phenomenon known as Klein's paradox. Even without damping, these eigenfunctions acquire a phase factors that may depend only on the height and width values of the potential barrier. In this study, we investigate the properties transport in two electronic devices that use this phenomenon and that may be associated to phased arrays (electronic systems that have several emitters of waves, mechanically or electromagnetic, properly organized). We studied the electronic transport mechanisms in these physical systems and performed numerical simulations of electrical conductance as a function of energy and electrical conductance as a function of the electric potential and it was observed that the direction of propagation of the electrons can be controlled by varying the values of height and width of potential barriers. / O grafeno, uma camada de átomos de carbono arranjados em uma rede cristalina honeycomb (favo de mel), possui propriedades físicas notáveis. Após sua obtenção experimental em 2004 por A. K. Geim e K. S. Novoselov, várias pesquisas foram realizadas objetivando compreender tais propriedades físicas e diversas possibilidades de aplicações foram propostas. No limite de baixas energias, existe uma relação de linearidade entre a energia e o momento para os portadores de carga elétrica nesse material e, com isso, os mesmos comportam-se como partículas relativísticas de massa nula, descritas pela equação de Dirac. Uma das implicações disso é que as autofunções associadas aos elétrons que atravessam uma barreira de potencial podem não sofrer amortecimento em dadas circunstâncias, fenômeno esse conhecido como paradoxo de Klein. Mesmo sem sofrer amortecimento, essas autofunções adquirem fatores de fase que podem depender apenas dos valores de altura e largura da barreira de potencial. Nesse trabalho investigamos as propriedades de transporte em dois dispositivos eletrônicos que utilizam-se desse fenômeno e que podem ser associados a phased arrays (sistemas eletrônicos que possuem vários emissores de ondas, mecânicas ou eletromagnéticas, devidamente organizados). Estudamos os mecanismos de transporte eletrônico nesses sistemas físicos e realizamos simulações numéricas da condutância elétrica em função da energia e da condutância elétrica em função do potencial elétrico e observamos que a direção de propagação dos elétrons pode ser controlada através da variação dos valores de altura e largura das barreiras de potencial.

SENA, Silvia Helena Roberto de. Propriedades eletrônicas de tricamada de grafeno e nanofitas de carbono tensionadas. 2012. 112 f. Tese (Doutorado em Física) - Programa de Pós-Graduação em Física, Departamento de Física, Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2012. / Submitted by Edvander Pires (edvanderpires@gmail.com) on 2015-10-15T18:11:54Z No. of bitstreams: 1 2012_tese_shrsena.pdf: 15892821 bytes, checksum: ed3de1e000d2b9d87efc866ee0064b8f (MD5) / Approved for entry into archive by Edvander Pires(edvanderpires@gmail.com) on 2015-10-21T20:35:21Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_tese_shrsena.pdf: 15892821 bytes, checksum: ed3de1e000d2b9d87efc866ee0064b8f (MD5) / Made available in DSpace on 2015-10-21T20:35:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_tese_shrsena.pdf: 15892821 bytes, checksum: ed3de1e000d2b9d87efc866ee0064b8f (MD5) Previous issue date: 2012 / Graphene is a truly two-dimensional crystal with a gapless linear electronic spectrum at low energies (E<1 eV) which, along with the chiral nature of its charge carriers, is responsible for a variety of unusual properties. As a result of its uniqueness, a great effort has been made in order to understand all its fundamental properties and try to generate a new technology of them. In this thesis we theoretically study two types of graphene-related systems: graphene nanoribbons and trilayer graphene (TLG). Concerning the former, a tight-binding model is used to study the energy band of graphene and graphene ribbon under simple shear strain. The ribbon consists of lines of carbon atoms in an armchair or zigzag orientation where a simple shear strain is applied in the $x$-direction keeping the atomic distances in the $y$-direction unchanged. Such modification in the lattice gives an energy band that differs in several aspects from the one without any shear and with pure shear. The changes in the spectrum depend on the line displacement of the ribbon, and also on the modified hopping parameter. It is also shown that this simple shear strain tunes the electronic properties of both graphene and graphene ribbon, opening and closing energy gaps for different displacements of the system. The modified density of states is also shown. On the latter subject, the continuum model is used in order to investigate the electronic spectrum of three coupled graphene layers (graphene trilayers) in the presence of an external magnetic field. We obtain analytical expressions for the Landau level (LL) spectrum for both the ABA and ABC types of stacking, which exhibit very different dependence on the magnetic field. While the LL spectrum of ABA TLG is found to be a superposition of a monolayer-like and bilayer-like spectra, the ABC TLG present a nearly B^{3/2} field dependence. We show that layer asymmetry and an external gate voltage can strongly influence the properties of the system. In addition, the cyclotron resonance energies, the corresponding oscillator strengths, and the cyclotron absorption spectrum for trilayer graphene are calculated for both ABA and ABC stacking. A gate potential across the stacked layers leads to (1) a reduction of the transition energies, (2) a lifting of the degeneracy of the zero Landau level, and (3) the removal of the electron-hole symmetry. / Grafeno é um cristal bidimensional cujo espectro eletrônico a baixas energias (E <1 eV) apresenta dispersão linear e ausência de gap que, juntamente com a natureza quiral dos portadores de carga, são responsáveis por uma variedade de propriedades incomuns. Como resultado da sua natureza singular, um grande esforço tem sido feito para entender todas as suas propriedades fundamentais e tentar gerar uma nova tecnologia baseada nesse material. Nesta tese, nós realizamos um estudo teórico de dois tipos de sistemas: nanofitas de grafeno e tricamadas grafeno (TCG). No que diz respeito ao primeiro sistema, um modelo de ligação forte (tight-binding) é utilizado para estudar as bandas de energia do grafeno e fitas de grafeno sujeitas a uma tensão de cisalhamento. A fita é constituída por linhas de átomos de carbono cujas bordas estão orientadas nas direções conhecidas como “armchair” ou “zigzag”. Uma tensão de cisalhamento simples é aplicada na direção x de forma que as distâncias interatômicas na direção y são mantidas inalteradas. Esta modificação na rede cristalina origina bandas de energia que diferem em vários aspectos do sistema original sem qualquer deformação. As mudanças no espectro dependem do deslocamento entre linhas adjacentes da fita, bem como do parâmetro de “hopping” modificado. Mostra-se também que este cisalhamento simples modifica as propriedades eletrônicas de ambos os sistemas, fitas de grafeno e grafeno, abrindo e fechando gaps de energia para diferentes deslocamentos do sistema. A densidade de estados modificada também é mostrada. Por fim, o modelo contínuo é utilizado a fim de investigar o espectro electrônico de três camadas de grafeno acopladas (tricamada de grafeno), na presença de um campo magnético externo. Nesse contexto, obtemos expressões analíticas para os nveis de Landau para ambos os tipos de empilhamento: Bernal (ABA) e romboédrico (ABC), verificando-se uma forte dependência dos níveis de energia com o tipo de empilhamento. Embora o espectro de Landau para tricamadas ABA seja uma sobreposição dos espectros de uma monocamada e de uma bicamada, tricamadas com empilhamento ABC apresentam uma dispersão do tipo B3/2 com o campo magnético. Foi mostrado que uma assimetria entre as camadas, que pode ser introduzida por um potencial externo, pode influenciar fortemente as propriedades do sistema. Além disso, as energias de ressonância cíclotron, assim como forças de oscilador correspondentes, e o espectro de absorção para tricamadas de grafeno são calculadas para ambos os tipos de empilhamento. Verificou-se que um potencial de porta aplicado através das camadas leva a (1) uma redução das energias de transição, (2) um levantamento da degenerescência do nível de Landau n=0, e (3) a quebra de simetria entre elétrons e buracos.

Made available in DSpace on 2015-05-14T12:14:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 10643873 bytes, checksum: 81e90e644eae7a4b72cfe4d225c4e791 (MD5) Previous issue date: 2013-09-20 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / In this work, we have performed first-principles calculations studie the energetic and stability and electronic structure of BxCyNz nanotubes and nanoribbons through the use of calculations based on Density Functional Theory implemented in the SIESTA code. Firstly we have considered zigzag and armchair carbon nanotubes. Then, we have substituted carbon atoms by boron and nitrogen atoms; therefore it is generated island of BN in carbon nanotube. It is found that BN island induces modifications on the electronic structure of such nanotubes, which can induced an opening or closing in the energy gap, depending on chirality, number of rings and diameter of these nanotubes. In addition, it is shown that the spin polarization of BC2N nanoribbons depends on both widths and configurations of such nanostructures. It is also seen that zigzag and armchair BC2N nanoribbons present a gap energy that strongly depends on width of nanoribbons. In addition, a magnetic behavior is observed for the zigzag structures for all widths considered as the armchair show no magnetization. / Neste trabalho realizamos um estudo ab-initio da estabilidade energética e da estrutura eletrônica de nanotubos e nanofitas BxCyNz através do uso de cálculos baseados na Teoria do Funcional da Densidade implementado no código SIESTA. Primeiramente consideramos o nanotubo de carbono zigzag e armchair puro, e fomos adicionando um anel de BN até a quantidade de dez anéis. Em seguida, partimos do nanotubo de carbono com um anel de BN, e fizemos um estudo em função do diâmetro. Encontramos que a presença do anel de BN pode interferir nas propriedades eletrônicas dos nanotubos, podendo provocar abertura ou o fechamento do gap, de acordo com a quiralidade, o número de anéis e o diâmetro do nanotubo. Além da estabilidade e da estrutura eletrônica, também estudamos as propriedades magnéticas de fitas BC2N saturadas com hidrogênio, com diferentes larguras e configurações. Em particular, para BC2N compostas por ilhas de nitreto de boro rodeadas por átomos de carbono com bordas zigzag e armchair. Foi visto que fitas BC2N zigzag e armchair podem ter um pequeno gap semicondutor ou ser metálica dependendo da largura da fita. Além disso, um comportamento magnético é observado para as estruturas zigzag, para todas as larguras consideradas, enquanto as armchair não mostram qualquer magnetização.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2016-08-18T15:18:04Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) TESE-BAGR.pdf: 9049017 bytes, checksum: af3edd6dce7e702e64d600bace79a1e9 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-18T15:18:04Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) TESE-BAGR.pdf: 9049017 bytes, checksum: af3edd6dce7e702e64d600bace79a1e9 (MD5) Previous issue date: 2015-04-08 / CNPq / Atualmente o grafeno tem sido considerado uma nanoestrutura ideal para diversas aplicações, porém o processo de síntese em longa escala ainda é um desafio, sendo o grafeno oxidado (GO) uma possível solução para obter o grafeno em grande quantidade. Neste trabalho sintetizamos GO utilizando método de Hummers ao qual introduzimos modificações de modo a diminuir os gases tóxicos produzidos durante a síntese. De modo a não alterar as propriedades do grafeno devido à introdução de grupos funcionais existentes no GO utilizamos dois processos de redução, um químico e outro térmico. O grafeno obtido por ambos processos foi caracterizado do ponto de vista estrutural, morfológico e óptico. Os resultados revelaram que o grafeno reduzido (RGO) apresentava na forma de bicamada, com uma alta área superficial (500 m2 g-1). Foi observado também no espectro UV-Vis, um deslocamento de comprimento de onda da ordem de 40 nm para energias maiores e uma diminuição de 50% do número de defeitos em relação ao GO, devido a eliminação de grupos funcionais, pelo processo de redução. Utilizamos o mesmo processo de síntese do RGO para produzir nanofitas de carbono. As nanofitas apresentam propriedades similares ao grafeno, embora estas não dependam somente do número de folhas, como no caso do grafeno. As propriedades elétricas das nanofitas dependem fortemente de sua largura. Assim, para o controle da largura das nanofitas, utilizamos o método de Tour para a abertura de nanotubos de carbono de múltiplas camadas (MWCNTs). As nanofitas sintetizadas possuem comprimentos em torno de 5 μm e larguras em torno de 150 nm, e com número de folhas menor ou igual a 5. Além da síntese do grafeno e das nanofitas utilizamos nanopartículas magnéticas para decorar estas nanoestruturas, visando obter materiais com propriedades catalíticas, magnéticas e biocompatíveis. Utilizamos essas nanoestruturas para estudar suas possíveis aplicações no desenvolvimento de capacitores, na remoção de corantes e como sensor de biomoléculas. / Synthesis and characterization of graphene oxide and graphene nanoribbons Due to its excellent properties graphene has been established as a very good candidate in many potential applications. However, one of the main challenge for achivieving that is the massive producution of this material. Graphene oxide (GO) has been suggested as a possible route to face this concern taking the great advantage of its large scale production. In this work, we synthetise GO using the well-known Hummers method with some modifications in order to reduce the production of toxic gases. Futhermore, reduction of GO was performed to keep physical properties to be the most closest to graphene by eliminating funtional groups attached to the GO. Then, the obtained reduced graphene oxide (RGO) was characterized structural and morphologically. Those studies reveal that the RGO has at least 2 sheets, a high surface area (500 m2g-1) and a reduction of defects very close to a half of that in GO. Synthesis of graphene nanoribbons was also explored using the Tour procedure. Our results suggest the sucessful synthesis of nanoribbons with typical dimensions of 5 um in length, witdth of 150 nm and composed of less than 5 sheets. Decoration of graphene and graphene nanorribons with magnetic particles was achieved to study biocompatibility, catalityc and magnetic properties. Finally, some applications with the synthetized materials are developed in the field of capacitors, colorant removal and biosensors.