Orientador: Augusto Batagin Neto / Resumo: Compostos baseados em carbono têm se mostrado materiais de grande interesse tecnológico, principalmente devido à sua alta flexibilidade de síntese, baixo custo relativo e propriedades únicas. Graças a isto, tem-se observado um número crescente de trabalhos teóricos e experimentais acerca da compreensão de características básicas destes sistemas e a proposição de novos compostos com propriedades otimizadas para aplicações específicas. No presente trabalho são apresentados estudos teóricos acerca de dois temas relacionados à reatividade e propriedades estruturais de materiais orgânicos e baseados em carbono: i) estudo e análise de reatividade de subunidades de melanina; e ii) estudo estrutural e de reatividade de nanoflocos (ou nanoflakes em inglês) de carbono para aplicações em sensores químicos. Melaninas são pigmentos naturais com propriedades biológicas e eletrônicas que as tornam promissoras para aplicações bio-eletrônicas. Contudo não há ainda entendimento pleno acerca de sua estrutura macromolecular e conexão entre suas unidades básicas. Neste estudo cálculos de estrutura eletrônica, combinados com análise de reatividade, foram realizados para melhor compreender os processos de oligomerização. Os resultados obtidos permitem propor as estruturas diméricas mais prováveis e identificar reações que ocorrem no processo de síntese de melanina. Pode-se também estabelecer uma ordem de dominância de reatividade entre as subunidades e identificar núcleos de polimerização, o que po... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Carbon-based materials have been considered compounds of great technological interest, manly due to their flexibility of synthesis, relative low cost and unique opto-electronic properties. A crescent number of theoretical and experimental studies has been reported regarding the comprehension of basic features of these materials and the proposition of new compounds with optimized properties. This thesis presents studies about the reactivity and structural properties of carbon based and organic materials according to two themes: i) reactivity study and oligomerization analysis of melanin; and ii) reactivity and structural analysis of carbon nanoflakes and their application as chemical sensors. Melanins are natural pigments with biological and electrical properties that turn them promising compounds for bioelectronic applications. However, despite of their promising properties, up to date the macromolecular structure of melanin and the connection between its basic units have not been understood in detail. In this study, electronic structure calculations, combined with reactivity analysis were conducted to better understand the oligomerization process of this compound. The obtained results allow us to propose the most probable dimeric structures and identify relevant reactions that occur during melanin oligomerization process. Furthermore, it was possible to observe a dominance order in the reactivity of the subunits and identify possible nucleation centers of melanin polymerizat... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre