?rea de concentra??o: Qu?mica Anal?tica. / Submitted by Rodrigo Martins Cruz (rodrigo.cruz@ufvjm.edu.br) on 2014-12-19T13:22:00Z No. of bitstreams: 2 lucio_otavio_nunes.pdf: 2924698 bytes, checksum: 74e0e9e438062e96a5659921b4f248b1 (MD5) license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) / Approved for entry into archive by Rodrigo Martins Cruz (rodrigo.cruz@ufvjm.edu.br) on 2014-12-19T13:22:25Z (GMT) No. of bitstreams: 2 lucio_otavio_nunes.pdf: 2924698 bytes, checksum: 74e0e9e438062e96a5659921b4f248b1 (MD5) license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) / Approved for entry into archive by Rodrigo Martins Cruz (rodrigo.cruz@ufvjm.edu.br) on 2014-12-19T13:22:46Z (GMT) No. of bitstreams: 2 lucio_otavio_nunes.pdf: 2924698 bytes, checksum: 74e0e9e438062e96a5659921b4f248b1 (MD5) license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-12-19T13:22:57Z (GMT). No. of bitstreams: 2 lucio_otavio_nunes.pdf: 2924698 bytes, checksum: 74e0e9e438062e96a5659921b4f248b1 (MD5) license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Previous issue date: 2013 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico (CNPq); Funda??o de Amparo ? Pesquisa do estado de Minas Gerais (FAPEMIG) / O presente trabalho descreve a s?ntese, caracteriza??o e aplica??o do ?xido de grafite e do grafeno visando o desenvolvimento de sensores. Inicialmente, o material sintetizado foi caracterizado por microscopia eletr?nica de varredura, difra??o de raios-X e espectroscopia no infravermelho. Microscopia eletroqu?mica de varredura foi empregada para a obten??o de ?imagens eletroqu?micas? e informa??es sobre a cin?tica de transfer?ncia de el?trons dos materiais. Por fim, o ?xido de grafite e o grafeno foram empregados na oxida??o seletiva de epinefrina, dopamina, ?cido asc?rbico e ?cido ?rico. / Disserta??o (Mestrado) ? Programa de P?s-Gradua??o em Qu?mica, Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri, 2013. / ABSTRACT The present work describes the synthesis, characterization and application of graphite oxide and graphene in sensor development. Initially, the material was characterized by scanning electron microscopy, X-ray diffraction and Fourier transform infrared spectroscopy. Scanning electrochemical microscopy was employed to obtain electrochemical images and the rate constant of electron transfer of graphene and graphite oxide. Finally, the graphite oxide and graphene were used in selective oxidation of epinephrine, dopamine, uric acid and ascorbic acid.

SILVA, José Júnior Alves da. Microscopia de força elétrica em amostra de óxido de grafeno. 2013. 100 f. Tese (Doutorado em Física) - Programa de Pós-Graduação em Física, Departamento de Física, Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2013. / Submitted by Edvander Pires (edvanderpires@gmail.com) on 2014-05-13T21:31:02Z No. of bitstreams: 1 2013_tese_jjasilva.pdf: 30925308 bytes, checksum: b2e1379686008553b3699b7736b7335b (MD5) / Approved for entry into archive by Edvander Pires(edvanderpires@gmail.com) on 2014-05-13T21:38:16Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_tese_jjasilva.pdf: 30925308 bytes, checksum: b2e1379686008553b3699b7736b7335b (MD5) / Made available in DSpace on 2014-05-13T21:38:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_tese_jjasilva.pdf: 30925308 bytes, checksum: b2e1379686008553b3699b7736b7335b (MD5) Previous issue date: 2013 / Carbon-based structures have played a major role in scientific and technological fields. This is due to the versatility of the element carbon, the pillar of organic chemistry, which can form a variety of structures (about 10 million compounds), besides being a basic constituent of all known life forms. Depending on the conditions, this phenomenal element can occur in several allotropic forms: from an extremely brittle material, such as graphite, so incredibly resistant materials such as diamond, carbon nanotubes and graphene. These graphitic materials have been studied extensively, and present unique properties and great potential for technological applications. Among these materials, graphene currently occupies the most prominent position by having special electronic and mechanical properties. The graphene oxide is a class of graphitic structure consisting essentially of a graphene layer decorated with epoxide and hydroxyl groups on the surface and carboxyl and carbonyl groups on the edges. Its stoichiometry depends strongly on the method of production. In addition the graphene oxide is one of the main routes for obtaining large-scale graphene also it has several interesting properties, which allow, for example, biological applications, since their functional groups make it very reactive, besides being easily dispersed in water. Many issues related to graphene oxide are yet unclear, as also its structure, training procedure and mechanisms of interaction. Thus, the electric force microscopy (EFM) was used as the main tool to study electrostatic properties of a graphene oxide sample obtained by a modified Hummer method. By means of a simplified model, it was possible to develop a method for the analysis of the EFM measurements and so determine the presence and the sign of the net charge of the sample. Furthermore it is possible to clarify the origin of the edge phenomenon observed in EFM experiments. / As estruturas a base de carbono tem um papel de grande importância nos campos da ciência e da tecnologia. Isso graças à versatilidade do elemento carbono, pilar da química orgânica, que consegue formar uma diversidade de estruturas (cerca de 10 milhões de compostos), além de ser um constituinte básico de toda forma de vida conhecida. Dependendo das condições de formação, este fenomenal elemento, pode se apresentar em diversas formas alotrópicas: desde um material extremamente frágil, como o grafite, até materiais incrivelmente resistentes como o diamante, nanotubos de carbono e o grafeno. Esses materiais grafíticos têm sido extensivamente estudados, apresentando propriedades únicas e grande potencial em aplicações tecnológicas. Dentre eles, o grafeno ocupa, atualmente, a posição de maior destaque por possuir propriedades mecânicas e eletrônicas diferenciadas. O óxido de grafeno é uma classe de estruturas grafíticas constituída basicamente de uma camada de grafeno decorada com grupos epóxido e hidroxila na superfície e grupos carboxílicos e carbonila nas bordas. A sua estequiometria depende fortemente do método de obtenção. Esse material, além de ser uma das principais rotas para a obtenção em larga escala do grafeno, também apresenta diversas propriedades interessantes, que possibilitam, por exemplo, aplicações biológicas, uma vez que seus grupos funcionais o tornam bastante reativo além de ser facilmente dispersado em água. Muitas questões relacionadas ao óxido de grafeno ainda não estão bem esclarecidas, como sua própria estrutura, processo de formação e mecanismos de interação. Nesse sentido, foi utilizada, como principal ferramenta, a microscopia de força elétrica (EFM) para estudar propriedades eletrostáticas de uma amostra de óxido de grafeno obtida utilizando-se um método de Hummer modificado. Por meio de um modelo simplificado, foi possível desenvolver um método para análise das medições de EFM e assim determinar a presença e o sinal da carga líquida da amostra. Além de ser possível esclarecer a origem do fenómeno de borda observado nos experimentos de EFM.

ALMEIDA, Rodrigo Queirós de. Microscopia de Varredura por Sonda em Materiais Carbonosos. 2013. 70 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Programa de Pós-Graduação em Física, Departamento de Física, Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2013. / Submitted by Edvander Pires (edvanderpires@gmail.com) on 2015-10-22T19:16:53Z No. of bitstreams: 1 2013_dis_rqalmeida.pdf: 4257729 bytes, checksum: 8993dc0445c4b4fc64370420016a9606 (MD5) / Approved for entry into archive by Edvander Pires(edvanderpires@gmail.com) on 2015-10-22T19:25:30Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_dis_rqalmeida.pdf: 4257729 bytes, checksum: 8993dc0445c4b4fc64370420016a9606 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-10-22T19:25:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_dis_rqalmeida.pdf: 4257729 bytes, checksum: 8993dc0445c4b4fc64370420016a9606 (MD5) Previous issue date: 2013 / Graphene is dened as one-dimensional crystal structure, formed by a hexagonal network of carbon atoms,and due to the in unique structural and electronic properties, there is a great interest in investigating the physical properties of materials obtained from the chemical modi cation of graphene. Furthermore, graphene is the basic structural framework for all allotropes of carbon structure graphitic (hybridization sp2) and may be curled in a spherical shape, forming fullerenes (0D), rolled up into a cylindrical structure known as carbon nanotubes (1D), stacked, thus generating graphite (3D) and cut into stripes thus forming graphene nanoribbons. Among these materials derived from graphene, those that are synthesized from the oxidation of the graphene sheet, called graphene oxide (GO) are set apart. This work was focused to sample preparation of carbon nanostructures and their caracterization by means of Scanning Probe Microscopies (SPM) aiming to get a better understanding of the morphology and physical properties of these materials. In particular, the goal of this study was to investigate the morphological characteristics of CNTs and the electrostatic properties of graphene using SPM techniques. For this, we analyzed the mechanical behavior of carbon nanotubes when subjected to a radial compression by using AFM tip and the results were compared with those reported in the literature. Regardig the graphene we measured by AFM (Atomic Force Microscopy), EFM (Electric Force Microscopy) and Raman spectroscopy in pristine graphene, graphene treated with nitric oxide and graphene oxide, and the results were discussed and compared to each other. The graphene samples were obtained by using the exfoliation method of graphite and mechanical measurements performed in ambient atmosphere. The results showed that treatment with nitric acid resulted in peak shift of G band in graphene and also caused a change in the electrostatic behavior of edges of the sample when compared to pristine graphene. / O grafeno é definido como uma estrutura cristalina bidimensional, formada por uma rede hexagonal de átomos de carbono, e devido às suas propriedades eletrônicas e estruturais, existe um enorme interesse em investigar as propriedades físicas de materiais originados da modificação química do grafeno. Além disso, o grafeno é a base para todos os alótropos de carbono com estrutura grafítica (hibridização sp2), podendo ser envolvido de forma esférica, formando os fulerenos (0D), enrolado em uma estrutura cilíndrica conhecida como nanotubos de carbono (1D), ou empilhado, gerando assim, o grafite (3D), ou cortado em fitas gerando os "ribbons" (1D). Dentre esses materiais derivados do grafeno, destacam-se os que são sintetizados a partir da oxidação da folha de grafeno, chamados de óxido de grafeno (OG). Esse trabalho foi direcionado à preparação de amostras de nanoestruturas de carbono e a realização de medidas de Microscopia de Varredura por Sonda (SPM), tendo como finalidade, uma melhor compreensão da morfologia e das propriedades físicas desses materiais. Em específico, o escopo desse trabalho foi estudar as características morfológicas de Nanotubos de carbono e as propriedades eletrostáticas do grafeno com o uso das técnicas de SPM. Para isso, analisou-se o comportamento mecânico de Nanotubos de carbono quando sujeitos a compressões radiais usando uma ponta de AFM e os resultados foram, então, comparados com resultados conhecidos na literatura. No que diz respeito ao grafeno, foram realizadas medidas de AFM (Microscopia de Força Atômica), EFM (Microscopia de Força Elétrica) e Espectroscopia Raman em amostras de grafeno puro, grafeno tratado com ácido nítrico e óxido de grafeno. Os resultados foram, então, discutidos e comparados entre si. As amostras de grafeno foram obtidas a partir do método de esfoliação mecânica do grafite e as medidas realizadas em atmosfera ambiente. Dessa forma, os resultados mostraram que o tratamento com ácido nítrico, resultou no desvio no pico da banda G no grafeno e, também, ocasionou uma mudança no comportamento eletrostático nas bordas da amostra, quando comparado ao grafeno puro.

No fim do século XX cresceu o interesse por materiais com potencial para aplicação na área da nanotecnologia. Um destes materiais é o grafeno (alótropo do carbono da espessura de um átomo), indicado para aplicações que exploram desde propriedades ópticas até mecânicas. Todavia, os métodos de produção estabelecidos até o momento geram normalmente um produto com alto grau de defeitos estruturais. Por isso, o objetivo deste estudo foi desenvolver um método mais brando para obtenção de grafeno, por meio do desenrolamento de nanotubos de carbono (NTC) de parede múltipla na presença de líquidos iônicos (LI) (que possuem caráter lubrificante e estabilizador) e adicioná-lo à resina epoxídica para avaliar seu efeito nas propriedades do nanocompósito. A metodologia consistiu em definir a rota a que a mistura NTC:LI (bis(trifluorometanosulfonil)imidato de 1-n-butil-3-metilimidazólio – BMImNTf2), na proporção 1:10, deveria ser submetida e depois avaliar variações para validação do método (alteração de temperatura, solventes – LI BMImCl e tolueno e nanocarga – grafite). As misturas de grafeno-NTC/LI produzidas foram adicionadas na proporção de 0,1% em massa de grafeno-NTC à resina epoxídica. A caracterização das misturas se deu pelas técnicas de microscopia eletrônica de transmissão (MET), espectroscopia Raman e microscopia de força atômica (AFM), e dos nanocompósitos, também por microscopia eletrônica de varredura (MEV), análise termogravimétrica (TGA), calorimetria diferencial exploratória (DSC), infravermelho (IV) análise dinâmico-mecânica (DMA) e ensaios mecânicos. A morfologia observada em MET e AFM evidenciou que a rota em que a mistura permaneceu 3 h em aquecimento e agitação magnética sob vácuo e 3 h sob sonificação resultou em grafeno de algumas camadas. Os resultados de Raman mostraram que foi produzido grafeno de boa qualidade, baseando-se na razão ID/IG. Nos nanocompósitos, confirmou-se que BMImNTf2 mantém as folhas de grafeno abertas. Já com BMImCl a morfologia dos NTC permanece inalterada, mas seu grau de emaranhamento é diminuído pela ação lubrificante deste LI, o que reflete em melhoria na resistência ao impacto. Os NTC sem a presença de um LI de forma geral não conferiram melhoria à matriz polimérica (ex: queda de 35% na dureza). / In the late twentieth century, the interest in materials with potential application in the nanotechnology´s field has increased. One of these materials is graphene (carbon allotrope of a single atom thickness), suitable for applications, which exploit properties such as optical or mechanical. However, the methods developed up to now to obtain graphene usually generate a product with high degree of structural defects. Therefore, the aim of this study was to produce graphene sheets through a milder route of unrolling multi-walled carbon nanotubes (CNT) in ionic liquids (IL; which have a lubricating and stabilizing character) and to add it to an epoxy resin to evaluate its effect on the nanocomposite properties. The methodology consisted of defining the route through which the 1:10 mixture of CNT:IL (1-n-butyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethanesulfonyl)imidate - BMImNTf2) should be submitted, and then evaluate possible variations for validating the method (change in temperature, solvents - toluene and IL BMImCl and nanofiller - graphite). The produced graphene-CNT/IL mixtures were added at 0.1% by weight of graphene-CNT to epoxy resin. Characterization of the graphene/IL mixtures was done by transmission electron microscopy (TEM), Raman spectroscopy and atomic force microscopy (AFM), and the nanocomposites also by scanning electron microscopy (SEM), thermogravimetric analysis (TGA), differential scanning calorimetry (DSC), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), dynamical mechanical analysis (DMA) and mechanical tests. The morphology observed using TEM and AFM showed that the route based on 3 h under heating, stirring and vacuum, followed by 3 h of sonication leads to CNT unrolling. Raman spectra showed that the produced graphene was of good quality, based on the low ID/IG ratio. In the nanocomposites, CNT unrolling was confirmed when IL BMImNTf2 was used, yielding reasonable property improvements. In the case of IL BMImCl, the unrolling of the CNT did not occur, but the lubricant effect of the IL decreased the degree of entanglement, which increased its impact strength. Differently, the non-treated CNT generally reduced the properties of the polymer matrix, e.g. a 35% drop in hardness.

Neste trabalho é apresentado em detalhe a fabricação de dispositivos com contato túnel em grafeno, com foco nas caracterizações físico-químicas de barreiras túnel de Al2O3, crescidas sobre grafeno. Uma investigação detalhada das interfaces Co/Al2O3/grafeno é apresentada. Técnicas de caracterização tais como Raman, AFM, HRTEM, STEM, EDX, EELS são utilizadas, assim como processos de nanofabricação de dispositivos via litografia por feixe de elétrons. Os resultados mostram o crescimento de barreira via nucleação de clusters tipo Volmer-Weber e a existência de contatos Co/grafeno via pinholes através da barreira. A fabricação de barreiras finas com espessura nominal de 1 nm resulta no recobrimento parcial do grafeno por camadas com espessura atingindo cerca de 4 nm. A espessura mínima de barreira para a cobertura total da superfície do grafeno é alcançada através da deposição nominal de uma camada de Al2O3 de 3 nm. A caracterização elétrica dos contatos apresenta um caráter assimétrico, semelhante a um diodo túnel, sendo resultante de componentes de contato túnel, associadas a possível formação de cargas e, também, condução via pinholes, assim como efeitos da geometria dos contatos. / In this work, we report the devices constructions and a detailed investigation of the structural and chemical characteristics of thin evaporated Al2O3 tunnel barriers of variable thickness grown onto single-layer graphene sheets. Advanced electron microscopy (HRTEM, STEM) and spectrum-imaging techniques were used to investigate the Co/Al2O3/graphene/SiO2 interfaces. Direct observation of pinhole contacts was achieved using FIB cross-sectional lamellas. Spatially resolved EDX spectrum profiles confirmed the presence of direct point contacts between the Co layer and the graphene. The chemical nature of the Al2O3 barriers was also analyzed using electron energy loss spectroscopy (EELS). On the whole, the high surface diffusion properties of graphene led to Volmer-Weber-like Al2O3 film growth, limiting the minimal possible thickness for complete barrier coverage onto graphene surfaces using standard Al evaporation methods. The results indicate a minimum thickness of nominally 3 nm Al2O3, resulting in a 0.6 nm rms rough film with a maximum thickness reaching 5 nm. The electrical characterization of the device contacts seems to be a resultant of tunneling contact behavior associated to charge trapping,pinhole contacts and geometry of the contacts.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Este trabalho visa a um estudo de bosonização de sistemas fermiônicos. As relações entre a bosonização e matéria condensada, notoriamente o caso do Grafeno, são apresentados e depois discutimos as possíveis implicações do mecanismo de i-particles na existência de correlatores de 4 correntes. Cálculos em D = 4 também são realizados para que se possa observar o diferente comportamento da ação bosonizada em diferentes dimensões. / This work aims to study the bosonization of fermionic systems. Relations between bosonization and condensed matter, notoriously the case of graphene, are presented and then discussed. The possible implications of the mechanism of it i-particles in 4 current correlators. Calculations in D = 4 are also performed in order to observe the different behavior of bosonized action in different dimensions.

Orientador: Prof. Dr. Frank Nelson Crespilho / Tese (doutorado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Materiais Avançados, 2015. / A glicose oxidase (GOx) é a enzima redox mais estudada como biocatalizador anódico em biocélulas a combustível (BCs) de glicose, principalmente pelo alto número de turnover para oxidação de glicose. No entanto, seu sítio redox é composto pelo cofator flavina adenina dinucleotídeo (FAD), que fica localizado no interior da enzima e coberto por uma espessa camada proteica, o que limita a transferência direta de elétrons (TDE). Assim, nesta tese de doutorado propõe-se a utilização de fibras flexíveis de carbono (FFC) esfoliadas e modificadas com GOx para uso em bioânodos. Propõe-se a esfoliação química das FFC como um método para a formação carbono-edge e folhas de óxido de grafeno (OG) ancoradas na superfície das fibras (FFC-OG). Por adsorção, a GOx foi imobilizada nos eletrodos de FFC e FFC-OG, onde observou-se a TDE para ambos. No entanto, determinou-se por meio da Teoria de Marcus que a constante heterogênea de transferência de elétrons (kTE) foi duas vezes maior para o bioeletrodo contendo OG, em que a GOx apresentou um valor da energia de reorganização de 0,38 eV. Além disso, o bioeletrodo contendo OG e GOx apresentou uma resposta bioeletrocatalítica para oxidação da glicose em -0,54 V. Esses resultados comprovam que o método de esfoliação química é uma etapa importante para o desenvolvimento de bioeletrodos flexíveis de carbono aplicados em biocélulas a combustível. / Glucose oxidase (GOx) is the most studied redox enzyme as anode biocatalyst in glucose biofuel cells (BFCs), mainly by its high turnover number for glucose oxidation. However, GOx redox site consists in the cofactor flavin adenine dinucleotide (FAD), which it is located deeply buried in the enzyme and covered by a thick protein layer, which limits the direct electron transfer (DET). Thus, in this doctoral thesis we propose the use of flexible carbon fibers (FCF) exfoliated and modified with GOx for application in bioanode in BFCs. FCF chemical exfoliation is proposed as a method for obtain carbon-edge and sheets of graphene oxide (GO) anchored on the surface of the fibers (FCF-GO). By adsorption, GOx was immobilized on FCF electrodes and FCFGO, where the TDE was observed for both. However, it was determined by Marcus theory that the heterogeneous electron transfer constant (kHET) was two times higher for bioelectrodes containing GO, wherein the GOx had a reorganization energy value of 0.38 eV. In addition, the bioelectrode containing GO and GOx presented a bioelectrocatalytic response for glucose oxidation at -0.54 V. These results show that the chemical exfoliation method play an important role in the development of flexible carbon bioeletrodos applied in biofuel cells.

Orientador: Dr. Demétrio Jackson dos Santos / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Materiais Avançados, 2016. / A aplicação de grafeno em dispositivos tem atraído a atenção de diversas áreas de pesquisa devido às fascinantes propriedades deste material, como flexibilidade, resistência mecânica, alta condutividade intrínseca e modulação eletromecânica. Para aplicações em eletrônica orgânica, no entanto, obstáculos ainda devem ser transpostos para a maior eficiência destas nanoestruturas. Estes incluem principalmente sua baixa compatibilidade com polímeros, propriedade de gap zero e baixa reatividade. Uma possibilidade para que se supere estas desvantagens é a realização controlada de processos para modificação das folhas de grafeno, como a dopagem. Neste trabalho, é investigado um método simples, de baixo custo e de alta eficiência para síntese de grafeno, a deposição química na fase vapor assistida por plasma de micro-ondas (MW-PECVD), em um equipamento construído pelo Laboratório de Filmes Finos da Universidade de São Paulo. Analisou-se a influência dos parâmetros de processo no número de camadas, qualidade das estruturas formadas e possibilidade de síntese em única etapa de estruturas dopadas com nitrogênio. O grafeno foi sintetizado em folhas de cobre sob diferentes condições de temperatura, fluxo de gases precursores e tempo de deposição. Os efeitos das condições de crescimento na morfologia e estrutura das amostras foram investigados por espectroscopia Raman e espectroscopia de fotoelétrons excitados por Raios-X (XPS). O sistema mostrou-se eficiente para a síntese de folhas de grafeno bicamada (pura e dopada) em baixa temperatura (760°C) e baixo tempo de síntese (2,5 min), apresentando as estruturas dopadas concentração significativa de nitrogênio (4,2%). / The application of graphene on several devices has attracted researchers from many study areas due to the fascinating properties of graphene, such as flexibility, mechanical resistance, high intrinsic mobility and electromechanical modulation. Regarding applications of graphene in organic electronics, however, obstacles still must be overcome to increase these nanostructures effectiveness. These obstacles are mainly related to its low compatibility with polymers, intrinsic zero-gap and low reactivity. One of the possibilities to surpass these disadvantages is the controlled modification of graphene sheets by the application of processes such as doping. In this work we investigate a simple, low-cost and high-effective method for synthesizing graphene, the microwave plasma enhanced chemical vapor deposition (MWPECVD), in a home-made equipment developed by the Thin Films Laboratory at São Paulo University. The influence of process parameters on the number of layers, quality of the structures and possibility of application of this process in single-step synthesis of nitrogen-doped graphene was analyzed. Graphene was synthesized on copper foil under different experimental conditions of temperature, flow of precursor gases and deposition time. The effects of growth conditions on the morphology and structure were investigated by micro-Raman spectroscopy and X-Ray photoelectron spectroscopy (XPS). The system was proved efficient in producing bilayer graphene at low temperature (760°C) and fast synthesis (2.5 min), presenting the doped samples significant concentration of nitrogen (4.2%).

Submitted by LUIZ HENRIQUE BUGATTI GUESSI null (lhbguessi@gmail.com) on 2016-03-05T22:01:32Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_Final_full_Luiz_Henrique_Guessi.pdf: 8393900 bytes, checksum: 733e3b310e036a5d66ec11c8c11f985e (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Paula Grisoto (grisotoana@reitoria.unesp.br) on 2016-03-07T18:18:44Z (GMT) No. of bitstreams: 1 guessi_lhb_me_rcla.pdf: 8393900 bytes, checksum: 733e3b310e036a5d66ec11c8c11f985e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-07T18:18:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 guessi_lhb_me_rcla.pdf: 8393900 bytes, checksum: 733e3b310e036a5d66ec11c8c11f985e (MD5) Previous issue date: 2016-02-18 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Foi discutido teoricamente a Densidade Local de Estados (LDOS) de uma folha de grafeno hospedando duas impurezas distantes localizadas no centro da célula hexagonal. Ao acoplar lateralmente a ponta do Microcópio de Varredura por Tunelamento (STM) sobre o átomo de carbono, dois novos notáveis efeitos foram detectados: i) uma estrutura de multiníveis na LDOS e ii) padrões de batimentos na LDOS induzida. Também foram mostrados que ambos os fenômenos ocorrem próximos aos pontos de Dirac e são altamente anisotrópicos. Além disso, foram propostos experimentos de condutância empregando o STM como uma sonda para a observação de tais manifestações exóticas na LDOS do grafeno induzida pela correlação entre as impurezas. / We discuss theoretically the Local Density of States (LDOS) of a graphene sheet hosting two distant adatoms located at the center of the hexagonal cells. By putting laterally a Scanning Tunneling Microscope (STM) tip over a carbon atom, two remarkable novel effects can be detected: i) a multilevel structure in the LDOS and ii) beating patterns in the induced LDOS. We show that both phenomena occur nearby the Dirac points and are highly anisotropic. Furthermore, we propose conductance experiments employing STM as a probe for the observation of such exotic manifestations in the LDOS of graphene induced by inter-adatoms correlations.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In this work we studied the properties of confined water by graphene sheets via Classical Molecular Dynamics. The main objective of this dissertation is to understand how the structural and dynamic properties of confined water can be changed due to the geometric confinement, including the density profile, formation of layering, the average number of hydrogen bonds and the diffusion process of water molecules. The confinement geometry is formed by two graphene sheets aligned parallel with respect to one another separated by a distance "d". Both the distance "d" as the system temperature were varied to obtain different degrees of confinement and thermodynamic conditions. Values used were d=7, 9, 11, 15, 20, 25 and 30Å and T=280, 300 and 320K. Furthermore, all simulations were carried out with GROMACS (GROningen Machine for Chemical Simulations) code in a NVT ensemble (particle number, volume and pressure are kept constant) and using SPC/E (Simple Point Charge/Extend) water model. For these systems have been found that confinement induces the formation of layers of water molecules and the number of layers depend on the degree of confinement. Due to this structure, we analyzed the average number of hydrogen bonds with water molecules and these molecules in the respective diffusion layers (central and near the confining walls). It was concluded that the formation of layers is directly related to the breaking of hydrogen bonds. / Neste trabalho estudamos as propriedades da água confinada por folhas de grafeno via Dinâmica Molecular Clássica. O principal objetivo dessa dissertação é compreender como as propriedades dinâmicas e estruturais da água confinada podem ser alteradas devido ao confinamento geométrico, entre elas o perfil da densidade, a formação de camadas, o número médio de ligações de hidrogênio e o processo difusivo das moléculas de água. A geometria confinante foi construída através de duas folhas de grafeno alinhadas paralelamente uma em relação a outra separadas por uma distância "d". Tanto a distância "d" como a temperatura do sistema foram variadas de modo a obtermos diferentes graus de confinamento e condições termodinâmicas. Os valores utilizados foram d=7, 9, 11, 15, 20, 25 e 30Å e T=280, 300 e 320K. Além disso, todas as simulações foram realizadas com o código computacional GROMACS (do inglês GROningen Machine for Chemical Simulations) em um ensemble NVT (ensemble onde o número de partículas, volume e pressão são mantidos constantes) usando o modelo de água SPC/E (do inglês Simple Point Charge/Extend). Para esses sistemas foi encontrado que o confinamento induz a formação de camadas de moléculas de água e o número de camadas dependem do grau de confinamento. Devido a esta estruturação, foi analisado o número médio de ligações de hidrogênio por moléculas de água e a difusão dessas moléculas nas respectivas camadas (central e próximas as paredes confinantes). Concluiu-se que a formação de camadas está diretamente relacionado com a quebra das ligações de hidrogênio.