Made available in DSpace on 2016-06-02T20:15:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4684.pdf: 17668622 bytes, checksum: 0bf46e77c798ab290c251436167def28 (MD5) Previous issue date: 2012-09-05 / Financiadora de Estudos e Projetos / In this thesis, we study new materials derived from graphene, like nanowires and nanoribbons, with numerical calculations based on the density functional theory (DFT) and the non-equilibrium Green functions (NEGF). We will discuss these theories in general and we remark that these theories are based on quantum mechanical. The results of this study indicate that the carbon ribbons and carbon wires present interesting and not predictable structural properties. The analysis of the density of stated (DOS) and its variants (LDOs, PDOS, and COOP), provides the basis for understanding the structural properties and the electronic structure of the wires and ribbons. Whenever possible, we compare the results obtained with DFT and NEGF with simpler theories, such as the valence orbital theory and the molecular orbital theory. The results show that the transport current is robust and presents an anisotropy in transmission of electrons, indicating these materials are candidates for fabrication of electronic devices, such as transistors. / Nesta tese, estudamos novos materiais derivados de grafeno, as nanofitas e os nanofios de carbono, com o uso de cálculos numéricos baseados na teoria do funcional da densidade (DFT) e na teoria de funções de Green fora do equilíbrio (NEGF). Abordaremos estas teorias de forma geral na tese e ressaltamos que são teorias baseadas em mecânica quântica. Os resultados que obtivemos deste estudo indicam que as fitas e os fios de carbono apresentam propriedades estruturais interessantes e não previsíveis. A análise da densidade de estados (DOS) e suas variantes (LDOS, PDOS e COOP), permitem o entendimento das propriedades estruturais e eletrônicas que os fios e fitas apresentam. Sempre que possível, comparamos os resultados obtidos com a DFT e a NEGF com teorias mais simples, tais como a teoria de orbital de valência e a teoria do orbital molecular. Os resultados de transporte mostram que estas estruturas apresentam uma corrente robusta e com uma anisotropia na transmissão de elétrons, indicando estes materiais como candidatos para fabricação de dispositivos eletrônicos, tais como transistores.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:16:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4454.pdf: 4088543 bytes, checksum: b829b174ad1b522d296bc77ec8d4012b (MD5) Previous issue date: 2011-08-25 / Financiadora de Estudos e Projetos / In this work, We report studies on samples of graphite few layers obtained from micromechanical techniques of cleaving Manual of highly oriented pyrolytic graphite (HOPG). In order to checking the number of layers in each sample, each was physically characterized by spectroscopic measurements using the Raman technique. We studied the ratio of the intensities of the first-order band permitted G, and the second-order band resonance G′(2D) (IG=I2D), from Raman spectroscopy, provides useful information about stacking of graphite layers to verify the presence of few layers in the samples. The results of this study show that by Raman spectroscopy is possible to obtain information from the structural composition of the material and allows knowing the stacking of graphite layers in the samples. Since was used HOPG, there is no information of the size of crystallite represented by disorder induced D band , since this material has long range crystalline symmetry where the crystal size is much larger than the spot of laser used for the measurements. / Neste trabalho realizamos estudos em amostras de grafite de poucas camadas obtidas a partir de técnica clivagem manual micro-mecânica de grafite pirolítica altamente orientada (HOPG). Visando a verificação do numero de camadas em cada amostra, cada uma delas foi caracterizada fisicamente através de medidas espectroscópicas utilizando a técnica de Raman. Foram estudadas a razão entre as intensidades da banda permitida em primeira ordem G, e a banda de ressonância dupla G′(2D) (IG=I2D), da espectroscopia Raman, que fornece informação do empilhamento das camadas de grafite para verificar a presença de poucas camadas nas amostras. Os resultados obtidos neste trabalho mostram que através da espectroscopia Raman é possível obter informação sobre a estrutura do material, e permite conhecer o empilhamento das camadas nas amostras de grafite. Sendo que, foi utilizado grafite pirolítica altamente orientada HOPG, não se tem informação do tamanho do cristalito representado pela banda induzida pela desordem D, já que este material possui uma simetria cristalina de longo alcance onde o tamanho do cristal é muito maior que o spot do laser usado para as medidas.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:36:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5302.pdf: 3050627 bytes, checksum: d14aad95482698e7d39d217f3b9d0922 (MD5) Previous issue date: 2011-11-22 / Universidade Federal de Sao Carlos / In this study, in the first step, Indium tin oxide nanoparticles were synthesized via a non-aqueous route involving the solvothermal treatment of indium (III) acetylacetonate and tin (IV) chloride in polyethylene glycol Mw=1000. The use of microwave heating reduced the reaction time considerably when compared to traditional heating methods. An analysis by transmission electron microscopy (TEM) revealed particles of relatively uniform sizes and shapes. The high crystallinity of the material was observed by high resolution transmission electron microscopy (HRTEM). The nanocristal size founded by count was 5,1nm. A powder X-ray diffraction analysis indicated that all the materials were crystalline. Infrared spectra confirmed the presence of organic material on the nanoparticle surface. By thermogravimetric analysis (TGA) determined that 11.3% of the total mass corresponds to the polymer. Resistivity values below 10-1 Ω.cm were obtained in thin films and pellets, and semiconductor behavior. In the second step, a model to control the covered area of graphene oxide (GO) sheets by ITO nanoparticles was proposed. The method used was add graphene oxide at the synthetic route to obtain pure ITO. The composites were characterized by XRD, FT-IR, TGA and TEM. XRD results for the synthesized materials confirmed the diffraction patterns of ITO in the different composites synthesized. Through the analysis of FT-IR was possible confirm the presence of the polymer formed on the surface of the oxide nanoparticle and functional groups of graphene oxide sheets. The polymer attached on the oxide surface is responsible for the strong interaction between the ITO and graphen oxide sheets. TEM images for the samples with different cover percentage showed the controller achieved with the synthesis proposed. The composite with 100 or 10% of metal oxides covering the sheets surface did not show the presence of nanocrystals out sheets. The percent value of the covered area obtained of 15% founded by image J analisys is near to the calculated value. From this value we can say that the model works well to control the covered area of GO by nanocristals. The electrical resistivity values found are comparable to the pure ITO, however, with a smaller amount of ITO. / Neste estudo, na primeira etapa, nanopartículas de óxido de índio dopado com estanho foram sintetizadas por uma rota não aquosa envolvendo o tratamento solvotermal de acetilacetonato de índio (III) e cloreto de estanho (IV) em polietilenoglicol de massa molecular 1000. O uso de aquecimento auxiliado por microondas reduziu o tempo de reação quando comparado aos métodos tradicionais de aquecimento. A análise por microscopia eletrônica de transmissão (TEM) mostrou partículas com tamanho e forma relativamente uniformes. A alta cristalinidade do material foi observada por microscopia eletrônica de alta resolução (HRTEM). O tamanho dos nanocristais obtidos por contagem foi de 5,1 nm. A análise de difração de Raios-X (DRX) indicou a cristalinidade do material. O espectro de infravermelho (FT-IR) confirmou a presença do material orgânico na superfície das nanopartículas. Pela análise termogravimétrica (TGA) determinou que 11,3% da massa total corresponde ao polímero. Resistividade abaixo de 10-1 Ω.cm foi obtido no filme e na pastilha, com comportamento semicondutor do óxido. Na segunda etapa, um modelo de controlar a área das folhas de óxido de grafeno (OG) coberta por nanocristais foi proposto. O método usado foi adicionar óxido de grafeno à rota de síntese do ITO puro. Os compósitos foram caracterizados por DRX, FT-IR, TGA e TEM. Os resultados de difração de Raios-X confirmaram o padrão de difração do ITO nos diferentes compósitos. Pela análise de FT-IR foi possível confirmar a presença do polímero na superfície das nanoparticulas e os grupos funcionais das folhas de óxido de grafeno. O polímero ligado na superfície do óxido e responsável pela forte interação entre o ITO e as folhas de óxido de grafeno. As imagens de TEM para as amostras com porcentagens de cobertura diferente mostraram o controle alcançado com o método de síntese proposto. Os compósitos com 100% e 10% de óxido metálico cobrindo a superfície das folhas mostraram que não ocorreu a formação de nanopartículas fora das folhas. O valor de 15 % de porcentagem de área coberta obtido é próximo ao valor calculado. A partir deste valor, pode-se dizer que o modelo funciona bem para controlar a área de OG coberta por nanocristais. Os valores de resistividade elétrica encontrados são comparáveis ao ITO puro, no entanto, com uma quantidade menor de ITO.

Esta dissertação de mestrado aborda dois estudos que foram desenvolvidos utilizando a técnica de microscopia FTIR (micro-FTIR): a reatividade do grafeno funcionalizado e a eletroquímica in-situ com micro-FTIR para avaliação de reações redox. A reatividade e a distribuição de cargas em materiais 2D, mais especificamente em folhas individuais de grafeno, têm sido alvo de muita investigação na última década. No entanto, ainda não é conhecido como elas se apresentam em grafeno com grandes áreas, uma vez que a maioria dos estudos utilizam áreas muito pequenas (~μm2). Neste estudo, investigou-se experimentalmente como um eletrodo formado por uma única folha de grafeno se comporta quando sua estrutura é alterada por funcionalização covalente. Utilizando microespectroscopia na região do infravermelho, avaliou-se a funcionalização de grafeno com unidades de ácido benzoico no grafeno ancorados eletroquimicamente. O mapeamento químico mostrou que a distribuição espacial dessas unidades não ocorre uniformemente, ao invés disso, existem pontos específicos de ancoramento. Por fim, observou-se que a funcionalização ocorre mais intensamente na borda da folha de grafeno, alterando as propriedades óticas e eletroquímicas deste material, reduzindo o ganho ótico proporcionado pelos plásmons e aumentando a resistência de transferência heterogênea de elétrons. Para o segundo capítulo dessa dissertação, aplicou-se a microespectroscopia FTIR multiplex ao estudo da mudança química de um eletrodo de ouro modificado com azul da prússia (AP). Para isso, observou-se que uma etapa limitante era a confecção de um porta-amostra que reduzisse a camada de eletrólito ao mínimo de forma que a água não mais absorvesse a radiação de forma majoritária. Logo, foi possível o estudo vibracional de vários pontos da superfície do eletrodo, observando-se a influência do potencial aplicado, onde tem-se uma grande dependência dos sinais referentes ao estiramento C≡N do AP com a condição de potencial imprimida no eletrodo. / This Masters dissertation approaches two studies developed using the FTIR microspectroscopy technique (micro-FTIR): the activity of graphene functionalized and the in-situ electrochemistry with micro-FTIR for the evaluation of redox reactions. Reactivity and charge distribution in 2D materials, especially in single graphene sheets, have been the focus of extensive investigation during the last decade. However, there is still no knowledge on how large-area graphene behaves, since most of the studies utilize too small areas (~μm2). In this study, we aim to investigate experimentally how an electrode composed of only one single sheet of graphene behaves when its structure is changed by covalent functionalization. Using infrared microspectroscopy, the electrochemically induced covalent functionalization of graphene with benzoic acid unities was evaluated. The chemical mapping showed that the spatial distribution of these unities does not occur uniformly, instead, there are specific anchoring points. Lastly, it was observed that the functionalization occurs more intensely on the edges of the graphene sheet and that the covalent, affecting its optical and electrochemical properties, reducing the optical gain provided by the plasmons and increasing the resistance of heterogeneous electron transfer. In the second chapter of this dissertation, multiplex FTIR microspectroscopy was applied to the study of the chemical changes of a gold electrode modified with Prussian blue (PB). It was observed that the limiting step for this type of analysis was the building of a sample holder that reduces the electrolyte layer to the minimum in a way that water did not absorb the radiation in majority. Therefore, a vibrational study of several points of the electrode surface was possible evaluating the influence of the applied potential, where there is a dependence of the signals related to the C≡N stretching mode from PB on the potential condition applied to the electrode.

Submitted by Alison Vanceto (alison-vanceto@hotmail.com) on 2016-09-28T14:27:38Z No. of bitstreams: 1 TeseJDST.pdf: 17603696 bytes, checksum: 0c1471176fc4a104094dc30f66528fb9 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2016-09-30T17:07:58Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseJDST.pdf: 17603696 bytes, checksum: 0c1471176fc4a104094dc30f66528fb9 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2016-09-30T17:08:11Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseJDST.pdf: 17603696 bytes, checksum: 0c1471176fc4a104094dc30f66528fb9 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-30T17:15:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseJDST.pdf: 17603696 bytes, checksum: 0c1471176fc4a104094dc30f66528fb9 (MD5) Previous issue date: 2015-04-29 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Amazonas (FAPEAM) / Nowadays, several efforts have been made by research groups around the physical properties of the graphene in view of the possible technological applications of their unique structural and electronic properties. The graphene comes as a fort candidate to substitute the inorganic semiconductors. Initially in this work, we made a description of the graphene crystal structure to elucidate its nature. The electronic properties of this material are attractive due to several analogies between the transport phenomena and other phenomena studied by quantum electrodynamic as, for instance, Klein tunneling. From the point of view of the tight-binding approximation, we obtained the dispersion relation and the structure of the energy bands of the graphene, thus outlining its electronic spectrum. Also,we indicated some curious results that demonstrate the atypical nature of this material. The main objective of this study was to analyze the behavior of the charge carriers by the transfer matrix technique to obtain the numerical solution of transmissivity, conductance and tunneling current density in the graphene. The transmissividade was analyzed as function of the incident energy and of the angle of incidence for systems with single and double potential barriers, emphasizing the effect of the variation of the gap of energy. We also verified quantum oscillations due to Fabry -Pérot interference and Klein tunneling - an unique property in the graphene. The insertion of the energy gap generated the gap in the transmissivity curve, as well as resonant peaks that become more sharper with the increment of that gap. From the transmissivity results, we enlarged our understanding of the electronic properties in relation to conductance and current density in the graphene. Such properties are shown quite favorable the production of nanoelectronic devices of high performance.. / Atualmente, vários esforços tem sido empreendido por grupos de pesquisa em torno das propriedades físicas do Grafeno devido as possíveis aplicações tecnológicas de suas peculiares propriedades estruturais e eletrônicas. O Grafeno apresenta-se como um forte candidato a substituir os semicondutores inorgânicos.Inicialmente neste trabalho, foi feita uma descrição da estrutura cristalina do Grafeno, afim de elucidar sua natureza. As propriedades eletrônicas deste material são atraentes devido a várias analogias entre os fenômenos de transporte e outros fenômenos estudados pela eletrodinâmica quântica como, por exemplo, o tunelamento Klein. Sob o ponto de vista da aproximação tightbinding, obtivemos a relação de dispersão e a estrutura das bandas de energia do Grafeno, esboçando assim seu espectro eletrônico. Apontamos ainda alguns resultados curiosos que demonstram a natureza atípica deste material. O objetivo principal deste trabalho foi analisar o comportamento dos portadores de carga por meio da técnica da matriz de transferência para obtenção da solução numérica da transmissividade, condutância e densidade de corrente de tunelamento no Grafeno. A transmissividade foi analisada em função da energia incidente e do ângulo de incidência para sistemas com barreiras de potencial simples e dupla, enfatizando o efeito da variação da gap de energia. O sistema de barreira de potencial dupla apresenta grande diferença em relação ao sistema de barreira simples nas curvas de transmissividade por apresentarem níveis de energia ressonantes adicionais em razão de estados quase-ligados na região do poço. Foram verificados ainda oscilações quânticas devido as interferências Fabry-Pérot e o tunelamento de Klein - uma propriedade única no Grafeno. A inserção de gap na energia causou o surgimento de gap na curva da transmissividade, bem como picos ressonantes que ficam mais agudos com o acréscimo desse gap. A partir dos resultados da transmissividade, ampliamos nossa compreensão das propriedades eletrônicas em relação a condutância e a densidade de corrente noGrafeno. Tais propriedades mostram-se bastante favoráveis a fabricação de dispositivos nanoeletrônicos de alto desempenho.

Submitted by Livia Mello (liviacmello@yahoo.com.br) on 2016-09-28T18:23:25Z No. of bitstreams: 1 DissTAS.pdf: 2801935 bytes, checksum: 93fee10e22e0d68fd68275ed7603385d (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-04T18:59:55Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissTAS.pdf: 2801935 bytes, checksum: 93fee10e22e0d68fd68275ed7603385d (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-04T19:00:02Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissTAS.pdf: 2801935 bytes, checksum: 93fee10e22e0d68fd68275ed7603385d (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-04T19:00:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissTAS.pdf: 2801935 bytes, checksum: 93fee10e22e0d68fd68275ed7603385d (MD5) Previous issue date: 2015-02-20 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / In this work the application of electrodes based on a composite of Vertically Aligned Carbon Nanotubes and Graphene Oxide (VACNT-GO) as electrochemical sensor for the determination of pharmaceuticals from the statin class was explored. The VACNT-GO composite was synthesized by the Microwave Chemical Vapour Deposition (MWCVD) method, followed by oxygen plasma treatment. Using high-resolution scanning electron microscopy, Raman spectroscopy and X-Ray photoelectron spectroscopy, it was possible to verify the exposition of graphene sheets functionalized with oxygenated groups (graphene oxide) in the VACNT tips after the oxygen plasma treatment. The oxygen content increased from 4.9% for the VACNT sample to 21.4% in the VACNT-GO sample case. Furthermore, the C:O ratio was equal to approximately 1.5 for the VACNT-GO sample, in accordance with the expected range for graphene oxide. Moreover, by measurements of the contact angle with distillated water, it was noted a drastic change of the sample surface wettability, changing from superhydrophobic for VACNT (contact angle = 157o) to superhydrophilic for VACNT-GO (contact angle ≈ 0o), enhancing the electrochemical application of the material in aqueous systems. From cyclic voltammetry assays conducted for the potassium hexacyanoferrate (III) probe, it was diagnosticated an electroactive area equivalent to approximately 80% of the geometric area and a high heterogeneous electron transfer rate constant (3.4 × −2 −110 cm s ) for the VACNT-GO electrode, demonstrating the good electrochemical performance of the proposed electrodic material. Next, voltammetric methods for determination of the statins atorvastatin calcium (ATOR) and rosuvastatin calcium (ROS) were developed. Using Differential Pulse Adsorptive Anodic Stripping Voltammetry (DPAdASV) under optimized conditions, the constructed analytical curve for ATOR was linear in the range −8 −6 −1 −9from 9.0 × 10 to 3.8 × 10 mol L , with a limit of detection of 9.4 × 10 mol −1L . In the ROS drug case, the Square-Wave Adsorptive Anodic Stripping Voltammetry (SWAdASV) technique showed the better analytical performance, and also under optimized conditions, the analytical curve was linear in the ROS −7 −5 −1concentration range from 4.8 × 10 to 4.7 × 10 mol L , with a limit of −8 −1detection of 6.0 × 10 mol L . Both the voltammetric procedures were successfully applied in the ATOR and ROS determination in pharmaceutical formulations and synthetic biological samples (urine and human serum). / Neste trabalho, a aplicação de eletrodos à base de um compósito de nanotubos de carbono verticalmente alinhados e óxido de grafeno (VACNT-GO, do inglês “Vertically Aligned Carbon Nanotubes and Graphene Oxide”) como sensor eletroquímico para a determinação de fármacos da classe das estatinas foi explorada. O compósito de VACNT-GO foi sintetizado empregando-se o método de deposição química de vapor assistido por microondas (MWCVD, do inglês “Microwave Chemical Vapour Deposition”) seguido de um tratamento por plasma de oxigênio. Utilizando-se microscopia eletrônica de varredura de alta resolução, espectroscopia Raman e espectroscopia de fotoelétrons excitados por Raio-X, foi possível observar a exposição de folhas de grafeno funcionalizadas com grupos oxigenados (óxido de grafeno) nas pontas dos VACNT após o tratamento por plasma de oxigênio. O teor de oxigênio aumentou de 4,9% para a amostra de VACNT para 21,4% no caso da amostra de VACNT-GO. Além disso, a razão C:O foi igual a proximadamente 1,5 para a amostra de VACNT-GO, em concordância com os teores previstos para óxido de grafeno. Ademais, por meio de medidas do ângulo de contato com a água destilada, foi notada uma mudança drástica da molhabilidade da superfície das amostras, passando de super-hidrofóbicas para os VACNT (ângulo de contato = 157o) para super-hidrofílicas para os VACNT-GO (ângulo de contanto ≈ 0o), potencializando a aplicação eletroquímica do material em sistemas aquosos. A partir de estudos de voltametria cíclica conduzidos para a sonda de hexacianoferrato (III) de potássio, foi diagnosticada uma área eletroativa equivalente a aproximadamente 80% da área geométrica e uma elevada constante de transferência heterogênea −2 −1de elétrons (3,4 × 10 cm s ) para o eletrodo de VACNT-GO, mostrando o bom desempenho eletroquímico do material eletródico proposto. Em seguida, métodos voltamétricos para a determinação das estatinas atorvastatina cálcica (ATOR) e rosuvastatina cálcica (ROS) foram desenvolvidos. Utilizando-se a técnica de voltametria adsortiva de redissolução anódica por pulso diferencial (DPAdASV, do inglês “Differential Pulse Adsorptive Anodic Stripping Voltammetry”) sob condições otimizadas, a curva analítica construída para a−8 −6 −1ATOR foi linear no intervalo de 9,0 × 10 a 3,8 × 10 mol L , com um limite −9 −1de detecção de 9,4 × 10 mol L . No caso do fármaco ROS, a técnica de voltametria adsortiva de redissolução anódica por onda quadrada (SWAdASV, do inglês “Square-Wave Adsorptive Anodic Stripping Voltammetry”) apresentou um melhor desempenho analítico, e sob condições otimizadas, a −7curva analítica construída para a ROS foi linear no intervalo de 4,8 × 10 a 4,7−5 −1 −8 −1× 10 mol L , com um limite de detecção de 6,0 × 10 mol L . Ambos os procedimentos voltamétricos foram eficientemente aplicados na determinação de ATOR e ROS em amostras de formulações farmacêuticas e biológicas sintéticas (urina e soro humano).

Submitted by Maike Costa (maiksebas@gmail.com) on 2016-03-15T13:17:25Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 5498676 bytes, checksum: 4a307b30b2c4f45e565cf9923519ec7f (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-15T13:17:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 5498676 bytes, checksum: 4a307b30b2c4f45e565cf9923519ec7f (MD5) Previous issue date: 2015-02-20 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / Investigating the stability and electronic structure of nanomaterials is essential for their application in electronic devices. In this thesis were analysed two types of nanostructures, a derivative of h-BN and the other of graphene. This analysis was performed using first-principles calculations by Density Functional Theory (DFT), implemented by the SIESTA code. First we investigated two kinds of stacks of h-BN bilayer with impurities and by means of the calculation of interaction and formation energies was identified the most stable bilayers, both due to the nature of the stack and to the type impurity introduced. We also note that the combination of these two effects cause considerable variations in the gaps of energy and impurity. We also use an electric field perpendicular to the plane of the bilayer and observe different changes in the electronic structure related to the permanent electric dipole moment of each nanostructure. The second nanomaterial investigated in this work, the Carbon bicones have been proposed based on the experimental observation of nanocones. The possibility of bicones are experimentally obtained was analyzed by comparing the stability of these nanostructures with existing cones. It was found that some of them are as stable as the cones, which, at least theoretically, enables the synthesis of these nanomaterials. The effect of the electric field and impurities on the electronic structure of bicones were also analyzed, resulting in significant changes in the state density, evidenced by the emergence of new states near the Fermi level / Investigar a estabilidade e a estrutura eletrônica dos nanomateriais é imprescindível para a aplicação dos mesmos em dispositivos eletrônicos. Nesta tese foram analisados dois tipos de nanoestruturas, uma derivada do h-BN e a outra do grafeno. Tal análise foi realizada utilizando cálculos de primeiros princípios, através da Teoria do Funcional da Densidade (DFT), implementados pelo código SIESTA. Primeiramente investigamos dois tipos de empilhamentos de bicamadas de h-BN com impurezas e por meio das energias de interação e formação calculadas, identificamos as bicamadas mais estáveis, tanto em função da natureza do empilhamento, quanto em relação ao tipo de impureza introduzida. Constatamos também que a combinação destes dois efeitos, causa consideráveis variações nos gaps de energia e de impureza. Aplicamos ainda um campo elétrico perpendicular ao plano das bicamadas e observamos diferentes modificações na estrutura eletrônica, relacionadas ao momento de dipolo elétrico permanente de cada nanoestrutura. O segundo nanomaterial investigado neste trabalho, os bicones de Carbono, foram propostos tomando por base a constatação experimental dos nanocones. A possibilidade dos bicones serem obtidos experimentalmente foi analisada comparando a estabilidade destas nanoestruturas com a dos cones já existentes. Foi possível constatar que alguns deles são tão estáveis quanto os cones, o que, ao menos teoricamente, viabiliza a sintetização destes nanomateriais. O efeito do campo elétrico e das impurezas sobre a estrutura eletrônica dos bicones também foram analisados, resultando em mudanças relevantes na densidade de estado, evidenciadas através do surgimento de novos estados próximos ao nível de Fermi.

Submitted by Vasti Diniz (vastijpa@hotmail.com) on 2017-09-11T13:46:47Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 4626287 bytes, checksum: 422f70b41a38fd74eb6520e392f6d65b (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-11T13:46:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 4626287 bytes, checksum: 422f70b41a38fd74eb6520e392f6d65b (MD5) Previous issue date: 2017-03-07 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / In this work, we developed a complete study on the relativistic Landau model and non-commutative geometry, the latter was derived from level projection, in order to describe curved graphene systems. In developing of the theory, we address the problem of the eigenvalues from the relativistic Dirac-Landau operador on the sphere with a magnetic monopole in its center. The relativistic fuzzy spheres are introduced using the eigenstates of the relativistic Landau levels and we compare it with non-relativistic cases. Under mass deformation, the fuzzy spheres relative to the relativistic symmetric Landau levels change their sizes, however zero-modes there are no variation of size for the corresponding fuzzy sphere. Consecutively we verify that the relativistic Landau model and non-relativistic system of Pauli-Schr odinger are related by gauge transformation SU(2). And nally, the application of the whole theoretical graphene's framework show a simmetric spectrum with respect to its zero energy, and it maintains itself under mass deformation. On the other hand, the in uence of the mass parameters M 6= 0 on the four fuzzy spheres (two for each valley) is such that, if n 6= 0, two of them are enlarged and the other two are diminished, but for n = 0 the fuzzy spheres (at M) do not change their sizes. / Neste trabalho, desenvolvemos um estudo completo do modelo de Landau relativ stico e da geometria n~ao-comutativa, esta ultima derivada a partir da proje c~ao de n vel, a m de descrever sistemas curvos de grafeno. No desenvolvimento da teoria, abordamos o problema de autovalores do operador Dirac-Landau relativ stico sobre uma esfera com um monopolo magn etico em seu centro. As esferas fuzzy relativ sticas s~ao introduzidas usando-se os autoestados dos n veis de Landau relativ sticos e uma compara c~ao e feita com os casos n~ao-relativ sticos. Sob deforma c~ao da massa, as esferas fuzzy correspondentes a n veis de Landau relativ sticos sim etricos modi cam seus tamanhos, mas para modos-zero n~ao h a varia c~ao do tamanho para a esfera fuzzy correspondente. Em sequ^encia veri ca-se que o modelo de Landau relativ stico e o sistema n~ao-relativ stico de Pauli-Schr odinger est~ao relacionados por uma transforma c~ao de gauge SU(2). Finalmente, a aplica c~ao de todo o esse arcabou co te orico no grafeno, mostra que seu espectro e sim etrico com respeito a energia zero, e mant em-se mesmo sob deforma c~ao da massa. Por outro lado, a in u^encia do par^ametro de massa M 6= 0 nas quatro esferas fuzzy (2 para cada vale) e tal que, se n 6= 0, duas delas aumentam e as outras duas diminuem, mas para n = 0 as esferas fuzzy (em M) n~ao mudam seus tamanhos

Submitted by Vasti Diniz (vastijpa@hotmail.com) on 2017-09-18T14:16:14Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2655836 bytes, checksum: 6306e048c6d679513585a208ceaa9e95 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-18T14:16:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2655836 bytes, checksum: 6306e048c6d679513585a208ceaa9e95 (MD5) Previous issue date: 2013-03-15 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Recently, Mesaros, Sadri and Zaanen investigated the rise of Berry phases in the dynamics of quasiparticle in graphene with edge dislocation. In opposition with disclina­tions, dislocations require only finites energies to be created so that is virtually impossible to prepare one crystal, which doesn't have dislocations. Mesaros, Sadri e Zaanen used the theory of classic elasticity, to introduce informations due deslocations, in the Hamiltonian of particle and also used tigth-binding method to describe the system. They obtained that dynamics particle acquires one Berry phase and which this phase can be used at applications in quantic computation. In this work, we use the Katanev and Volovich geometric theory of defects to introduce dislocations in the graphene's sheet. We obtain the metric which descibe edge dislocations. We obtain the Hamiltonian which descibe the dynamic of quasiparticle in the graphene at curved space-time with torsion. Write the Dirac equation to this system and investigate the rise of Berry phase in this system. We show that Berry phase obtained to our system depends of intensity of Burgers vector. / Recentemente, Mesaros, Sadri e Zaanen investigaram o aparecimento de fases de Berry na dinamica de quasiparticulas em grafeno com deslocagoes tipo edge. Em contraste com desclinagoes, as deslocagoes requerem apenas energias finitas para serem criadas, de modo que é virtualmente impossivel preparar um cristal que nao contem deslocagoes. Mesaros, Sadri e Zaanen usaram a teoria da elasticidade classica, para introduzir as infor­magoes devido a deslocacao, no hamiltoniano da particula e usaram metodo tight-binding numa aproximagao de continuo para descrever o sistema. Eles obtiveram que a dinamica da particula adquire uma fase de Berry e que esta fase pode ser usadas para aplicagoes em computagao quantica. Neste trabalho, usamos a teoria geometrica de defeitos de Katanaev e Volovich para introduzir deslocagoes em uma folha de grafeno em uma aproximagao de continuo. Obtemos a metrica que descreve uma deslocagao tipo edge. Obtemos o hamil­toniano que descreve a dinamica das quasiparticulas no grafeno neste espago curvo com torgao. Escrevemos a equagao de Dirac para esse sistemas e investigamos o aparecimento de fases de Berry neste sistema. Mostramos que a fase geometrica obtida para o nosso sistema depende da intensidade do vetor de Burgers.

Submitted by Robyson dos Santos Machado null (robysonmachado@gmail.com) on 2018-01-29T16:54:54Z No. of bitstreams: 1 Tese_Robyson_29-01.pdf: 10773768 bytes, checksum: 30cf1a501f0e0488a4a7fd641ca89a3d (MD5) / Rejected by Cristina Alexandra de Godoy null (cristina@adm.feis.unesp.br), reason: Solicitamos que realize correções na submissão seguindo as orientações abaixo: 1. Verificar a normalização do seu trabalho (por exemplo: inserir palavras-chave após o resumo e abstract), seguindo as orientações da biblioteca. 2. Inserir a ficha catalográfica elaborada pela biblioteca após a normalização do seu trabalho. on 2018-01-29T18:30:28Z (GMT) / Submitted by Robyson dos Santos Machado null (robysonmachado@gmail.com) on 2018-01-30T17:28:31Z No. of bitstreams: 2 Tese_Robyson_29-01.pdf: 10773768 bytes, checksum: 30cf1a501f0e0488a4a7fd641ca89a3d (MD5) Tese_Robyson_FEIS.pdf: 11626510 bytes, checksum: 8eef9dcbe69dc8cabfa8af13f3d9241c (MD5) / Approved for entry into archive by Cristina Alexandra de Godoy null (cristina@adm.feis.unesp.br) on 2018-01-30T18:30:43Z (GMT) No. of bitstreams: 1 machado_rs_dr_ilha.pdf: 11541631 bytes, checksum: 95dc986f0b7db1798926b947044f32d2 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-30T18:30:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 machado_rs_dr_ilha.pdf: 11541631 bytes, checksum: 95dc986f0b7db1798926b947044f32d2 (MD5) Previous issue date: 2017-12-13 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Esta tese é dedicada ao estudo teórico das propriedades de transp orte eletrônico do grafeno hosp edando um par de átomos adsorvidos em diferentes geometrias. Na primeira delas, verificamos a densidade lo cal de estados (LDOS) do plano de grafeno hos p edando um par de átomos adsorvidos, distantes entre si, no centro de uma célula hexagonal da rede. Nesta primeira configuração, efeitos de correlação revelaram uma es trutura multiníveis na LDOS e padrõ es de batimentos na densidade de estados (DOS) induzida. Amb os efeitos são anisotrópicos e o correm na vizinhança dos p ontos de Dirac. Em um segundo arranjo, estudamos a formação de estados ligados ao contínuo (BICs) adsorvendo um par de átomos em lados op ostos do plano de grafeno e colineares com o centro de uma célula hexagonal. Mostramos que nesta configuração a LDOS é caracterizada p or uma dep endência cúbica na energia e que um mecanismo de interferência Fano destrutiva assistida p or uma correlação de Coulomb nas impurezas leva a formação de BICs. Na terceira geometria, analisamos os efeitos do acoplamento não-lo cal de um par de átomos adsorvidos colineares a um átomo de carb ono da rede na LDOS do grafeno. Em tal arranjo, canais de tunelamento eletrônico distintos dão origem a um fator de interferência Fano q0, que se torna um parâmetro de controle natural do sistema. Verificamos três regimes distintos para o sistema: (i) quando q0 < qc1 (ponto crítico) uma dependência mista do pseudogap, ∆ ∝ | ε| , | ε| 2, leva o sistema a uma fase que apresenta BICs spin-degenerados; (ii) próximo à q0 = qc1 quando ∆ ∝ | ε| 2 o sistema é conduzido a uma transição de fase quântica em que a nova fase é caracterizada por BICs magnéticos, e (iii) no segundo valor crítico, q0 > qc2, a dependência cúbica do pseudogap com a energia recupera a degenerescência de spin e a fase com BICs nãomagnéticos é restaurada. Verificamos ainda que um acoplamento local, nesta mesma geometria, não é propício a formação de BICs. No último caso, examinamos a afirmação de que o grafeno livre não demonstra qualquer propriedade ferróica, e mostramos que quando hospedando um par de impurezas ele pode ser conduzido a fases ferroelétrica e multiferróica por meio de um controle da inclinação dos cones de Dirac. A transição para a fase ferroelétrica ocorre gradativamente, enquanto que a fase multiferróica anômala surge abruptamente em uma transição de fase quântica. / In this thesis we present a detailed theoretical study of the electronic transp ort prop erties of graphene systems hosting a pair of adatoms in distinct geometries. In the first one, where the adatoms are placed distant from each other at the center of the hexagonal cell, we verify multilevels struture in the lo cal density of states (LDOS) and b eat patterns in the induced density of states (DOS) profiles due to correlation effects. The b oth findings are anissotropic and o ccour near the Dirac p oint. In the second system, we study the formation of b ound states in the continuum (BICs) in a pair of adatoms on opp osite sides of the graphene sheet and colinear with the center of the hexagonal cell. In such a set, we show that the LDOS is caracterized by a cubic dep endence in energy and that the Fano destrutive interference assisted by Coulomb correlation in the adatoms gives rise to the BICs formation. In the third configuration, we analyze the effects of the nonlo cal coupling in a pair of adatoms collinear to a carb on atom of the graphene sheet. In such a geometry, distinct tunneling paths lead to a Fano factor of interferance q0, which becomes a natural control parameter of the system. In this sense, we verify three distinct regimes: (i) when q0 < qc1 (critical point) a mixed dependence of the pseudogap, ∆ ∝ | ε| , | ε| 2, gives rise to a phase presenting spin-degenerates BICs; (ii) near to q0 = qc1, we find a pseudogap ∆ ∝ | ε| 2 , where the system is drives to a quantum phase transition exhibiting magnetics BICS, and (iii) for the second critical point (q0 > qc2) the cubic dependence of the pseudogap in energy recover the spin degeneracy, thus restoring the non-magnetic BICs phase. In such geometry, we also verify that the local coupling does not allow the BICs formation. At last, we show that a graphene sheet hosting a pair of impurities can present ferroic and multiferroic phases by controling the slope of the Dirac cones. The transition to the ferroic phase occurs gradatively, while the anomalous multiferroic phase emerges abruptaly by means a quantum phase transition.