SILVA, F. W. N. Structural, eletronic and transport properties of nanoscaled systems. 2016. 93 f. Tese (Doutorado em Física) – Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016. / Submitted by Giordana Silva (giordana.nascimento@gmail.com) on 2017-04-10T22:30:18Z No. of bitstreams: 1 2016_tese_fwnsilva.pdf: 1674224 bytes, checksum: ed456e87a0f175e5aa88644ad830b785 (MD5) / Approved for entry into archive by Giordana Silva (giordana.nascimento@gmail.com) on 2017-04-10T22:30:56Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_tese_fwnsilva.pdf: 1674224 bytes, checksum: ed456e87a0f175e5aa88644ad830b785 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-10T22:30:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_tese_fwnsilva.pdf: 1674224 bytes, checksum: ed456e87a0f175e5aa88644ad830b785 (MD5) Previous issue date: 2016 / Band structure methods are applied in this work in order to study electronic and transport properties in nano-scaled systems. Density Functional Theory (DFT) has been employed in order to study the electronic properties of a hexagonal island of boron nitrite (hBN) embedded into graphene nanoribbons (GNRs) in both edge chiralities, zigzag and armchair. Furthermore, in our electronic calculation the spin contribution has been taken into account. The results regarding the non-doped systems revealed that a natural spin splitting is associated to the zigzag edged systems, while the armchair one is found to have a spin degenerated ground state. We also investigate the effects due carbon doping in the innermost ring of the h-BN cluster, where the C atom take the place either the Boron or Nitrogen atom. The doping lead to an even more polarized band structure, for energies nearby the Fermi level. The electronic transport properties have been studied applying the Landauer-B¨uttiker formalism, for all proposed systems, and the quantum conductance also exhibit a spin dependence. An application of the systems, as spin dependent molecular sensors is also considered. We have adsorbed different molecules onto electron rich/deficient devices and observed that the electronic conductance may be modulated by those adsorbed systems. Also, in order to verify the thermodynamic stability of the adsorbed systems we have performed Molecular Dynamics calculations under the Nos´e thermostat algorithm. In this thesis, we also have studied the electronic properties of the transition metal dichalcogenides (TMDCs) by means the Slater-Koster tight-binding method for the electronic structure. The electronic transport properties of molybdenum disulfide (MoS2) nanoribbons (MoS2-NR) is considered, and our results show that the edges of the ribbons play an important role in the conductance framework. Our results show that even a small defect due the lack of a MoS2 triplet in the edge is sufficient to lead to a strong suppression of the conductance over the system. Furthermore, interference effects due to defects suggest that MoS2-NR may be applied as nano-diodes. / Métodos para cálculos de estrutura de banda são aplicados neste trabalho, a fim de estudar as propriedades eletrônicas e de transporte de sistemas em nanoescala. A teoria do funcional da densidade (DFT) foi empregada para estudar as propriedades eletrônicas de uma ilha hexagonal de nitreto de boro (h-BN) embutida em nanofitas de grafeno (GNRs), considerando ambas as quiralidades de bordas, zigzag e armchair. Além disso, a contribuição do spin foi levada em conta no nosso cálculo eletrônico. Os resultados referentes aos sistemas não dopados mostraram a existência de uma polarização de spin natural associado a sistemas de borda zigzag, enquanto os sistemas de borda armchair são encontrados com spin degenerados no estado fundamental. Nós também investigamos os efeitos devido a dopagem com carbono no anel mais interno de um cluster de h-BN, onde o átomo C toma o lugar de um átomo de Boro ou de um átomo de Nitrogênio. A dopagem conduz a uma estrutura de bandas ainda mais polarizada, para energias próximas ao nível de Fermi. As propriedades de transporte eletrônico foram estudadas aplicando o formalismo de Landauer-Büttiker, para todos os sistemas propostos, e a condutância quântica também apresenta uma dependência de spin. Uma aplicação dos sistemas, como sensores moleculares dependentes de spin também é considerada. Nós adsorvemos diferentes moléculas em dispositivos ricos/deficientes de elétrons e observamos que a condutância eletrônica pode ser modulada por esses sistemas moleculares. Além disso, a fim de verificar a estabilidade termodinâmica dos sistemas adsorvidos realizamos cálculos de dinâmica molecular sob o algoritmo de termostato proposto por Nosé. Nessa tese, nós também estudamos as propriedades eletrônicas dos metais de transição dicalgogenados (TMDCs) por meio do método tight-binding como proposto por Slater-Koster, aplicado a estrutura eletrônica. As propriedades de transporte eletrônico das nanofitas de dissulfeto de molibdênio (MoS2NRs) são consideradas, e os nossos resultados mostram que as bordas das fitas desempenham um papel importante no quadro da condutância. Os nossos resultados mostram que mesmo um pequeno defeito devido a falta de um trío de MoS2 na borda é suficiente para levar a uma forte supressão da condutância ao longo do sistema. Além disso, efeitos de interferência devido aos defeitos, sugerem que MoS2NRs podem ser aplicadas como nanodiodos.

LAVOR, I. R. Propagação de pacote de onda gaussiano em monocamada e bicamada de grafeno. 2016. 145 f. Dissertação (Mestrado em Física) – Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016. / Submitted by Giordana Silva (giordana.nascimento@gmail.com) on 2016-10-10T20:41:27Z No. of bitstreams: 1 2016_dis_irlavor.pdf: 20538312 bytes, checksum: 197a454c68888b8cf6a7d180a795adf1 (MD5) / Approved for entry into archive by Giordana Silva (giordana.nascimento@gmail.com) on 2016-10-10T20:41:56Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_dis_irlavor.pdf: 20538312 bytes, checksum: 197a454c68888b8cf6a7d180a795adf1 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-10T20:41:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_dis_irlavor.pdf: 20538312 bytes, checksum: 197a454c68888b8cf6a7d180a795adf1 (MD5) Previous issue date: 2016 / In the last few decades, the dynamics of wave packets has been subject of many theoretical and experimental studies in various types of systems such as semiconductors, superconductors, crystalline solids and cold atoms. With the discovery of graphene, now comes a new system for the scientific community to investigate the temporal evolution of wave packets and possibly observe the zitterbewegung phenomenon (ZBW), a trembling motion theoretically predicted by Schrödinger for wave packets describing particles that obey the Dirac equation, as is the case of low energy electrons in this material. In this work, we present an analytical detailed description of the dynamics of charged particles described by a Gaussian wave packet in monolayer and bilayer graphene. First, we have obtained an approximate 2 × 2 Hamiltonian for a monolayer of graphene, generalizing it then for the case of n-ABC stacking layers. From this Hamiltonian, we find the wave functions for the sub-lattices A and B that compose graphene’s honeycomb lattice. Once the wave functions are known, we determine the electron probability density and the average value of the center of mass coordinates in order to verify the behavior and spreading of the wave packet in real space, as well as variations due to ZBW phenomenon. We analyzed different cases of initial pseudo spin-polarization, related to different amplitudes of the probability density in sub-lattices A and B. Finally, we compare the results obtained analytically with those from a computational tight-binding method, observing a perfect agreement between the results for the monolayer case. / Nas últimas décadas, a dinâmica de pacotes de ondas tem sido objeto de vários estudos teóricos e experimentais em diversos tipos de sistemas, tais como semicondutores, supercondutores, sólidos cristalinos e átomos frios. Com a descoberta do grafeno, surge agora um novo sistema para a comunidade científica investigar a evolução temporal de pacotes de onda e a possibilidade de observar-se o fenômeno zitterbewegung (ZBW), um movimento trêmulo previsto teoricamente por Schrödinger para pacotes de onda descrevendo partículas que obedecem à equação de Dirac, como é o caso de elétrons de baixa energia neste material. Neste trabalho, apresentamos uma descrição detalhada da dinâmica de partículas carregadas descritas por um pacote de onda Gaussiano em monocamada e bicamada de grafeno de forma analitica. Primeiramente, obtivemos analiticamente um Hamiltoniano aproximado 2x2 para uma monocamada de grafeno, generalizando-o, em seguida, para o caso de n-camadas com empilhamento ABC. A partir deste Hamiltoniano, encontramos as funções de onda para as sub-redes A e B. Uma vez conhecidas as funções de onda, determinamos a densidade de probabilidade eletrônica e o valor médio das coordenadas do centro de massa com o objetivo de verificar o comportamento da propagação do pacote de onda, bem como as oscilações devido ao fenômeno ZBW. Foram analisados diferentes casos de polarização inicial de pseudo-spin, relacionados a diferentes amplitudes de probabilidade das funções de onda das sub-redes A e B que compõem as camadas do grafeno. Por fim, comparamos os resultados obtidos analiticamente com um método computacional tight-binding, encontrando um casamento perfeito entre os resultados para o caso da monocamada.

COSTA JÚNIOR, Antônio Eufrázio. Nano-híbridos baseados em complexos de ftalocianina derivados do cardanol, óxido de grafeno e magnetita. 2017. 92 f. Tese (Doutorado em Química)–Universidade Federal do Cará, Fortaleza, 2017. / Submitted by José Orlando Soares de Oliveira (orlando.soares@bol.com.br) on 2017-09-26T12:04:05Z No. of bitstreams: 1 tese ANTONIO EUFRAZIO.pdf: 3689458 bytes, checksum: 342e0aa4ef754fd440716202f8541855 (MD5) / Approved for entry into archive by Jairo Viana (jairo@ufc.br) on 2017-10-05T23:44:04Z (GMT) No. of bitstreams: 1 tese ANTONIO EUFRAZIO.pdf: 3689458 bytes, checksum: 342e0aa4ef754fd440716202f8541855 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-05T23:44:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese ANTONIO EUFRAZIO.pdf: 3689458 bytes, checksum: 342e0aa4ef754fd440716202f8541855 (MD5) Previous issue date: 2017 / The phthalocyanines are synthetic macromolecules made up of planar heterocycles formed by four isoindole units linked by nitrogen through a nitrogen bridge. The aromatic rings of the macrocycle give the compound high density electronics due to one π conjugated system of 18 electrons. The main properties of phthalocyanines are: high thermal stability, photoconductivity, electric semiconduvidade, highly conjugated electronic structure, low solubility in a wide variety of organic solvents. This set allows its use and application; including its metal analogues in various industries like paint industry and pigments, photosensitizers, electronic sensors, photo catalysis, photodynamic therapy, photovoltaics, semiconductor and electronic systems that operate at low frequencies. Thus, aiming to make the most of optical and electrical properties of this class of molecules, this paper proposes synthesizing phtalocyanines derived from cardanol, the main by-product of agribusiness cashew nuts, and combines them with graphene oxide, material of high performance, doped with magnetic nanoparticles, producing new nanomaterials with high dielectric property. The phthalocyanines have been synthesized by two routes: conventional route and microwave irradiation. This one showed the highest yields compared the conventional method of 14.70; 9.59; 111.42 and 14.54% for the metallated phthalocyanines with Co, Cu, Ni and Zn, respectively. The products were characterized by the techniques 1H NMR, GC-MS, UV-Vis, FT-IR and TGA. The nanohybrids were characterized by FT-IR, TGA, DSC, their dielectric properties were verified by impedance spectroscopy and the magnetic behavior by hysteresis. For all nanomaterials studied, significant improvements were observed in the dielectric properties of nanohybrids when compared with the complexes analyzed separately. The magnetization values obtained for the hybrid materials were slightly lower than those of the pure magnetite. The lowest value found was 42 emu • g-1 (GO@Fe3O4/CoPc)) and 53.48% for GO@Fe3O4/NiPc. The nano-hybrids OG @Fe3O4/[Cu(Pc)] showed an increase in the values of permittivity and conductivity of 1,2 – 627 and 1.5 x 10-7 – 1.8 x 10-4 Ω-1 m-1. Therefore there was a real increase in the properties of de 5.2 x 104% (ε'r) e 2.7x 107 (σ) / As ftalocianinas são macromoléculas sintéticas constituídas de heterocíclicos planares, formadas por quatro unidades isoindol ligadas por nitrogênio através de pontes de azoto. Os anéis aromáticos do macrociclo conferem ao composto uma alta densidade eletrônica devido ao um sistema π conjugado de 18 elétrons. As principais propriedades das ftalocianinas são: elevada estabilidade térmica, fotocondutividade, semiconduvidade elétrica, estrutura eletrônica altamente conjugada, baixa solubilidade em uma grande variedade de solventes orgânicos. Esse conjunto permite sua utilização e aplicação, incluindo seus análogos metálicos, em diversos setores como indústria de tintas e pigmentos, fotosensibilizadores, sensores eletrônicos, fotocatálises, terapia fotodinâmica, células fotovoltaicas, semicondutores e sistemas eletrônicos que operam em baixas frequências. Assim, visando aproveitar ao máximo as propriedades ópticas e elétricas dessa classe de moléculas, este trabalho propõe sintetizar ftalocianinas derivado do cardanol, principal subproduto do agronegócio da castanha do caju, e combiná-las com óxido de grafeno, material de elevada performance, dopados com nanopartículas magnéticas, produzindo novos nanomateriais com elevadas propriedades dielétricas. As ftalocianinas foram sintetizadas por duas vias: via convencional e irradiação de micro-ondas. Este apresentou os maiores rendimentos quando comparados ao método convencional de 14,70; 9,59; 111,42 e de 14,54% para as ftalocianinas metaladas com Co, Cu, Ni e Zn respectivamente. Os produtos foram caracterizados pelas técnicas de RMN- 1H, GC-EM, UV-Vis, FT-IR, e TGA. Os nano-híbridos foram caracterizados por FT-IR, TGA, DSC, suas propriedades dielétricas foram verificadas por espectroscopias de impedância e o comportamento magnético por histerese. Para todos os nanomateriais estudados, foram observadas melhorias significativas nas propriedades dielétricas dos nano-híbridos quando comparados com os complexos analisados separadamente. Os valores de magnetização obtidos para os materiais híbridos foram ligeiramente menores do que os da magnetita pura. O menor valor encontrado foi de 42 emu • g-1 (OG@Fe3O4/CoPc) e de 53,48 emu • g-1para o OG@Fe3O4/NiPc. O nano-híbridos OG@Fe3O4/[Cu(Pc)], apresentou aumento noss valores de permissividade e de condutividade de 1,2 – 627 e 1,5 x 10-7 – 1,8 x 10-4 Ω-1 m-1. Portanto houve um aumento real nas propriedades de 5,2 x 104% (ε'r) e 2,7x 107 (σ)

AGUIAR, Acrísio Lins de. Estudo da interação da Benzonitrila com Nanoestruturas de Carbono (Nanotubos, Grafeno e Fulereno). 2008. 135 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Programa de Pós-Graduação em Física, Departamento de Física, Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2008. / Submitted by Edvander Pires (edvanderpires@gmail.com) on 2015-05-29T19:16:59Z No. of bitstreams: 1 2008_dis_alaguiar.pdf: 6438622 bytes, checksum: 91506d6f271c3401e1e9063cd09af8fb (MD5) / Approved for entry into archive by Edvander Pires(edvanderpires@gmail.com) on 2015-05-29T19:29:20Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2008_dis_alaguiar.pdf: 6438622 bytes, checksum: 91506d6f271c3401e1e9063cd09af8fb (MD5) / Made available in DSpace on 2015-05-29T19:29:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2008_dis_alaguiar.pdf: 6438622 bytes, checksum: 91506d6f271c3401e1e9063cd09af8fb (MD5) Previous issue date: 2008 / Neste trabalho realizamos cálculos de primeiros princípios da interação da benzonitrila (uma típica base de Lewis) com várias nanoestruturas de carbono: Nanotubos de Carbono de Parede Simples, Grafeno e Fulerenos. Utilizamos de algumas modificações químicas tais como dopagens e modificações estruturais tais como a introdução de defeitos visando analisar possíveis modificações em nível eletrônico nestas estruturas de carbono. Os cálculos ab initio são baseados na teoria do funcional da densidade dentro das aproximações da densidade local (LDA) e do gradiente da densidade para o termo de troca e correlação. Os cálculos de energia total, com ou sem polarização de spin, foram realizados utilizando o código SIESTA, o qual têm se mostrado bastante eficiente nos cálculos de primeiros princípios. Os cálculos mostraram que a benzonitrila interage fracamente com nanotubos de carbono puros. A interação é relativamente mais forte via interação entre os anéis aromáticos ($pi-pi$) do que via o grupo nitrila ($pi$-CN). Este comportamento é praticamente o mesmo quando modificamos os nanotubos de carbono através de um defeito (retirada de um átomo de carbono) significando que os defeitos não promovem a interação com a benzonitrila. Os cálculos com grafeno mostraram uma interação relativamente mais forte via interação $pi-pi$ do que em nanotubos de carbono. Cálculos com o fulereno C60 puro também mostraram que a interação da benzonitrila é fraca com essas moléculas. A interação torna-se mais intensa no que diz respeito à transferência de carga e grandes modificações na estrutura eletrônica quando introduzimos um átomo de Ferro nas paredes dos Nanotubos de Carbono e dos Fulerenos. As previsões teóricas são suportadas por experimentos espectroscópios realizados em amostram de nanotubos de carbono colocadas em contato com a benzonitrila comfirmando que a benzonitrila não altera significativamente as propriedades dos nanotubos de carbono. Imagens de microscopia eletrônica revelam que a benzonitrila interage mais fortemente com partículas catalíticas e com nanopartículas de carbono do que propriamente com Nanotubos de Carbono. Experimentos óticos (Infravermelho, Raman, Absorção e Emissão) também revelam que a benzonitrila pouco interage com Nanotubos de Carbono purificados.

SENA, Silvia Helena Roberto de. Transporte e estados confinados de portadores de carga em nanoestruturas de grafeno. 2010. 63 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Programa de Pós-Graduação em Física, Departamento de Física, Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2010. / Submitted by Edvander Pires (edvanderpires@gmail.com) on 2015-10-15T18:18:41Z No. of bitstreams: 1 2010_dis_shrsena.pdf: 25739738 bytes, checksum: 888d0934048fb00b5f59e71f4745d983 (MD5) / Approved for entry into archive by Edvander Pires(edvanderpires@gmail.com) on 2015-10-21T20:30:44Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2010_dis_shrsena.pdf: 25739738 bytes, checksum: 888d0934048fb00b5f59e71f4745d983 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-10-21T20:30:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2010_dis_shrsena.pdf: 25739738 bytes, checksum: 888d0934048fb00b5f59e71f4745d983 (MD5) Previous issue date: 2010 / In this work we investigate the behavior of charge carriers in a graphene sheet subjected to a one-dimensional electrostatic potential U(x). At first we consider two coupled quantum wells potential. For this structure we calculate the energy spectrum for the bound states, as well as the probability density behavior for some particular states. Some results for the electronic transmission coefficient through these structures are also presented. Next, we consider the electrostatic potential as a mutibarrier structure and then a correlated disorder was introduced in the barrier width. For this system, the transmission of these carriers through this potential as well as the conductance are investigated for different disorder strengths. Finally a quasiperiodic supperlattice that follows the Fibonacci serie was taken into account and the results for transmission were also presented for this structure. / Nesse trabalho, investigamos o comportamento dos portadores de carga em uma folha de grafeno quando a mesma encontra-se sujeita à influência de um potencial eletrostático unidimensional U(x). Primeiramente, consideramos dois poços de potencial acoplados por uma barreira central. Para essa estrutura, calculamos o espectro de energia dos estados confinados bem como o comportamento da densidade de probabilidade para alguns estados específicos. Apresentamos também, alguns resultados para o coeficiente de transmissão eletrônico através dessas estruturas. Em seguida, consideramos uma super-rede formada por múltiplas barreiras de potencial e introduzimos uma desordem correlacionada na largura das barreiras. Para esse sistema, resultados para a transmissão dos portadores através dessa estrutura bem como a condutância para vários valores de desordem são apresentados. Finalmente uma super-rede quase-periódica que segue a série de Fibonacci foi considerada e resultados para a transmissão através dessa estrutura também foram apresentados.

Made available in DSpace on 2016-02-05T18:29:20Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-07-24. Added 1 bitstream(s) on 2016-02-05T18:33:25Z : No. of bitstreams: 1 000857296.pdf: 4380788 bytes, checksum: 3e05783887a502a059b5ec073b990277 (MD5) / Neste trabalho investigamos propriedades mecânicas e eletrônicas de materiais derivados do grafeno. Utilizando dinâmica molecular clássica com auxílio do potencial reativo ReaxFF, estudamos propriedades mecânicas de nanofitas de BN hexagonal, substituindo aleatoriamente átomos de BN por átomos de C; variamos essa concentração de 0% de C (hBN) até 100% de C (grafeno). Ao substituirmos átomos de C o sistema diminui sua resistência mecânica até concentrações entre 40% e 60%. Para concentrações maiores, ocorre um rápido aumento da resistência mecânica até chegar a valores similares ao do grafeno. Estudamos também as propriedades eletrônicas de nanotubos construídos a partir do grafeno poroso e da estrutura BPC. Utilizando uma abordagem Tight Binding para a Teoria do Funcional Densidade(DFTB), calculamos as estruturas de bandas e densidades de estados de nanotubos porosos com diferentes quiralidades. Observamos que ambos os tubos, feitos de Grafeno Poroso(PG) ou de BPC, apresentam gap próximo ao das respectivas estruturas 2d. Para o BPC, o gap aproximado é 0:7eV e para o PG é 3:3eV; outro fator interessante é a variação do valor do gap com o aumento do diâmetro dos nanotubos, que se comportou de modo diferente para os dois tipos de nanotubo considerados / In this work we investigate mechanical and electronic properties of graphene based materials. Using classical molecular dynamics with the reactive potential ReaxFF, we studied mechanical properties of hexagonal BN nanoribbons, where BN atoms are randomly replaced by C atoms; we considered concentrations of 0% C (pure hBN) up to 100% C (pristine graphene). Our results show that for BNC nanoribbons, the substitution of BN pairs by C atoms causes a reduction on mechanical stregth until concentrations close to 40% to 60%. On the other hand, higher concentrations result in a fast enhancement on the mechanical stregth, reaching values close to that found for graphene. We studied also electronic properties of nanotubes constructed using either the Porous Graphene (PG) or BPC structure. Tight Binding Density Functional (DFTB) theory was applied to calculate the band structure and density of states of these systems considering various different chiralities. Both the PG and the BPC nanotubes presented gaps around the values presented by their original sheets, namely 3:3eV and 0:7eV respectively; another interesting fact is the effect of an increase on the nanotube's diameter over the gap, which trends were different between the two classes of nanotubes considered

Made available in DSpace on 2016-03-07T19:21:07Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-10-26. Added 1 bitstream(s) on 2016-03-07T19:23:56Z : No. of bitstreams: 1 000859128.pdf: 2157317 bytes, checksum: d8332508e0e93354e186db95a60a2b3e (MD5) / Estudamos a nanoestruturação de uma nanofolha de óxido de grafeno reduzido envelopada com o polímero poliesetireno sulfonado de sódio (GPSS) através de simulação computacional. Demos um primeiro passo no estudo sobre a formação das nanfolhas de GPSS, poi futuramente pretendemos estudar filmes automontados de GPSS depositados sobre uma membrana de Nafion. A motivação é melhor compreensão do mecanismo de redução da passagem de metanol e aumento da condução de íons H+ observada experimentalmente em uma célula combustível de metanol direto realizado pela Dra. Celina Miyazaki (POSMAT/UNESP). Neste trabalho, realizamos a simulação de uma nanofolha de óxido de grafeno reduzido (rGO) que se aproximasse o máximo possível daquela obtida experimentalmente, contendo defeitos (vacâncias) e os grupos químicos hidroxila, epóxido, carboxila e carbonila, resultantes da síntese química. Adicionalmente, verificamos como o rGO fica envelopado pelo polímero PSS, mesmo na presença de água, ocorrendo isso principalmente devido à atração eletrostática entre os oxigêncios presentes no PSS com os hidrogênios pertencentes aos grupos hidroxila e carboxila da nanofolhas de rGO. Observou-se que esse envelopamento é favorecido pela presença de água. Essas observações corroboram com os resultados experimentais / We studied the nanostructuration of reduced graphene oxide nanoplatelets wapped by the polymer poly (sodium4 styrenesulfonate) (GPSS), using compational simulation. A first step was taken for the study about formation of GPSS nanoplatelets, using coputational simulation, as we intend to study in a near future a self-assembled film of GPSS deposited onto Nafion® membranes. The motivation is a better comprehension of the blocking barrier mechanism to the passage of methanol and increasing the H+ ions conductivity observed experimentally in a direct methanol fuel cell setup made by Dra Celina M. Miyazaki (POSMAT, UNESP). We have made here the simulation of a reduced graphene oxide (rGO) nanoplatelet closer to that obtained experimentally, having defects (vacancies) and hydroxyl, epoxy, carboxyl and carbonyl chemical groups, resultant from the chemical synthesis. In addition, it was verified how rGO is surrounded by the PSS polymer, even in the presence of water, putting the system as close as possible to the experimental condition. The enveloping of rGO by PSS happened mainly by elestrostatic attraction between oxygen atoms present in PSS with hydrogen atoms present at hydroxyl and carbonyl groups in rGO, and it was favored by the presence of water. These observations are corroborated by the experimental results

Made available in DSpace on 2016-04-01T17:55:13Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-08-31. Added 1 bitstream(s) on 2016-04-01T18:01:08Z : No. of bitstreams: 1 000858462.pdf: 2212316 bytes, checksum: 9fc506b03a4ab527c619387900bea361 (MD5) / Na presente disserta c~ao analisamos potenciais reativos (Terso, Brenner, AIREBO, COMB e ReaxFF) e investigamos algumas estruturas derivadas de grafeno, com arquitetura de nanotubos, s~ao elas: Carbono Bifenileno (BPC), Grafeno Poroso (PG) e Octografeno (OG) com diferentes quiralidades. Cada um desses nanotubos derivados de grafeno possui tr es tipos: armchair, zigzag e chiral, com exce c~ao do OG que possui apenas dois tipos: chiral e n~ao-chiral. Os par ametros do ReaxFF se mostraram mais adequados para os prop ositos desta pesquisa. Utilizamos din amica molecular (DM) cl assica para simular um aumento gradativo de temperatura (observando as quebras de liga c~oes) e o espectro de vibra c~oes destas estruturas. As estruturas que tem como base o BPC, tiveram parte de suas liga c~oes qu micas dissociadas a temperaturas por volta de 1500 K e colapso a 1800 K, seguidas das estruturas derivadas do OG que dissociaram a 2500 K e colapsaram a 2700 K, as de PG apresentaram as quebras de liga c~oes por volta de 3000 K e colapso a 3300 K. Com rela c~ao aos espectros de vibra c~oes, as estruturas de PG apresentaram picos de frequ encia bem de nidos se comparados com as de OG e BPC / In this work we analyze reactive potentials (Terso, Brenner, AIREBO, COMB and ReaxFF) and investigate some structures derived from graphene, with nanotube architecture, they are: Biphenylene Carbon (BPC), Porous Graphene (PG) and Octographene (OG) with di erent chirality. Each of these derivatives of graphene nanotubes has three types: armchair, zigzag and chiral, with the exception that OG has only two types: chiral and non-chiral. The ReaxFF parameters were more suitable for the purposes of this study. We use classical molecular dynamics (MD) to simulate a gradual increase of temperature (noting the bonds dissociation) and vibrational spectra of these structures. The structures which is BPC based, had part of their chemical bonds dissociated at temperatures around 1500 K and collapse to 1800 K, followed by structures derived from OG which dissociated at 2500 K and collapsed to 2700 K, the PG showed bond breaks around 3000 K and collapse to 3300 K. When we analyzed the vibrational spectra, PG structures showed well de ned frequency peaks as compared with OG and BPC

Orientadora: Profa. Dra. Lucimara Stolz Roman / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Física. Defesa: Curitiba, 26/02/2016 / Inclui referências : f. 95-102 / Resumo: Este trabalho apresenta a caracterização e aplicação de filmes finos, flexíveis, transparentes e condutores elétricos baseados em compósitos entre grafeno oxidado (GO) e o polímero condutor o poli(3,4-etilenodioxitiofeno):poli(estireno sulfonato) (PEDOT:PSS). A dispersão em água do óxido de grafeno utilizada nesse trabalho foi obtida pelo emprego da oxidação química da grafite natural cristalina. Os compósitos GO:PEDOT:PSS foram obtidos através da mistura em meio aquoso de diferentes proporções desses materiais. Os filmes foram depositados diretamente em substratos de politereftalato de etileno (PET) e secos em atmosfera ambiente. A caracterização óptica foi realizada através da técnica de espectrofotometria. O desempenho elétrico foi determinado pelo uso da técnica de medida da resistência de folha a 4 pontas. Foram encontrados valores de transmitância óptica e resistividade elétrica que tornam esses compósitos atrativos para aplicações em dispositivos optoeletrônicos. Além disso, submetendo o conjunto substrato/compósito a ensaios de torção, os materiais exibiram uma excelente estabilidade mecânica de suas propriedades elétricas, mantendo a mesma resistência de folha mesmo após 1000 ciclos de torção de 45º. O estudo da proporção de mistura entre GO e PEDOT mostrou que existe um valor de razão GO/PEDOT ótimo do ponto de vista das propriedades elétricas. Essa característica indica um efeito sinérgico entre os componentes. A análise morfológica, realizada por meio da comparação das micrografias obtidas através do uso da técnica de microscopia de força atômica (AFM), endossa esses argumentos. Os filmes foram aplicados como eletrodos transparentes em células solares orgânicas em estrutura de bicamada. São apresentados estudos detalhado do efeito da concentração de PEDOT:PSS na mistura, da diluição do PEDOT, efeito da temperatura de tratamento térmico e da espessura dos filmes. Essas variáveis impactam diretamente na transmitância e resistividade dos compósitos. Consequentemente, o desempenho das células solares baseadas nesses compósitos é diretamente afetado. O dispositivo no qual é empregado o filme do compósito cuja razão GO/PEDOT é ótima obteve uma eficiência de conversão de potência 1,10%, valor duas vezes maior que aquele baseado somente em PEDOT:PSS. Palavras-chave: Óxido de Grafeno, PEDOT:PSS, Células Solares Orgânicas, Eletrodos Transparentes, Eletrônica Flexível. / Abstract: In this work we present the graphene oxide (GO) and conductive polymer poly(3,4–ethylenedioxythiophene):poly(styrenesulfonate) (PEDOT:PSS) based composite characterization and application as a flexible, transparent and electrical conductive thin films. The graphene oxide water dispersion used in this work was obtained through a crystalline natural graphite chemical oxidation route. The composite GO:PEDOT:PSS were obtained by mixing different proportions of these materials in aqueous media. The films were drop casted onto polyethylene terephthalate (PET) substrates in environmental atmosphere. The optical characterization was performed by spectrophotometric technique. The electrical performance was determined by using the 4–probe technique. It was found an optical transmittance and an electrical resistivity that make this composite attractive for optoelectronic devices application. Furthermore, the substrate/composite bend essays showed that the composite electrical properties presents an excellent mechanical stability, keeping the same sheet resistance figures even after 1000 cycles of 45° twist. The study of the mixing ratio of GO and PEDOT have shown that there is an optimal value of GO/PEDOT ratio from the electrical properties point of view. This characteristic indicates a synergetic effect between the compounds. The morphological analyses performed by comparing the micrographs obtained by atomic force microscopy (AFM) endorse this argument. The films were applied as transparent electrodes in bilayer structured organic solar cells. It is presented a detailed study of PEDOT:PSS concentration effect in the blend, the PEDOT:PSS solution dilution, the annealing temperature effect and the films thick. These variables directly impact in the composite film transmittance, resistivity and hence the devices performance. The cell–based composite film which optimal GO/PEDOT ratio could reach a power conversion efficiency around 1.10%, which is twice higher than the PEDOT:PSS based one. Key–words: Graphene oxide, PEDOT:PSS, Organic Solar Cells, Transparent Electrodes, Flexible Electronics.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Química, Programa de Pós-Graduação em Química, 2017. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2017-03-16T16:19:56Z No. of bitstreams: 1 2017_MarcosAndriolaGross.pdf: 5023167 bytes, checksum: 9c6df9e4b485bb816de05df96a8762dc (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2017-04-25T17:42:28Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_MarcosAndriolaGross.pdf: 5023167 bytes, checksum: 9c6df9e4b485bb816de05df96a8762dc (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-25T17:42:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_MarcosAndriolaGross.pdf: 5023167 bytes, checksum: 9c6df9e4b485bb816de05df96a8762dc (MD5) / Neste trabalho são estudadas as propriedades eletroquímicas de filmes ultrafinos de óxido de grafeno (GO) e óxido de grafeno reduzido (RGO) contendo nanopartículas de óxido de zinco (np-ZnO) com o objetivo de avaliar sua aplicação potencial em supercapacitores. O GO é obtido por esfoliação oxidativa de grafite, enquanto o RGO é preparado pela redução química do GO com hidrazina. As np-ZnO são preparadas pelo método sol-gel. A estrutura e a morfologia dos nanomateriais e filmes são caracterizadas por difratometria de raios X (DRX), espectroscopias de absorção UV-Vis, Raman, FTIR e XPS, microscopia eletrônica de transmissão (MET), difração de elétrons de área selecionada (SAED) e medidas de potencial zeta e de diâmetro hidrodinâmico. As np-ZnO apresentam tamanho de aproximadamente 11 nm, estrutura da wurtzita e baixo valor de potencial zeta. Os filmes são depositados pela técnica de automontagem layer-by-layer (LbL) sobre substratos de quartzo, silício e vidro condutor (ITO). A partir de medidas de absorbância na região UV-Vis, constata-se que a massa de nanomateriais adsorvido nos filmes aumenta linearmente com o número de bicamadas de np-ZnO/GO e np-ZnO/RGO, embora este aumento seja relativamente maior para o filme de np- ZnO/GO. A caracterização estrutural dos filmes sugere que há ligação covalente entre as np- ZnO e as folhas de GO (e RGO). As micrografias obtidas por microscopia eletrônica de varredura (MEV) mostram que as np-ZnO se distribuem uniformemente pela superfície dos filmes. O comportamento eletroquímico dos filmes, avaliado por voltametria cíclica (VC) e crono potenciometria (CP), é típico de sistemas dielétricos. Em particular, os filmes np-ZnO/RGO armazenam mais carga, a qual é proporcional ao número de bicamadas depositadas. A capacitância específica dos filmes é da ordem 3,0 F.g-1 e permanece estável por até 1000 ciclos de carga-descarga, sem haver degradação eletroquímica. / This master thesis studies the electrochemical properties of ultrathin films of graphene oxide (GO) and reduced graphene oxide (RGO) containing zinc oxide nanoparticles (np-ZnO) aiming at evaluating potential application in supercapacitors. GO is prepared by oxidative exfoliation of graphite, while RGO is prepared by chemical reduction of GO with hydrazine. The np-ZnO are obtained via sol-gel process. The structure and morphology of the nanomaterials and films are investigated by X-ray diffractometry (DRX), UV-vis, Raman, FTIR, and XPS spectroscopies, scanning and transmission electron microscopies (SEM and TEM) coupled with selected area electron diffraction (SAED), zeta potential, and hydrodynamic diameter measurements. The np-ZnO exhibit ellipsoid shape with 11 nm in the longest dimension and are of wurtzite type with very low zeta potential. The films are deposited onto quartz, silicon and conducting glass (ITO) following the layer-by-layer (LbL) assembly technique. According to UVvis absorbance measurements, one observes that the mass of adsorbed nanomaterials increases linearly with the number of np-ZnO/GO and np-ZnO/RGO bilayers, even though this increase is relatively larger in the np-ZnO/GO film. The structural characterizations suggest covalent linkages amongst np-ZnO and GO sheets (and RGO). SEM micrographs reveals np- ZnO evenly distributed throughout the film’s surface. The films’ electrochemical behavior assessed by cyclic voltammetry and chrono pontentiometry is typical of dielectric systems. In particular, np-ZnO/RGO films store more charge, which scales to the number of np-ZnO/RGO bilayers. The specific capacitance of a 30-bilayer np-ZnO/RGO film is about 3.0 F.g-1. Its value remains stable for at least 1,000 charge-discharge cycles without apparent degradation.