Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Le schéma générique de percolation 1-liaison→2-TO mis au point sur site pour la compréhension de base des spectres de vibration (Raman et infrarouge - IR) des alliages semiconducteurs aléatoires usuels, i.e., s’inscrivant dans la structure zincblende, qui a récemment supplanté le modèle standard 1-liaison→1-TO dit MREI [modified-random-element-isodisplacement, (Chang, et al., 1971)] mis au point dans les années soixante, est ici confronté au modèle à clusters (Verleur, et al., 1966), consacré par l’usage pour la discus-sion des spectres de vibration de ces alliages zincblende particuliers, présumés non aléatoires, qui montrent évidemment plus d’un mode phonon par liaison dans leur spectres de vibration. En fait, nous montrons que les spectres de réflectivité IR pionniers de l’alliage GaAs1-xPx représenta-tif de cette dernière classe de comportement, i.e. ceux-là mêmes qui ont motivé le développement du modèle à clusters dans les années soixante, trouvent une explication naturelle dans le cadre du modèle de percolation sur la base d’une substitution As ↔ P parfaitement aléatoire, sans aucun paramètre ajustable. L’alliage GaAs1-xPx et ses semblables se trouvent ainsi réhabilités en tant que systèmes aléatoires vis-à-vis de leurs propriétés vibrationnelles. Du même coup, la classification admise des spectres de vibration des alliages semiconducteurs à structure zincblende, basée sur les modèles MREI-Clusters, en quatre sous-types distincts, se trouve totalement unifiée dans le cadre de notre modèle de percolation. Dans un second temps nous explorons dans quelle mesure une extension du schéma de percolation de la structure zincblende vers la structure diamant, peut aider à comprendre la nature mystérieuse du comportement Raman de l’alliage aléatoire représentatif Si1-xGex. Il s’avère qu’une simulation satisfaisante des spectres Raman de Si1-xGex d’ores et déjà existants dans la littérature peut être accomplie, sans autre para-mètre ajustable que l’efficacité Raman de la liaison mixte Si-Ge, dans le cadre d’une version générique 1-liaison→N-mode du schéma de percolation, où N indique une sensibilité à l’environnement local des liaisons Ge-Ge (N=1, insensibilité), Si-Si (N=2, sensibilité à l’environnement premiers-voisins) et Si-Ge (N=3, sen-sibilité à l’environnement seconds-voisins). Des différences notables entre les schémas de percolation de GaAs1-xPx et de Si1-xGex sont attribuées à la différence de nature de la relaxation du réseau dans les cristaux à structure zincblende et diamant (inversion de l’ordre des branches au sein du triplet Si-Ge) et à la dispersion spectaculaire des modes Ge-Ge (antiparallélisme de la branche unique Ge-Ge) et Si-Si (inversion de l’ordre des branches au sein du doublet Si-Si), qui vient s’ajouter à l’effet de contrainte locale, habituellement seul pris en compte pour les alliages zincblende déjà examinés. L’assignation des branches phonons individuelles au sein de chaque schéma de percolation, i.e. GaAs1-xPx ou Si1-xGex, est réalisé par voie ab initio en se focalisant sur les modes de vibration des liaisons en stretching pur le long de motifs d’impuretés prototypes choisis quasi-linéaires de manière à rester dans l’esprit de l’approximation de la chaîne linéaire (ACL) sur laquelle est basé le modèle phénoménologique de percolation / The 1-bond → 2-TO percolation generic scheme proposed for the basic understanding of the vibra-tion spectra (Raman and Infrared –IR) of usual random semiconductor alloys with zincblende structure, which has recently challenged the standard MREI (modified-random-element-isodisplacement) model with the 1-bond→1-TO behavior, (Chang et Mitra, 1971) developped in the sixties, is here confronted to the cluster model (Verleur et Barker, 1966) which has been accepted through use for the study of the vibration spectra of these particular zincblende alloys, which obviously exhibit more than one phonon mode per bond in their vibration spectra. In fact, the IR reflectivity spectra of GaAs1-xPx, the representative alloy of the last class, i.e. those very ones which motivated the developpement of the cluster model in the sixties, find a natural explanation in the scope of the percolation model on the basis of a perfect random substitution As ↔ P, with no adjusta-ble parameter. With this, GaAs1-xPx and its like are rehabilitated as random alloys in principle, and further, the percolation paradigm generalizes to all types and subtypes of the traditional four-type classification of phonon mode behavior of semiconductor alloys, based on the MREI and cluster models. In a second stage, we investigate to which extent an extension of the percolation scheme to the di-amond structure may help to understand the mysterious nature of the Raman behavior of the representative Si1-xGex alloy. We realize that a good simulation of the Si1-xGex Raman spectra already existing in the literature can be obtained with no adjustable parameter but the Raman efficiency of the Si1-xGex bond within a generic 1-bond→N-TO version of the percolation model, where N indicates a sensitivity to the local environment of the Ge-Ge (N=1 non sensitive), Si-Si (N=2, sensitive to the first neighbor environment) and Si-Ge (N=3, sensitive to the second neighbor environment) bonds. Some differences between the GaAs1-xPx and Si1-xGex percolation patterns are attributed to the different natures of the lattice relaxation in the zincblende and di-amond structures (inversion of the order of like branches in the Si-Ge triplet) and to the spectacular disper-sion of the Ge-Ge like modes (anti parallelism of the unique Ge-Ge branch) and Si-Si (inversion of the order of like branches in the Si-Si doublet), which add to the local constraint effect, the only one usually taken into account in the zincblende alloys examined so far. The assignment of the individual phonons branches in each percolation scheme, i.e. GaAs1-xPx or Si1-xGex, is achieved via home-made ab initio phonon calculations with a focusing on bond-stretching along prototype impurity motives designed as quasi linear so as to be remain in with the spirit of the linear chain approximation on which the percolation model is based

京都大学 / 新制・課程博士 / 博士(薬科学) / 甲第23842号 / 薬科博第157号 / 新制||薬科||17(附属図書館) / 京都大学大学院薬学研究科医薬創成情報科学専攻 / (主査)教授 土居 雅夫, 教授 竹島 浩, 教授 中山 和久 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Pharmaceutical Sciences / Kyoto University / DFAM

Submitted by Julio Henrique Hartmann (juliohenrique@msn.com) on 2018-04-16T06:15:34Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_final Julio Henrique Hartmann.pdf: 2243165 bytes, checksum: dd94af85066e93f95365876d2a3c7e82 (MD5) / Approved for entry into archive by Raphael Vilas Boas (raphaelboas@ibict.br) on 2018-04-25T18:45:57Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação_final Julio Henrique Hartmann.pdf: 2243165 bytes, checksum: dd94af85066e93f95365876d2a3c7e82 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-25T18:45:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação_final Julio Henrique Hartmann.pdf: 2243165 bytes, checksum: dd94af85066e93f95365876d2a3c7e82 (MD5) Previous issue date: 2014 / In this work we examined theoretically via computer simulation of first principles, the interaction of graphene with the molecules of resveratrol and quercetin. To do this, use the Density Functional Theory and the pseudopotential method as implemented in the SIESTA computer code. Resveratrol is an antioxidant drug and several studies have highlighted and proven the benefits of resveratrol health. This has been shown flavonoid chemopreventive, antioxidant, antiplatelet, antifungal, anti-inflammatory, cardioprotective, among others. Quercetin is the main flavonoid present in the human diet and its therapeutic properties have been studied in recent decades, highlighting the potential antioxidant, anticarcinogenic and its protective effects on renal, cardiovascular and hepatic systems, and also has antimicrobial activity. However, these two drugs are very unstable. In this regard, the main motivation is to use graphene with these two drug molecules to overcome the instability of the same, because of the properties of graphene Its primary is exactly be electrochemically stable. Our results show that the most stable configuration for the binding energy of quercetin with graphene was 0.93 eV and resveratrol value found for the binding energy was 0.53 eV indicating the occurrence of weak interaction through physical adsorption. Analyzing the band structure of the interacting systems, we found that no significant changes occur in the electronic properties compared to pure graphene. The stability of the molecules was improved due to charge transfer and the decrease of the total energy of the molecules. / Neste trabalho analisamos, teoricamente, via simulação computacional de primeiros princípios, a interação do grafeno com as moléculas de resveratrol e quercetina. Para isso, utilizamos a Teoria do Funcional da Densidade e o método de pseudopotenciais conforme implementados no código computacional SIESTA. O resveratrol é um fármaco antioxidante e vários estudos têm destacado e comprovado os benefícios do resveratrol à saúde. Este flavonóide tem demonstrado propriedades quimiopreventivas, antioxidantes, antiplaquetárias, antifúngicas, anti-inflamatórias, cardioprotetoras, entre outras. A quercetina é o principal flavonóide presente na dieta humana e suas propriedades terapêuticas têm sido estudadas nas últimas décadas, destacando-se o potencial antioxidante, anticarcinogênico e seus efeitos protetores aos sistemas renal, cardiovascular e hepático, sendo que possui também atividade antimicrobiana. Entretanto, estes dois fármacos são bastante instáveis. Neste sentido, a principal motivação do trabalho é utilizar o grafeno com estas duas moléculas de fármacos para suprir a instabilidade das mesmas, pois uma das propriedades precípuas do grafeno é justamente ser eletroquimicamente estável. Nossos resultados mostram que para as configurações mais estáveis, a energia de ligação da quercetina com o grafeno foi de 0,93 eV e para o resveratrol o valor encontrado para a energia de ligação foi de 0,53 eV indicando a ocorrência de interação fraca por meio de adsorção física. Analisando a estrutura de bandas dos sistemas interagentes, observamos que não ocorrem alterações significativas nas propriedades eletrônicas quando comparadas com o grafeno puro. Em relação à estabilidade das moléculas houve uma melhora devido à transferência de carga, à diminuição da energia total das moléculas e ao fato de que não houve alteração significativa na geometria dos sistemas.

Submitted by MARCIA ROVADOSCHI (marciar@unifra.br) on 2018-08-16T19:25:26Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_JulioHenriqueHartmann.pdf: 2243165 bytes, checksum: dd94af85066e93f95365876d2a3c7e82 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-16T19:25:26Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_JulioHenriqueHartmann.pdf: 2243165 bytes, checksum: dd94af85066e93f95365876d2a3c7e82 (MD5) Previous issue date: 2014-11-28 / In this work we examined theoretically via computer simulation of first principles, the interaction of graphene with the molecules of resveratrol and quercetin. To do this, use the Density Functional Theory and the pseudopotential method as implemented in the SIESTA computer code. Resveratrol is an antioxidant drug and several studies have highlighted and proven the benefits of resveratrol health. This has been shown flavonoid chemopreventive, antioxidant, antiplatelet, antifungal, anti-inflammatory, cardioprotective, among others. Quercetin is the main flavonoid present in the human diet and its therapeutic properties have been studied in recent decades, highlighting the potential antioxidant, anticarcinogenic and its protective effects on renal, cardiovascular and hepatic systems, and also has antimicrobial activity. However, these two drugs are very unstable. In this regard, the main motivation is to use graphene with these two drug molecules to overcome the instability of the same, because of the properties of graphene Its primary is exactly be electrochemically stable. Our results show that the most stable configuration for the binding energy of quercetin with graphene was 0.93 eV and resveratrol value found for the binding energy was 0.53 eV indicating the occurrence of weak interaction through physical adsorption. Analyzing the band structure of the interacting systems, we found that no significant changes occur in the electronic properties compared to pure graphene. The stability of the molecules was improved due to charge transfer and the decrease of the total energy of the molecules. / Neste trabalho analisamos, teoricamente, via simulação computacional de primeiros princípios, a interação do grafeno com as moléculas de resveratrol e quercetina. Para isso, utilizamos a Teoria do Funcional da Densidade e o método de pseudopotenciais conforme implementados no código computacional SIESTA. O resveratrol é um fármaco antioxidante e vários estudos têm destacado e comprovado os benefícios do resveratrol à saúde. Este flavonóide tem demonstrado propriedades quimiopreventivas, antioxidantes, antiplaquetárias, antifúngicas, anti-inflamatórias, cardioprotetoras, entre outras. A quercetina é o principal flavonóide presente na dieta humana e suas propriedades terapêuticas têm sido estudadas nas últimas décadas, destacando-se o potencial antioxidante, anticarcinogênico e seus efeitos protetores aos sistemas renal, cardiovascular e hepático, sendo que possui também atividade antimicrobiana. Entretanto, estes dois fármacos são bastante instáveis. Neste sentido, a principal motivação do trabalho é utilizar o grafeno com estas duas moléculas de fármacos para suprir a instabilidade das mesmas, pois uma das propriedades precípuas do grafeno é justamente ser eletroquimicamente estável. Nossos resultados mostram que para as configurações mais estáveis, a energia de ligação da quercetina com o grafeno foi de 0,93 eV e para o resveratrol o valor encontrado para a energia de ligação foi de 0,53 eV indicando a ocorrência de interação fraca por meio de adsorção física. Analisando a estrutura de bandas dos sistemas interagentes, observamos que não ocorrem alterações significativas nas propriedades eletrônicas quando comparadas com o grafeno puro. Em relação à estabilidade das moléculas houve uma melhora devido à transferência de carga, à diminuição da energia total das moléculas e ao fato de que não houve alteração significativa na geometria dos sistemas.

Submitted by MARCIA ROVADOSCHI (marciar@unifra.br) on 2018-08-17T11:31:21Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_PedroCelsoAlvesdaSilva.pdf: 2769821 bytes, checksum: 1e142f1afcd58116ec385de5c17ba4cc (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-17T11:31:21Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_PedroCelsoAlvesdaSilva.pdf: 2769821 bytes, checksum: 1e142f1afcd58116ec385de5c17ba4cc (MD5) Previous issue date: 2016-03-31 / The exaggerated use of anxiolytic drugs can cause environmental problems if there is no destination and treatment, leading to contamination of water resources and biological tissues and aquatic organisms. In addition, some microorganisms develop resistance to these drugs affect the ecosystem with its toxicity and remain in the environment, which justifies the growing concern about these environmental pollutants that were found in various parts of the world. There are some studies in the literature of the use of graphene as a filter for the removal of metals such as Na, Mg, K, Ca and Ni environment. Other studies show that graphene can be used to remove drugs such as aspirin, caffeine, acetaminophen and ciprofloxacin the aqueous media. The objective of this study was to evaluate, through computer simulations based on Density Functional Theory (DFT), the structural and electronic properties of anxiolytic drugs interacting with pure graphene, because until now few methods of treating wastewater for removal anxiolytic drugs are not effective, and in other cases the methods are expensive. In this study, we analyzed the interaction of pure graphene with anxiolytics (alprazolam, clonazepam, clobazam, diazepam and the nordiazepam) commonly found in the environment and highly resistant to photobleaching. The results show that the interaction of graphene with diazepam stabilized with binding energy ranging between -0.29 eV and -0.35 eV and load transfers between -0.002 e- and +0.036 e-. As for the nordiazepam interacting with graphene, the binding energy remained between -0.23 eV and -0.31 eV and cargo transfers between -0.002 e- and +0.069 e-. For alprazolam the binding energy remained between -0.19 eV and -0.86 eV and cargo transfers between -0.004 and +0.041 e-. For clobazam the binding energy varied between -0.23 eV and -0.76 eV and load transfers between -0.005 e- and +0.040 e- and clonazepam remained between -0.52 eV and -0, 75 eV and load transfer between -0.005 e- and +0.070 e-. For every interaction was observed which can occur graphene load transfer to the drug (indicated by positive values) or drug for graphene (indicated by negative values). There was a physical adsorption for all pure graphene interactions with anxiolytic drugs with binding energy ranging between -0.19 eV and -0.86 eV and a charge transfer between -0.018 e- and +0.070 e-, and that the electronic properties of the systems were not changed significantly. The results for the interaction of graphene with anxiolytics, are important to contribute to the development of filters to remove these drugs from aqueous media and sewage treatment plants, since there are no reports in the literature on the interaction of graphene with anxiolytic agents for through computer simulation. / O uso exagerado de fármacos ansiolíticos pode acarretar problemas ambientais, caso não haja destino e tratamento adequado, ocasionando a contaminação dos recursos hídricos e de tecidos biológicos e de organismos aquáticos. Além disso, alguns micro-organismos criam resistência a esses fármacos afetando o ecossistema com sua toxicidade e permanência no meio ambiente, justificando a crescente preocupação sobre estes poluentes ambientais que foram encontrados em várias partes do mundo. Já existem na literatura alguns estudos do uso do grafeno como filtro para remoção de metais como: Na, Mg, Ca, K e Ni do meio ambiente. Outros estudos mostram que o grafeno pode ser utilizado para remoção de fármacos como: aspirina, cafeína, acetaminofeno e ciprofloxacina dos meios aquosos. O objetivo deste trabalho é avaliar, por meio de simulações computacionais baseadas na Teoria do Funcional da Densidade (DFT), as propriedades estruturais e eletrônicas de fármacos ansiolíticos interagindo com o grafeno puro, pois até o presente momento alguns métodos de tratamento dos efluentes para remoção de ansiolíticos não são eficazes e em outros casos os métodos são caros. Neste estudo, foi analisada a interação do grafeno puro com os ansiolíticos (alprazolam, clobazam, clonazepam, diazepam e o metabólito nordiazepam) frequentemente detectados no meio ambiente e altamente resistentes a fotodegradação. Os resultados mostram que a interação do grafeno com o diazepam se estabilizou com energia de ligação variando entre -0,29 eV e -0,35 eV e as transferências de carga entre -0,002 e- e +0,036 e-. Já para o nordiazepam interagindo com o grafeno, a energia de ligação se manteve entre -0,23 eV e -0,31 eV e as transferências de carga entre -0,002 e- e +0,069 e-. Para o alprazolam a energia de ligação permaneceu entre -0,19 eV e -0,86 eV e as transferências de carga entre -0,004 e- e +0,041 e-. Para o clobazam a energia de ligação variou entre -0,23 eV e -0,76 eV e as transferências de carga entre -0,005 e- e +0,040 e- e para o clonazepam manteve-se entre -0,52 eV e -0,75 eV e a transferência de carga entre -0,005 e- e +0,070 e-. Para todas as interações observou-se que pode ocorrer transferência de carga do grafeno para o fármaco (indicados pelos valores positivos) ou do fármaco para o grafeno (indicados pelos valores negativos). Ocorreu uma adsorção física para todas as interações do grafeno puro com os fármacos ansiolíticos, com energia de ligação variando entre -0,19 eV e -0,86 eV e uma transferência de carga entre -0,018 e- e +0,070 e-, sendo que, as propriedades eletrônicas dos sistemas não foram alteradas significativamente. Os resultados obtidos para a interação do grafeno com ansiolíticos, são importantes para contribuir com o desenvolvimento de filtros para remoção destes fármacos dos meios aquosos e estações de tratamento de esgotos, já que não há relatos na literatura sobre a interação do grafeno com agentes ansiolíticos por meio de simulação computacional.

In this study, the interaction energies between aromatic organic molecules (AOMs) and cellulose are explored using density functional theory (DFT) through the software SIESTA and the exchange-correlational functional VDW-DRSLL. Three AOMs will be modelled: benzene, benzamide and benzoic acid. Firstly, the interaction energies of the dimers of the AOMs are determined. Then, the obtained interaction energies of the cellulose-AOM complexes are compared to the former in order to decide which interaction is stronger. It is found that the studied AOMs are more likely to interact with cellulose than with another identical monomer; benzamide has the highest propensity to interact, followed by benzoic acid and benzene. Furthermore, for all interaction energy calculations a counterpoise correction term will be introduced as an addition to the SIESTA optimisation and it will be shown that without this correction the acquired energy minima will deviate significantly from accepted values from previous studies.

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Submitted by MARCIA ROVADOSCHI (marciar@unifra.br) on 2018-08-16T20:05:43Z No. of bitstreams: 2 Dissertação_LauraFernandaOsmariVendrame.pdf: 3061643 bytes, checksum: d06cb3bc35f9d2bedf0c39b9c8e35276 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-16T20:05:43Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação_LauraFernandaOsmariVendrame.pdf: 3061643 bytes, checksum: d06cb3bc35f9d2bedf0c39b9c8e35276 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2015-03-31 / The use of C60 fullerenes, functionalized or in pristine form, as chemical and biological sensors has become a large field of study and application High stability and low chemical reactivity of these nanostructures provide some difficulties in studying the chemical and physical properties. These difficulties can be overcome through the functionalization process. The purpose of this work is to evaluate through abs initio calculations the structural and electronic properties of the temozolamide molecule interacting with functionalized fullerenes. This drug is very important for the treatment of brain tumors. This study is based on the density functional theory, using the SIESTA computational code. First of all, it was evaluated the isolated functionalized fullerenes behavior, as well as the temozolamide molecule. Subsequently, it was studied the interaction of functionalized fullerenes with temozolamide in order to understand the energetic and structural properties of these structures to support the use of these nanomaterials in future biomedical applications. From the results it is possible to observe the depending on the studied configuration, the binding energy values are not the same. It was found a weak interaction for all functionalized C60 interacting with temozolamide through physical adsorption, with values between 0.43 eV and 1.02 eV for all stable configurations. An interaction through physical adsorption was also observed for themozolamide with pristine fullerenes, with energy value of 0.23 eV. Despite some high energy values, the distance in the interaction between the nearest atoms of the nanostructure and temozolomide does not represent chemical bonds. The interaction of the temozolamide drug with fullerenes is important for the future development of central nervous system nanodrugs improving the performance and slowing the elimination of the drug by the body. / O uso de fulerenos C60, funcionalizados ou na forma pura, como carreadores de fármacos tem se tornado um grande campo de estudo e aplicação. A alta estabilidade e baixa reatividade química destas nanoestruturas trazem algumas dificuldades de manipulação no estudo de suas propriedades químicas e físicas. Estas dificuldades podem ser superadas através do processo de funcionalização. O objetivo deste trabalho é avaliar, por meio de cálculos ab initio as propriedades estruturais e eletrônicas da molécula de temozolamida interagindo com fulerenos puros e funcionalizados. A temozolamida é um medicamento muito importante no tratamento de tumores cerebrais. Este estudo é baseado na teoria do funcional da densidade, utilizando o código computacional SIESTA. Primeiramente, estudamos os fulerenos funcionalizados isolados, bem como a molécula de temozolamida. Posteriormente, estudamos a interação do fulereno puro e funcionalizado, com a temozolamida a fim de compreender suas propriedades energéticas e estruturais. A partir dos resultados é possível observar que, dependendo da configuração estudada, os valores de energia de ligação não são os mesmos. Obtivemos uma interação fraca para todos os C60 funcionalizados interagindo com a temozolamida via adsorção física, com valores entre 0,43 eV e 1,02 eV para as configurações mais estáveis. Uma interação via adsorção física tambem foi observada para a interação da temozolamida com fulerenos puros, com energia de 0,23 eV Apesar de alguns valores altos de energia, a distância na interação entre os átomos mais próximos entre a nanoestrutura e a temozolamida e a baixa transferência de carga, não representam características de ligações covalentes. A interação da temozolamida com fulerenos, através da funcionalização, neste estudo, é importante para contribuir com o futuro desenvolvimento de nanomedicamentos do sistema nervoso central melhorando o desempenho e reatardando a eliminação do medicamento pelo organismo.

Submitted by MARCIA ROVADOSCHI (marciar@unifra.br) on 2018-08-17T19:58:30Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertação_CristianMafraLedur.pdf: 6580375 bytes, checksum: be466f19cd474caaa7ecaa4004ef38ba (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-17T19:58:30Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertação_CristianMafraLedur.pdf: 6580375 bytes, checksum: be466f19cd474caaa7ecaa4004ef38ba (MD5) Previous issue date: 2017-08-15 / The two-dimensional (2D) materials display many interesting properties, which are not found in bulk structure because the original electronic structure is substantially altered from its three-dimensional (3D) characteristics. Black and blue phosphorene are 2D materials which are attracting many fields interest because of their electronic and magnetic properties, making them possible materials for spintronics devices application. These nanomaterials display some characteristics that allow their use on sensors, thus, this work aims to evaluate the changes in black and blue phosphorenes’ electronic and magnetic properties, before and after the chemical groups functionalizations. We utilized the amide, amine, carboxyl and hydroxyl chemical groups because they are into many living organisms, directing the results for possible systems of molecules adsorption with chemical and/or biological interest application. First-principles calculations based on Density Functional Theory with the Local Density Approximation (LDA) were performed using the SIESTA code. Blue phosphorene systems show a higher structure disturbance level when functionalized, so as atoms displacement, when compared with black phosphorene respective systems. Its binding energy also presents higher values when compared to black phosphorene systems. Both configurations 1-2, show the more stable systems for carboxyl groups functionalized on black and blue phosphorenes, presenting a 2.34 and 2.72 eV binding energy, respectively. The configuration 1-2 take on this post because reestablish the systems' symmetry. The symmetry reestablishment effect occurs in every kind of chemical group. These results imply in a promising black and blue phosphorenes application in systems of molecules adsorption with chemical and/or biological interest. / Diversas estruturas bidimensionais (2D) vêm apresentando propriedades interessantes, pois as mesmas são substancialmente alteradas quando comparadas às suas formas tridimensionais (3D). As estruturas de fosforeno negro e azul são materiais 2D que atraíram o interesse de muitas áreas pelo fato de suas propriedades eletrônicas e magnéticas indicarem o seu possível uso em dispositivos spintrônicos. Esses nanomateriais possuem características que permitem sua utilização em sensores, desta forma, este trabalho visa avaliar as mudanças nas propriedades eletrônicas e estruturais dos fosforenos causadas pelas funcionalizações dos grupos químicos amida, amina, carboxila e hidroxila, os quais compõem grande parte das moléculas biológicas presentes em organismos vivos para possível aplicação em sistemas de adsorção de moléculas de interesse biológico. Para desenvolver este trabalho fez-se uso de simulação computacional com cálculos de primeiros princípios, utilizando a Teoria do Funcional da Densidade (DFT), e Aproximação Local da Densidade (LDA) implementada no código computacional SIESTA. Este estudo demonstra que a estrutura de fosforeno azul apresenta maiores perturbações estruturais, como a modificação da posição inicial dos átomos de fósforo, devido às funcionalizações dos grupos químicos, se comparado aos sistemas funcionalizados com o fosforeno negro. Outro fator que chama a atenção são os valores de energia de ligação, onde todos os sistemas de fosforeno azul apresentam módulos maiores neste parâmetro para as respectivas configurações de funcionalização de grupos químicos. Os sistemas mais estáveis de fosforeno negro e azul funcionalizados com dois grupos carboxílicos apresentaram 2,34 e 2,72 eV, respectivamente, para a energia de ligação. Estes sistemas apresentam maior estabilidade devido ao fato de que restabelecem a simetria do sistema, em comparação com as outras configurações. Efeitos semelhantes ocorrem para todos os grupos químicos funcionalizados. Estes resultados indicam uma promissora aplicação das estruturas de fosforeno negro e azul como sistemas de adsorção de moléculas de interesse químico e/ou biológico.