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Previous issue date: 2009-03-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work presents a study on the interaction of TiCl4 and TiCl3 molecules with a
single- and bi-layer graphene by using the density functional theory. It is evaluated the
changes in structural, electronic and magnetic properties of graphene after the adsorption of
these molecules, that can behave donors or acceptors of electronic charge. We evaluated the
arrangements for TiCl4 and TiCl3 molecules at three different sites using one molecule per
unit cell, making use of periodic boundary conditions. In both cases the molecules have
more stable chemical configuration when they are placed in the center of a hexagonal site.
Significant changes in the electronic properties of the systems are observed. The molecule
TiCl4 behaves like a Lewis acid (electronic charge acceptor), while in the case of the
confined molecule between two graphene planes the molecule behaves as a Lewis basis
(electronic charge donor). The TiCl4 on graphene remains non-magnetic in all
configurations studied here. The adsorption of the molecule causes distortions in the
graphene sheet, they originating a small change in the original electronic states, as a gap
opening. TiCl3 molecule presents a Lewis basics behavior, which is seen directly on the
lifting of the Fermi level. The TiCl3 presents a stronger binding energy when compared to
the TiCl4 in graphene; this fact also shows that the electronic properties also change. It is
observed that the magnetic moment of the adsorbed TiCl3 graphene associated with the spin
polarization, dependent on the adsorption configuration. Therefore, this innovative work
predicts the properties associated with the interaction of molecules with donors or accepted
electronic charge behavior adsorbed on graphene this contributing for optimizing and
developing potential application of this novel material. / Nesta Dissertação apresentamos um estudo da interação das moléculas TiCl4 e TiCl3
com grafeno de camada simples e bicamada fazendo uso da teoria do funcional da
densidade. Avaliamos as alterações nas propriedades estruturais, eletrônicas e magnéticas
do grafeno interagindo com as moléculas, as quais podem se comportar como sistemas
doadores ou aceitadores de carga eletrônica. Foram avaliadas as configurações mais
estáveis para as moléculas de TiCl3 e TiCl4 em três sítios utilizando uma molécula por
célula unitária e fazendo uso de condições periódicas de contorno. Em ambos os casos, as
moléculas possuem maior estabilidade química na configuração em que essas são colocadas
no centro de um hexágono do grafeno. Após a simulação foram observadas alterações
significativas nas propriedades eletrônicas do sistema. A molécula TiCl4 apresenta caráter
de ácido de Lewis (receptor de carga), enquanto, no caso da molécula estar confinada entre
dois planos de grafeno, comporta-se como uma base de Lewis (doador de carga). Também
se observa que o TiCl4 permanece não magnético em todas as configurações estudadas. A
adsorção da molécula causa distorções geométricas na folha de grafeno, originando uma
pequena mudança nos estados eletrônicos do grafeno, visto na abertura de um gap de
energia. Por outro lado, a molécula de TiCl3 apresenta caráter de base de Lewis, visto
diretamente no aumento do valor do nível de Fermi. O TiCl3 apresenta energia de ligação
bem superior quando comparado ao TiCl4 no grafeno, este fato mostra também que as
propriedades eletrônicas também se modificam. Observa-se que o momento magnético do
TiCl3 adsorvido no grafeno apresenta polarização de spin, dependente da configuração
estrutural. Desta forma, este trabalho busca, de forma inédita, demonstrar as propriedades
associadas com a interação de moléculas doadoras e aceitadoras de carga eletrônica
adsorvidas no grafeno fomentando o potencial de aplicação tecnológica deste material
inovador.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:tede.universidadefranciscana.edu.br:UFN-BDTD/332 |
| Date | 26 March 2009 |
| Creators | Santos, Marcos Andre Pereira dos |
| Contributors | Fagan, Solange Binotto |
| Publisher | Universidade Franciscana, Mestrado Acadêmico em Nanociências, UFN, BR, Biociências e Nanomateriais |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional Universidade Franciscana, instname:Universidade Franciscana, instacron:UFN |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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