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Previous issue date: 2010-07-30 / The graphene is a two-dimensional network composed of carbon atoms
arranged in hexagonal rings; characterized as "thinner material of the universe",
which exhibits high crystal quality and ballistic electrical transport at low
temperatures. This material presents electronic properties and large surface
area that are interesting to adsorb or substitut aminoacids, to increase the
hydrophilicity of the structure originally constituted only of carbon atoms and
then enable the development of new sensors with high molecular sensitivity.
This work aim to evaluate the structural and electronic properties of the
grapheme interacting with the aminoacid cysteine, and the type of interaction
established between this and monolayer graphene perfect or structural defect.
These properties are investigated through computer simulation from first
principles methods using the density functional theory that indicate the
electronic and structural properties of the resulting systems. We found that the
binding energy between the amino and graphene monolayer varies, being
totally dependent on the reaction site and among the three sites considered
(carboxyl, amine and thiol), both, in considering the perfect layer of graphene or
with as structural defect, present the thiol group with a stronger interaction. In
the electronic properties, we demonstrate little interaction between the systems,
because the levels of isolated systems appear clearly in the structures of
interacting systems, which demonstrates the low binding energy found. Thus,
this study demonstrated, the properties associated with the interaction of amino
acids adsorbed on graphene encouraging potential technological application of
this innovative material as a sensor of more complex molecules. / O grafeno consiste numa rede bidimensional, composta unicamente de
átomos de carbono dispostos em anéis hexagonais; sendo recentemente
caracterizado como “material mais fino do universo”, o qual exibe alta qualidade
cristalina e transporte elétrico balístico em baixas temperaturas. Neste material as
propriedades eletrônicas e a grande área superficial são algumas das propriedades
mais interessantes de modo que podem ser adsorvidos ou substituídos aminoácidos,
visando aumentar a hidrofilicidade da estrutura originalmente constituída apenas de
átomos de carbono. Neste trabalho visamos avaliar as propriedades estruturais e
eletrônicas resultantes da adsorção ou substituição de átomos de carbono pelo
aminoácido cisteína, bem como investigar o tipo de interação estabelecida entre este
e a monocamada de grafeno perfeita ou com defeito estrutural. Avaliamos estas
propriedades por meio de simulação computacional de primeiros princípios utilizando
a Teoria do Funcional da Densidade. Indicamos as propriedades eletrônicas e
estruturais de aminoácidos substituindo átomos de carbono na estrutura do grafeno
ou adsorvendo na superfície. Constatamos que a energia de ligação entre o
aminoácido e a monocamada de grafeno varia, sendo totalmente dependente do
sítio reacional que aproximamos, sendo que dentre os três sítios considerados
(carboxila, amino e tiol), tanto na aproximação da camada de grafeno perfeita quanto
da camada com defeito estrutural, o grupo tiol foi o que demonstrou uma interação
mais forte com o grafeno, além de apresentar também uma menor distância de
ligação entre a monocamada e a molécula de aminoácido. Nas estruturas de
bandas, demonstramos a pouca interação entre os sistemas, pelo fato de os níveis
dos sistemas isolados aparecerem claramente nas estruturas dos sistemas
interagentes, o que evidencia a baixa energia de ligação encontrada. Desta forma,
este trabalho demonstrou, de forma inédita, as propriedades associadas com a
interação da cisteína adsorvida no grafeno fomentando o potencial de aplicação
tecnológica deste material inovador como sensor de moléculas mais complexas.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:tede.universidadefranciscana.edu.br:UFN-BDTD/484 |
| Date | 30 July 2010 |
| Creators | Dutra, Fabricio Andre |
| Contributors | Fagan, Solange Binotto, Silva, Diego Alves, Rossato, Jussane |
| Publisher | Centro Universitário Franciscano, Programa de Pós-Graduação em Nanociências, UNIFRA, Brasil, 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 | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/, info:eu-repo/semantics/openAccess |
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