Métodos atomísticos aplicados ao estudo de propriedades estruturais e eletrônicas de nanomateriais

Resumo

Esta proposta, além de seu conteúdo científico, visa também atualizar a instalação da estrutura computacional implantada e utilizada por meu grupo de pesquisa nos últimos 6 anoscomo docente do Departamento de Física da Unesp de Rio Claro. Esta estrutura computacional tem sido utilizada no desenvolvimento de modelos e códigos computacionais aplicados asimulações atomísticas de sistemas nanoscópicos. O laboratório de simulação computacionalque existe hoje no departamento teve sua estruturação iniciada com o auxílio da Fapesp (processo 2011/17253-3) e de outras agências de fomento, como CNPq e Fundunesp. Além disso,o presente projeto propõe o aprofundamento de estudos realizados a respeito de sistemas nanoscópicos, especialmente os bi-dimensionais, nos últimos anos. Outro ponto de importante adestacar é que os estudos propostos aqui estão em plena harmonia com a colaboração científicaque foi estabelecida com o grupo do prof. Adri C.T. van Duin (Penn State University). Agora,além desta colaboração, estamos estabelecendo uma nova frente de trabalho científico que éo desenvolvimento de novos parâmetros para a aproximação conhecida como Tight BindingDensity Functional Theory (DFTB). O DFTB, por ser uma aproximação do DFT, nos permiteobter informações de caráter quântico sobre estruturas com grande número de átomos (centenas ou milhares, dependendo dos recursos computacionais disponíveis). Esta nova linha detrabalho está se estabelecendo com a colaboração do grupo do Professor Pekka Koskinen (umdos maiores especialistas em DFTB), da Universidade de Jyväskylä, na Finlândia. Estas duasmetodologias podem ser aplicadas de modo complementar para entender e modelar o comportamento de sistemas nanoscópicos com grande número de átomos. Propriedades mecânicas eestruturais podem ser investigadas com o ReaxFF e, quando há interesse em efeitos quânticos como estrutura eletrônica ou fenômenos de transporte eletrônico, a aproximação DFTB émuito útil. Durante o período do projeto, investigaremos propriedades estruturais, mecânicase eletrônicas de sistemas de baixa dimensionalidade, em especial sistemas bi-dimensionais. Entre os sistemas de interesse, estão o grafeno poroso, os octagrafenos e estruturas similares compostas de carbono e/ou diferentes combinações de átomos de boro e nitrogênio, alémde materiais bidimensionais que têm a possibilidade de apresentar comportamento auxético.Levando em conta as propriedades mecânicas, eletrônicas e de transporte dos novos materiais propostos, serão investigados os possíveis efeitos obtidos pela adsorção de átomos demetais de transição sobre estas estruturas. Para esta parte do projeto, será bastante importante o desenvolvimento de novas parametrizações, dentro da aproximação DFTB, para estasinterações. (AU)