Sistemas orgânicos autoconstruídos e sua interação com materiais bidimensionais : uma abordagem de primeiros princípios.

Abstract

Sistemas Orgânicos Autoconstruídos (SAM) são de grande importância, pois possuem diversas aplicações em Nanociência, assim como em caracterização de materiais bidimensionais. Neste trabalho, estudamos as propriedades eletrônicas, energéticas e estruturais de uma molécula orgânica, o Ácido Retinóico (RA), depositada em materiais bidimensionais como o grafeno, hBN e MoS2. Para isso, utilizamos cálculos de primeiros princípios usando a Teoria do Funcional da Densidade (DFT), com um funcional que leva em conta as interações de van der Waals, implementado no Código SIESTA. Investigamos a interação do RA com diferentes substratos para analisar as formas de empilhamentos, as propriedades eletrônicas e a formação de camadas de RA. Para a interação do RA com cada substrato escolhemos cinco configurações diferentes, sendo que em três delas o RA está deitado em relação ao substrato, enquanto nas outras está em pé. Dos resultados obtidos vimos que a forma de empilhamento mais estável (configuração a) é aquela em que a molécula está deitada, com o anel de carbono paralelo ao plano dos substratos. Isso é verdade para todos os substratos estudados: grafeno, hBN e MoS2. O grafeno apresenta uma dopagem do tipo p ao interagir com a molécula. Além disso, os resultados também mostram que para formação de camadas de RA, a configuração mais estável é aquela em que molécula tem uma interação calda-calda (entre grupos OH). Ao interagir com o hBN o gap do RA foi alterado de 1:85 eV para 1:70 eV, porém o gap do hBN permaneceu inalterado. A curva de absorção óptica da configuração (a) é a única que não vai a zero após 2:6 eV, por isso pode existir transições da molécula para o hBN. Em todas as configurações o RA introduz estados dentro do gap dos sistemas (hBN+RA e MoS2+RA). Os resultados para o grafeno estão de acordo com experimentos de AFM e EFM realizados pelo Prof. Bernardo Neves e a Profª. Karolline Araújo, onde o arranjo observado experimentalmente para o RA no grafeno mostra uma periodicidade de 2:7 nm.