Estudo teórico das propriedades eletrônicas e termodinâmicas de nanofitas quasiperiódicas BCN

Nanoscale materials composed of boron, nitrogen, and carbon have unique properties and may be useful in new technologies. In this thesis, we investigate some properties of BCN nanoribbons constructed according to the Fibonacci quasiperiodic sequence. We analyze properties such as structural stability, electronic density of states, electronic specific heat, band structure, and energy band gap. We have performed first-principles calculations based on density functional theory implemented in the SIESTA code. The results showed that nanoribbons present a fixed value of the formation energy. The electronic density of states was used to calculate the specific heat. We found an oscillatory behavior of the electronic specific heat, in the low temperature regime. We analyze the electronic band structure to determine the energy band gap. The energy band gap oscillates as a function of the Fibonacci generation index n. Our work suggest that appropriate choice of the building block materials of the quasiperiodic sequence, may lead to a tuneable band gap of the quasiperiodic nanoribbons.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Materiais em nanoescala compostos por átomos de boro, carbono e nitrogênio apresentam propriedades únicas e podem ser úteis no desenvolvimento de novas tecnologias. Nesta tese, investigamos algumas propriedades de nanofitas BCN com arranjo quasiperiódico dado por uma sequência Fibonacci. Analisamos propriedades como: estabilidade estrutural, densidade eletrônica de estados, calor específico eletrônico, estrutura de bandas e gap de energia. Realizamos cálculos de primeiros princípios baseados na teoria do funcional da densidade implementado como no código SIESTA. Os resultados mostraram que nanofitas com maior geração Fibonacci tendem a apresentar um valor fixo para a energia de formação. A densidade eletrônica de estados foi utilizada para calcular o calor específico. Encontramos um comportamento oscilatório do calor específico eletrônico, para o regime de baixas temperaturas. Analisamos a estrutura de bandas para determinar o gap de energia. O gap de energia apresenta oscilações como função do índice n da geração Fibonacci. Nosso trabalho sugere que uma escolha apropriada dos blocos de construção da sequência quasiperiódica do material pode levar a um controle do gap de energia para nanofitas quasiperiódicas.