An��lise da potencialidade a condu����o do BDT atrav��s da densidade eletr��nica de estados via tight binding e desenvolvimento de software (B3J)

Neste trabalho nos propomos a fazer um estudo acerca da potencialidade de condu����o eletr��nica no pol��mero BDT (1,3-benzoditiol 4H-ciclopenta[2,1-b:3,4b���]). O estudo usual de pol��meros conjugados �� feito de modo a obter sua densidade de estados com diversos tipos e n��veis de dopagem. O m��todo de Huckel �� o mais utilizado e se baseia na separabilidade das liga����es sigma e pi que �� poss��vel quando a mol��cula estudada �� plana. Os pol��meros conjugados s��o em sua maioria planos e est��o inseridos nesta aproxima����o. O mon��mero do BDT apresenta sua geometria fora do plano por apresentar liga����es com orbitais sp3. Para contornar esse problema foi desenvolvido o programa B3J, que considera todos os orbitais de valencia (s, px, py e pz). O programa B3J calcula a densidade de estados de sistemas polim��ricos. O estudo das bandas do BDT foi feito com este software. Calculamos a densidade de estados do sistema neutro e com diversos n��veis de dopagem, com distribui����o aleat��ria e ordenada dos defeitos, dopagem do tipo n e do tipo p. O comportamento do quadrado do coeficiente da expans��o da fun����o de onda foi obtido para pol��meros de at�� 20 mon��meros. Estes c��lculos foram obtidos com geometrias dos m��todos AM1 e PM3. Obtivemos os espectros de absor����o de olig��meros a fim de inferir seu comportamento para um pol��mero. Foram utilizados c��lculos de otimiza����o de geometria atrav��s dos m��todos semi-emp��ricos AM1 e PM3 e ZINDO/S e o m��todo DFT. Em outro objetivo desta monografia h�� o estudo do aproveitamento de tetr��meros de BDT como dispositivos eletr��nicos. Tais olig��meros foram otimizados em diversos valores de potencial el��trico, com a inser����o em suas cadeias de mol��culas doadoras e aceitadoras para induzir um aumento no momento de dipolo da mesma.

Difra����o de policristais e difra����o m��ltipla de raios X para o estudo da influ��ncia dos ��ons Mn⁺², Mg⁺² e Cu⁺² nas estruturas cristalinas da L asparagina monohidratada e do sulfato de n��quel hexahidratado

Neste trabalho realizamos um estudo sobre a influ��ncia dos dopantes Mn⁺², Mg⁺² e Cu⁺² nas estruturas cristalinas de cristais de Sulfato de N��quel hexahidratado (NSH) e L Asparagina Monohidratada (LAM). A introdu����o de dopantes em uma rede cristalina pode alterar suas propriedades f��sicas ou seu h��bito de crescimento. Estas altera����es podem favorecer as aplica����es tecnol��gicas destes cristas em diversas ��reas como medicina, agricultura, ��ptica e eletr��nica. Os cristais de NSH foram crescidos pelo m��todo da evapora����o lenta do solvente e dopados com ��ons de Mn⁺² e Mg⁺², resultando em cristais de boa qualidade. Realizamos medidas de Difra����o de raios X de policristais nos cristais puros e dopados e a partir dos resultados obtidos fizemos refinamentos, usando o m��todo de Rietiveld, onde foi observado que os cristais dopados apresentavam a mesma estrutura tetragonal e grupo espacial que o cristal puro, havendo uma pequena mudan��a em seus par��metros de rede e volume de suas c��lulas unit��rias. Observamos que a introdu����o de dopantes causou altera����es nos comprimentos das liga����es e nos ��ngulos entre os ��tomos de n��quel e oxig��nio, isso pode explicar porque as temperaturas de desidrata����o dos cristais de NSH:Mg e NSH:Mn s��o maiores que a do NSH puro. Usamos a t��cnica de Difra����o M��tipla de raios X com radia����o s��ncroton em diferentes energias na esta����o de trabalho XRD1, do Laboratorio Nacional de Luz S��ncroton (LNLS) a fim de identificarmos poss��veis mudan��as nas estruturas dos cristais dopados de Sulfato de N��quel e de L Asparagina. Os diagramas Renninger mostram mudan��as na intensidade, perfil e posi����es dos picos secund��rios dos cristais dopados causadas pela introdu����o dos dopantes. Os cristais de L Asparagina Monohidratada foram crescidos pelo m��todo da evapora����o lenta do solvente, sendo dopados com ��ons de Cu⁺². As medidas de difra����o m��ltipla mostram que o cristal dopado possui a mesma estrutura ortorr��mbica que o cristal puro. Foram detectadas mudan��as nas intensidades, assim como, nas posi����es e perfil de picos secund��rios no diagramas Renninger para o cristal dopado. Nossos resultados indicam que o mecanismo de incorpora����o dos ��ons de Cu⁺² na rede cristalina da L Asparagina Monohidratada ocorre de forma intersticial.

Estudo de propriedades estruturais e de piezeletricidade nos cristais de ADP e KDP puros e dopados com ��ons Ni²⁺ e Mn³⁺ com DMRX utilizando radia����o s��ncrotron

A difra����o m��ltipla de raios-X utilizando radia����o S��ncrotron foi aplicada para o estudo de c��tions de metais de transi����o Mn³⁺ e Ni²⁺ incorporados a rede cristalina do Fosfato de Am��nio Monob��sico (ADP) e Fosfato de Pot��ssio Monob��sico (KDP). Em todos os diagramas Renninger obtidos para as diferentes amostras e diferentes comprimentos de onda podemos observar que as posi����es angulares e o n��mero de picos n��o sofrem altera����o. Este fato nos diz que os par��metros da c��lula unit��ria e a simetria do cristal s��o praticamente os mesmos, independentemente da incorpora����o de c��t��ons Mn³⁺ e Ni²⁺. C��lculos precisos dos par��metros da c��lula unit��ria revelam que h�� expans��o dos par��metros de rede a = b e contra����o do par��metro de rede c do cristal de ADP dopado com Ni²⁺ e Mn³⁺. Nas medidas com ambos os comprimentos de onda no ADP:Mn o digrama Renninger apresenta picos com perfis semelhantes aos perfis dos picos nos diagrama Renninger do cristal de ADP puro. Nenhum pico extra aparece no diagrama Renninger do cristal dopado. A partir dos diagramas resultantes das medidas no cristal de ADP:Ni pode-se observar claramente: (i) alguns picos que tinham um perfil assim��trico no diagrama do cristal de ADP puro apresentam perfis quase totalmente sim��tricos no diagrama do cristal dopado com Ni<sup2+</sup> (nas medidas com comprimento de onda abaixo da borda de absor����o do Ni<sup2+</sup>) e, (ii) alguns picos sofrem uma forte invers��o em seus perfis (nas medidas com comprimento de onda acima da borda de absor����o do Ni<sup2+</sup>), por exemplo, o pico (5-12)/(-112), que representa um caso de quatro feixes. Estes resultados indicam que o diagrama Renninger com radia����o S��ncrotron �� uma sonda de alta resolu����o a serem utilizados na incorpora����o de impurezas na rede ADP. Al��m disso, investigamos os coeficientes piezel��tricos dos cristais de ADP:Mn, KDP:Mn e KDP:Ni por difra����o de raios-X �� temperatura ambiente. Os resultados das medidas das reflex��es 440 e 066 permitiram a obten����o dos coeficientes d₃₆ e d₂₅. N��s observamos que estes coeficientes aumentaram com a dopagem dos ��ons Mn³⁺ e Ni²⁺ nos cristais de ADP e KDP.

Transporte eletr��nico em nanofitas de grafeno sob a influ��ncia de fatores externos, via primeiros princ��pios

O grafeno �� a primeira estrutura bidimensional que se obteve experimentalmente. Sua rede cristalina �� uma rede hexagonal, conhecida como "Favo de Mel", possui apenas um ��tomo de espessura. Cortes em folhas de grafeno, privilegiando determinada dire����o, geram as chamadas nanofitas de grafeno. Embora o grafeno se comporte como um metal, �� sabido que as nanofitas podem apresentar comportamentos semicondutor, met��lico ou semimet��lico, dependendo da dire����o de corte e/ou largura da fita. No caso de nanofitas semicondutoras, a largura da banda proibida (band gap), entre outros fatores, depende da largura da nanofita. Neste trabalho adotou-se m��todos de primeiros princ��pios como o DFT (Density Functional Theory), afim de se obter as caracter��sticas tais como curvas de dispers��o para nanofitas. Neste trabalho, primeiramente, s��o apresentados diagramas de bandas de energia e curvas de densidade de estados para nanofitas de grafeno semicondutoras, de diferentes larguras, e na aus��ncia de influ��ncias externas. Utilizou-se m��todos de primeiros princ��pios para a obten����o destas curvas e o m��todo das fun����es de Green do N��o Equil��brio para o transporte eletr��nico. Posteriormente foi investigado a influ��ncia da hidrogeniza����o, temperatura e tens��o mec��nica sobre sistema, isso al��m, de se estudar o comportamento de transporte eletr��nico com e sem influ��ncia destes fatores externos. Vale ressaltar que as nanofitas de grafeno apresentam possibilidades reais de aplica����o em nanodispositivos eletr��nicos, a exemplo de nanodiodos e nanotransistores. Por esse motivo, �� importante se ter o entendimento de como os fatores externos alteram as propriedades de tal material, pois assim, espera-se que as propriedades de dispositivos eletr��nicos tamb��m sejam influenciadas da mesma maneira que as nanofitas.

Um estudo sobre a influ��ncia de defeitos de diferente natureza nas propriedades eletr��nicas de nanotubos usando o m��todo das ondas cilindricas linearizadas aumentadas

Os nanotubos de carbono e nitreto de boro s��o nano estruturas unidimensionais que apresentam comportamento tanto met��lico quanto semicondutor, dependendo da sua quiralidade, exceto para os nanotubos de nitreto de boro que apresentam sempre caracter��sticas semicondutoras, caso n��o estejam dopados. Devido suas caracter��sticas eletr��nicas, os nanotubos apresentam grandes possibilidades de aplica����o em dispositivos de nanoeletr��nica, tais como nanodiodos, nanotransistores e como elementos de interconex��o, dentre outros. Por esta raz��o, �� importante compreender como fatores externos agem sobre as propriedades de tais materiais. Um desses fatores externos �� a introdu����o de defeitos nos nanotubos. Tais defeitos s��o a aus��ncia de um ou mais ��tomos de carbono, pertencente ao nanotubo de carbono e, de nitrog��nio ou boro, para os nanotubos de nitreto de boro, ou ainda, a substitui����o de ��tomos de carbono, nitrog��nio ou boro por diferentes ��tomos na estrutura dos correspondentes nanotubos. Este trabalho apresenta um estudo te��rico dos efeitos da introdu����o de defeitos, por substitui����o, nas propriedades eletr��nicas dos nanotubos de carbono e nitreto de boro, via simula����o ab-initio. Avaliam-se as estruturas de banda de energia e densidade de estados de nanotubos de carbono semicondutores e met��licos tipos armchair e zig-zag e apenas do tipo armchair para os nanotubos de nitreto de boro usando o m��todo LACW ��� m��todo das ondas cil��ndricas linearizadas aumentadas. Al��m disso, devido a crescente import��ncia dos nanotubos de nitreto de boro, fazemos um estudo sistematizado da estrutura eletr��nica desses nanotubos, para uma superc��lula formada por tr��s c��lulas unit��rias, usando dopagem intr��nseca, bem como uma an��lise quantitativa, baseada na energia total e banda proibida, de estabilidade dessas estruturas.

Analysis of electronic structure of boron nitride nanotubes with different positions of intrinsic impurities

The pristine boron nitride nanotubes have a large direct band gap around 5 eV. This band gap can be engineered by doping. We investigate electronic structure of the doped hexagonal boron nitride (5,5) nanotubes using the linearized augmented cylindrical wave method. In particular, this work focuses on systematical study of the band gap and the density of states around the Fermi-level when the nanotubes are doped by intrinsic impurities of two substitutional boron atoms in a super cell and a comparative analysis of the relative stability of three structures studied here. This corresponds to 3.3% of impurity concentration. We calculate 29 configurations of the nanotubes with different positions of the intrinsic impurities in the nanotube. The band gap and density of states around the Fermi level show strong dependence on the relative positions of the impurity atoms. The two defect sub bands called D^���(B) appear in the band gap of the pristine nanotube. The doped nanotubes possess p-type semiconductor properties with the band gap of 1.3-1.9 eV.