Propriedades estruturais e eletrônicas de um wormhole de grafeno.

Abstract

Nesta dissertação, investigamos por meio de cálculos de primeiros princípios, a correlação entre propriedades estruturais e eletrônicas em wormholes feitos de grafeno monocamada e bicamada. A ferramenta computacional utilizada foi o método SIESTA (Spanish Initiative for Electronic Simulations with Thousands of Atoms), que é uma implementação da Teoria do Funcional da Densidade – DFT (Density Functional Theory). As geometrias propostas para os wormholes são constituídas pela união de nanotubos de carbono entre regiões planas de grafeno, tal que a região da junção apresenta curvaturas distintas e defeitos topológicos (heptágonos). Investigamos os efeitos na estrutura eletrônica devidos: à conexão de planos de grafeno por meio do tubo; à curvatura; à interação entre bicamadas; ao comprimento dos tubos; à interação do wormholes com imagens periódicas em uma rede triangular. Observamos que: (i) a conexão de planos por meio do tubo (formação de wormholes) leva a uma estrutura eletrônica completamente diferente daquela do grafeno com defeito; (ii) a curvatura da junção tubo/grafeno é determinante para confinamento de estados eletrônicos na região do nanotubo; (iii) a estrutura eletrônica de wormholes de camada dupla é muito diferente da superposição das estruturas eletrônicas dos wormholes de camada única que os formam; (iv) a interação entre wormholes em uma rede triangular leva a abertura de gaps cujo valor cai assintoticamente com a distância entre wormholes vizinhos. A forma das bandas próximas ao nível de Fermi é bem descrita por um modelo de primeiros vizinhos inspirado no método tigth-binding.