Propriedades mecânicas, eletrônicas e estruturais de novos materiais 2D.

Abstract

Nos últimos anos, uma ampla gama de trabalhos experimentais e teóricos em nanoestruturas bidimensionais (2D) proporcionou uma melhor compreensão das formidáveis propriedades eletrônicas, ópticas e mecânicas dessa classe emergente de materiais. No presente trabalho, modificações das propriedades eletrônicas e estruturais das heteroestruturas grafeno/h-BN, diamondol e bonitrol induzidas por tensão foram investigadas através de cálculos ab initio. Utilizando o formalismo da Teoria do Funcional da Densidade implementada no código SIESTA [1], com o cálculo da relação tensão versus deformação em diferentes direções, verificamos que estes novos materiais possuem módulos de Young maiores que os do grafeno e do h-BN. Além disso, a deformação intrínseca (εint) e a tensão intrínseca (σint) foram determinados a partir do valor máximo de σ. Descobrimos que as heteroestruturas de grafeno/h-BN possuem o maior σint. O valor encontrado para a armchair (zigzag) foi de 52,4 N/m (52,6 N/m). Para o diamondol e o bonitrol, encontramos 42 N/m e 35 N/m na direção zigzag e 37 N/m e 32,5 N/m na direção armchair, respectivamente. Para heteroestruturas de grafeno/h-BN, temos uma força intrínseca quase 65% maior que o grafeno na direção armchair e cerca de 17% maior na direção zigzag. Outra questão interessante diz respeito às mudanças na estrutura de bandas eletrônicas desses novos materiais. Descobrimos que é possível modular o gap de energia de apenas uma componente de spin no caso do diamondol, enquanto a outra componente de spin permanece quase inalterada. Para os outros novos materiais - bonitrol e heteroestruturas grafeno/h-BN - encontramos pequenas alterações na estrutura eletrônica, sem alterações no comportamento condutivo. No entanto, é possível observar mudanças nos níveis de energia em suas faixas de condução. Estes efeitos podem ter uma forte influência nas modulações de propriedades para aplicações tecnológicas e ajudar a esclarecer a física de novos materiais sob deformações mecânicas.