Simulações computacionais de cristais 2D

Abstract

As tecnologias quânticas baseiam-se no entendimento mais sofisticado da matéria que possuímos e, para buscar esse desenvolvimento tecnológico, precisamos continuar aprimorando nossos métodos de exploração e ser criativos ao imaginar materiais além dos que já fomos capazes de sintetizar. Este estudo propõe uma investigação teórica de classes modernas de materiais bidimensionais (2D): os dicalcogenetos de metais de transição (DMTs) e os carbonetos, nitretos e carbonitretos de metais de transição (MXenes). Este viés exploratório é sustentado pela teoria de perturbação do funcional de densidade (TPFD) para prever a estabilidade e a caracterização de materiais não sintetizados, e pela teoria do funcional de densidade (TFD) para propriedades eletrônicas, sendo estas posteriormente refinadas com métodos pós-TFD baseados em funções de Wannier. Nesta abordagem mais refinada, discutimos os fundamentos da teoria quântica e do estado sólido para obter resultados de grande relevância para o desenvolvimento de tecnologias quânticas, como a massa efetiva dos portadores de carga e bandas eletrônicas planas encontradas em Y2CCl2, propriedades ópticas com efeitos excitônicos significativos encontrados sobre as bandas planas em Y2CCl2 e também nos vales K em MoS2, e ainda propriedades topológicas reveladas pela curvatura de Berry na estrutura de bandas em MoS2. O foco deste estudo não se restringe a exploração de materiais, dedicando-se também ao desenvolvimento de técnicas computacionais que aprimorem nossos métodos atuais de simulação.