Viabilidade termodinâmica da modificação do Band Gap de folhas de grafeno por intermédio de cátions alcalinos : uma abordagem minimalista baseada em propriedades rovibracionais

Abstract

Nanoestruturas de carbono possuem uma grande versatilidade de arranjos atômicos, ou seja, uma fonte abundante de alótropos, os quais fomentam inúmeras pesquisas sobre sua aplicação em nanociência e nanotecnologia, tanto no campo acadêmico quanto no industrial. No presente trabalho, desenvolveu-se um estudo teórico, baseado em cálculos DFT (utilizando o funcional de troca-correlação BLYP) e soluções da equação de Schrödinger nuclear utilizando o método Representação da Variável Discreta, para investigar as propriedades termodinâmicas dos complexos [í𝑜𝑛@𝑔𝑟𝑎𝑓𝑒𝑛𝑜] formados a partir da interação de íons monovalentes alcalinos (𝐿𝑖+ e 𝑁𝑎+) com uma estrutura bidimensional de grafeno (folha de grafeno). A obtenção das curvas de energia de ligação (CEP), a partir de pontos ab initio possibilitou, para ambos os sistemas interagentes, a determinação das energias rovibracionais e das constantes espectroscópicas, bem como a variação da energia livre de Gibbs e a população relativa dos estados rovibracionais. O complexo [𝐿𝑖@𝑔𝑟𝑎𝑓𝑒𝑛𝑜]+ apresenta uma energia de complexação maior do que para o sistema [𝑁𝑎@𝑔𝑟𝑎𝑓𝑒𝑛𝑜]+, o que refletiu na natureza exotérmica e espontânea da complexação do grafeno com cátions alcalinos em toda a faixa de temperatura estudada neste trabalho. Este trabalho demonstra a viabilidade termodinâmica para a utilização de íons de metais alcalinos como agentes moduladores do band gap em materiais baseados em grafeno para aplicações tecnológicas, em especial, semicondutores orgânicos.