Publicação: Computational simulations applied on boron and carbon based 2D materials
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Resumo
In this work, we used the Density Functional Theory (DFT) to investigate boron and carbon-
based two-dimensional systems. We investigated the electronic and structural features
(via simulated XANES) of borophene pristine phases S0, S1 and S2, and borophene
superlattices, formed by tuning different concentrations of pristine borophene lateral
heterostructures. Here the study reveals that metallic character remained and revealed the
link between electronic properties and structural properties of borophene, as electronic
conĄnement in borophene superlattices tuned by phase proportion. In carbon-based
systems, we investigate the disassembling process of oxidized cellulose, We have performed
a theoretical investigation of cellulose disassembly mediated oxidation processes. Here, we
showed this disruption could be attributed to the formation of carboxylate groups, which
weakens the interactions, and the disassembling process occurs predominantly in interchain
interactions, giving rise to cellulosic chains. Next, we studied cellulose-graphene interaction,
we performed an investigation of the energetic, structural, and electronic properties of
the nanocellulose/graphene interface, with a special look for hydrophobic (nCL phob /G)
and hydrophilic (nCL phil /G) interfaces. The structural Ąngerprints of nCL phob /G and
nCL phil /G interfaces were identified through a detailed study of the Carbon K-edge
absorption (XANES) spectra.
Abstract
Neste trabalho, utilizamos a Teoria do Funcional de Densidade (DFT) na investigação de
sistemas bidimensionais a base dos elementos boro e carbono. Investigamos as estruturas
eletrônica e estrutural (via XANES) das fases pristinas do borofeno S0, S1 e S2 e de
superredes de borofeno, formadas por diferentes concentrações das fases pristina por
heterojunções laterais. Nossos resultados mostraram que o caráter metálico foi mantido
e foi possível relacionar as propriedades eletrônicas com as características estruturais
do borofeno, assim como o conĄnamento eletrônico nas superredes, regido pelas devida
proporções das fases. Investigamos também o processo de desmontagem de Ąbrilas de
celulose oxidada. Mostramos aqui que a quebra pode ser atribuída à formação dos grupos
carboxilato, que enfraquece a interação, fazendo que o processo ocorra predominantemente
nas interações intercadeias, levando ao surgimento de cadeias celulósicas. Investigamos
também a interação celulose-grafeno, as propriedades energéticas, estruturais e eletrônicas
das interfaces de nanocelulose/grafeno, com especial atenção às interfaces hidrofóbicas
(nCL phob /G - [100]) e hidrofílicas (nCL phil /G - [110]). O Ąngerprint das interfaces nCL phob /G
e nCL phil /G foi identificado através de um estudo detalhado de espectro de XANES da
borda K dos átomos de carbono.
Palavras-chave
DFT, 2D Materials, Borophene, Boron, Carbon, Cellulose, Graphene, Teoria do funcional de densidade, Materiais 2D, Borofeno, Boro, Carbono, Celulose, Grafeno
Citação
SILVESTRE, Gustavo Henrique. Computational simulations applied on boron and carbon based 2D materials. 2022. 104 f. Tese (Doutorado em Física) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2023. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2023.8038.
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