Tese de Doutorado #232: Ana Barboza

Nesta tese apresentaremos estudos de propriedades eletromecânicas de nanotubos de carbono de parede simples (SWNTs), de lubrificantes sólidos (grafeno, dissulfeto de molibdênio e talco (ou pedra sabão)) e também de outros materiais esfoliáveis como seleneto de bismuto e mica. O comportamento de SWNTs mediante sua compressão radial foi investigado por Microscopia de Força Atômica (AFM) e apresenta um comportamento universal que é função do strain compressivo. Apresentamos ainda uma nova metodologia, baseada em imagens de Microscopia de Força Elétrica (EFM), para caracterização de nanotubos de carbono. Observamos diferenças nas respostas elétricas de tubos metálicos e semicondutores a um campo elétrico DC aplicado na ponta. Não apenas a intensidade das respostas é diferente, mas, o perfil nas imagens de EFM é qualitativamente diferente para tubos metálicos e semicondutores permitindo sua identificação. Baseados no resultado anterior, propomos uma nova perspectiva para controlar o comportamento elétrico de nanotubos de carbono semicondutores a partir de sua superfície de contato. Em amostras de grafeno de duas ou mais camadas, temos evidências teóricas e experimentais da diamantização, induzida por compressão, a qual dá origem a um novo material 2D. Quando estas camadas de grafeno são comprimidas na presença de água, cálculos ab initio prevêem que os grupos hidroxila estabilizam a hibridização sp3 das duas camadas de carbono mais externas, criando uma monocamada de diamante hidroxilado, ou Diamondol, o qual é um isolante ferromagnético. Finalmente, serão apresentados resultados referentes à resposta mecânica de grafeno, h-BN (Nitreto de Boro), talco (ou pedra sabão), mica, Bi2Se3 (Seleneto de Bismuto) e MoS2 (Dissulfeto de Molibdênio) submetidos à compressão e cisalhamento, simultâneos, produzidos pela ponta de AFM. A resposta é caracterizada por uma expansão vertical, quando os materiais lubrificantes sólidos são comprimidos. O efeito é proporcional a força aplicada, não ocorre na ausência de cisalhamento, aumenta com a velocidade, é anisotrópico e reversível. É também similar, em magnitude, em few-layers de grafeno. h-BN, talco e MoS2, mas está ausente em monocamadas de grafeno, few-layers de mica e Bi2Se3.