Dissertação de Mestrado #372: André Lino
Propriedades eletrônicas e estruturais de nanotubos de dióxido de titânio por primeiros princípios
Autor: André Alves Lino
Banca Avaliadora
Mário Sérgio de Carvalho Mazzoni (orientador), Física
UFMG
Hélio Chacham, Física
UFMG
Luiz Orlando Ladeira, Física
UFMG
Orientadores
Mário Sérgio de Carvalho Mazzoni
Departamento de Física - UFMG
Resumo do Trabalho
Neste trabalho, aplicamos cálculos de primeiros princípios baseados na Teoria do Funcional da Densidade (DFT – Density Functional Theory) para estudar nanotubos de TiO2. Primeiramente consideramos os aspectos estruturais. Para isso, propomos nanotubos obtidos a partir do enrolamento de camadas de TiO2 na fase anatase orientadas na direção (001). A estabilidade destas estruturas foi investigada por comparação da energia de strain dos nanotubos com a energia de superfície de nano-fitas de TiO2. Os resultados mostram que os nanotubos tornam-se energeticamente favoráveis para diâmetros em torno de 70 Å, em excelente acordo com a distribuição de diâmetros dos nanotubos de TiO2. Em seguida, consideramos as propriedades eletrônicas visando a modulação do gap por aplicação de campo elétrico transverso. De fato, mostramos a manifestação do efeito Stark gigante, a qual é responsável por uma significante redução do gap. Além disso, estudamos o efeito de dopagens de átomos de carbono e nitrogênio na estrutura eletrônica de camadas de TiO2 (resultados similares são esperados para os nanotubos). Estas dopagens podem ser úteis na tentativa de trazer a absorção ótica do composto TiO2 a partir do ultravioleta para `a região visível do espectro.