DEFESA DE TESE DE DOUTORADO #446 – SAMUEL MENDES VASCONCELOS – 09/10/2025

A transformação de sistemas moleculares em estruturas estendidas covalentemente ligadas sob condições extremas representa uma fronteira no desenvolvimento de novos nanomateriais à base de carbono. Nesta tese, investigamos o comportamento de diferentes classes de precursores moleculares em altas pressões, com foco na sua capacidade de formar nanofios e outras arquiteturas de baixa dimensionalidade estabilizadas por hibridização sp3. O estudo inicia-se com a porfina e derivados de porfirina, incluindo complexos de metais de transição, nos quais demonstramos a formação de nanofios unidimensionais que exibem elevada rigidez mecânica e propriedades eletrônicas ajustáveis. Esses resultados evidenciam o potencial dos sistemas tipo porfirina como blocos de construção versáteis para nanofios funcionais.
Ampliando essa perspectiva molecular, examinamos aromáticos policíclicos maiores, como o quiculeno e o septuleno. Sua topologia química e estabilização aromática oferecem caminhos singulares para a polimerização induzida por pressão, permitindo a formação de nanofios mecanicamente robustos e eletronicamente diversos. A análise teórica de sua estabilidade, motivos de ligação e estruturas de bandas revela uma conexão notável entre o design molecular e as propriedades emergentes dos materiais resultantes.
Por fim, exploramos a resposta em alta pressão dos carbonitretos grafíticos, uma família de sistemas bidimensionais em camadas com aplicações em catálise e armazenamento de
energia. Nossos resultados mostram como a compressão modifica a organização estrutural, as interações entre camadas e os gaps eletrônicos, elucidando o potencial dos carbonitretos
como semicondutores ajustados por pressão.
Combinando simulações de primeiros princípios e uma abordagem comparativa entre materiais moleculares, unidimensionais e bidimensionais, esta tese contribui para o entendimento de como a pressão pode ser utilizada como ferramenta na criação de novas nanoestruturas. Os resultados abrem perspectivas para o design racional de materiais avançados à base de carbono e nitrogênio, com propriedades mecânicas e eletrônicas ajustáveis.

Clique aqui para assistir a defesa online.