DEFESA de DOUTORADO: CARLOS RODRIGO MOURA CAVALCANTE
DISCENTE: CARLOS RODRIGO MOURA CAVALCANTE
DATA: 23/07/2026
HORA: 14:00
LOCAL: meet.google.com/vzn-dkqa-oix
TÍTULO: Dopagem substitucional em nanofitas de grafeno com borda zigue-zague: estabilidade, estrutura eletrônica e resposta óptica preliminar via DFT
PALAVRAS-CHAVES: Estados de borda; Dopagem de borda; Efeitos de escala; Confinamento Quântico; Spintrônica.
PÁGINAS: 100
GRANDE ÁREA: Ciências Exatas e da Terra
ÁREA: Física
SUBÁREA: Física da Matéria Condensada
RESUMO: A ausência de um band gap intrínseco no grafeno restringe sua aplicação em dispositivos nanoeletrônicos lógicos, motivando a investigação de nanoestruturas como as nanofitas de grafeno com borda zigue-zague (ZGNRs). Embora o confinamento quântico lateral promova a abertura de um band gap nas ZGNRs associado ao ordenamento antiferromagnético inter-bordas, a alta reatividade de suas bordas puras exige passivação e modulação, como a dopagem substitucional. Esta tese investiga sistematicamente a estabilidade termodinâmica, a estrutura eletrônica e a resposta óptica de ZGNRs puras e dopadas com nitrogênio ou boro nas bordas, em função da largura da fita (n = 2 a 16). Empregou-se a teoria do funcional da densidade, utilizando o funcional PBE para otimização geométrica e o híbrido HSE06 para mitigar o erro de autointeração e obter melhores descrições quantitativas dos estados eletrônicos e do band gap. As propriedades ópticas foram estudadas no âmbito da Aproximação da Partícula Independente. Os resultados revelam que a dopagem com nitrogênio induz leve contração na rede com baixo custo energético, preservando a estabilidade global do sistema de forma análoga às fitas puras. Em contrapartida, a dopagem com boro apresenta maior custo energético, em especial no regime de forte confinamento. A análise da estrutura eletrônica demonstra que todas as nanofitas operam como semicondutores de gap pequeno, cuja magnitude decai assintoticamente com o alargamento. Verificou-se que a dopagem com nitrogênio preserva a sintonizabilidade geométrica do band gap e induz um spin splitting nos estados de borda da ordem de 0,2 eV. Nas fitas dopadas com boro, observou-se forte localização espacial do estado de borda associado quase exclusivamente ao orbital px do dopante, conferindo estabilidade à magnitude do band gap frente a variações na largura. No domínio óptico, identificou-se um redshift do limiar de absorção com o alargamento da nanofita; adicionalmente, a dopagem com boro promove expressiva redistribuição da força de oscilador, intensificando a absorção no ultravioleta (4,0 a 6,0 eV). Demonstrou-se também que os efeitos ópticos de borda perdem relevância para larguras n ≥ 14, em que as transições da porção central tipo grafeno passam a dominar. Conclui-se que as ZGNRs dopadas com N despontam como candidatas para arquiteturas de lógica de spin e optoeletrônica sintonizável, enquanto as dopadas com B apresentam-se promissoras para aplicação em filtros de spin, consolidando um mapa preditivo relevante para o design de nanodispositivos baseados em carbono.
MEMBROS DA BANCA:
Interno(a) – 2744149 – BERTULIO DE LIMA BERNARDO
Externo(a) à Instituição – ELDER AUGUSTO VIANA MOTA
Presidente(a) – 1199631 – SERGIO ANDRE FONTES AZEVEDO
Externo(a) à Instituição – SUSANE ETERNA LEITE MEDEIROS
Interno(a) – 1775316 – THIERRY MARCELINO PASSERAT DE SILANS
