Cambios en la estructura electrónica del grafeno por adsorción de melamina a bajos cubrimientos

FERNANDO R. PANTANO; MARIANA ISABEL ROJAS

Virtual

Simposio; Simposio de Modelado Multiescala para Biociencias y Nanomateriales en Argentina (SiModAr); 2022

El dopado molecular por adsorción de melamina sobre grafeno se produce a bajos cubrimientos, es decir, cuando la concentración de melamina en superficie se encuentra a nivel de impureza. Este material híbrido da lugar a una nueva interface orgánico / orgánico donde la molécula en contacto con la lámina transfiere carga, modificando así la densidad de portadores y las propiedades eléctricas del material.En este trabajo se estudió mediante cálculos a nivel teoría del funcional de la densidad (DFT) empleando el código Quantum ESPRESSO, la adsorción de melamina sobre grafeno para una lámina perfecta y para una lámina con un defecto Stone-Wales (SW). La molécula de melamina es una amina aromática, se ubica en posición paralela a la lámina y se adsorbe mediante interacciones van der Waals y electrostáticas. La magnitud de la energía de adsorción supera el umbral de fisisorción (-0.50 eV), por lo que se puede considerar una quimiadsorción. Se estudiaron diferentes posiciones de adsorción, determinando la energía de adsorción, deformación de la molécula, transferencia de carga y dipolo interfacial neto [1]. Particularmente, la lámina con defecto SW resultó más flexible, favoreciendo la adsorción en -0.19 eV respecto de la lámina perfecta. Si bien la adsorción es posible en ambos sitios, en término de probabilidades a 300 K, la adsorción sobre un defecto SW es 1555 veces más probable que sobre un sitio común, lo que sugiere que la adsorción comienza en los defectos. Esto se puede aprovechar como estrategia para lograr bajos cubrimientos requeridos para el dopado molecular, ya que los defectos SW se encuentran en baja proporción en la lámina, lo que genera así una nueva interface orgánico / orgánico con separación de carga que favorece la dinámica del estado electrónico excitado y lo convierte en un material interesante para su empleo en la construcción de dispositivos opto-electrónicos.REFERENCIAS 1) Pantano, F.R.; Leiva, E.P.M.; Rojas, M.I. Surface Science 723 (2022) 122120.Figura 1 - (Izq.) Melamina sobre defecto SW. (Centro) Diagrama de bandas de melamina/grafeno. (Der.) Separación de cargas. Esferas amarillas/grises: C; celeste: N; blanco: H. Superficies azules/rojas acumulación/depleción.