Reactividad de grafeno modificada por influencia del sustrato

E. M. PATRITO; F. A .SORIA; P. PAREDES-OLIVERA

Buenos Aires

Congreso; XVI Encuentro de Superficies y Materiales Nanoestructurados; 2016

Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Buenos Aires

La particular estructura de bandas del grafeno permite un dopaje tipo p o n en función de laestructura electrónica del sustrato soporte el cual puede afectar a la reactividad grafeno. En el caso desuperficies de SiO 2 y Al 2 O 3 , por ejemplo, se ha observado que el sustrato subyacente afecta a la reactividaddel grafeno. 1 El uso de sustratos con patrones apropiados con regiones de fuerte y/o débil acoplamientocon el grafeno podría permitir la funcionalización selectiva del grafeno y el desarrollo de patrones dediferente funcionalización.En este trabajo se utilizó la Teoría del Funcional de la Densidad para evaluar la influencia de Au (111), Cu(111) y sustratos de MoS 2 en la reactividad del grafeno soportado. La reacción de prueba considerada fuela adsorción disociativa de H 2 , H 2 O y O 2 .Como un parámetro clave en la reactividad de la superficie es la energía de activación de las etapas dereacción elementales, hemos realizado extensos cálculos de NEB (Nudged Elastic Band) para obtener losperfiles de energía a lo largo de la coordenada de reacción, para las reacciones consideradas. En todos loscasos la reactividad se comparó con la de una lámina de grafeno en el vacío.Cuando el grafeno se soporta sobre las superficies metálicas, la tendencia general es una disminución de lasbarreras de activación, siendo más pronunciada en la superficie de cobre. En el caso de la adsorcióndisociativa de O 2 , la naturaleza del sustrato del metal no sólo afecta a las barreras de energía, sino tambiénel mecanismo de reacción. Durante el curso de las reacciones, la altura del grafeno sobre la superficiedisminuye hasta 0,5 Å en el caso de la Cu (111).Como un ejemplo de la influencia del sustrato metálico en la reactividad grafeno, las barreras de energíapara la adsorción disociativa de H 2 O en H adyacente y especies OH son 3,19 eV, 2,83 eV y 2,44 eV engrafeno desnudo, grafeno sobre Au (111) y grafeno sobre Cu (111), respectivamente. La influencia delsustrato MoS 2 es menos pronunciada. Las diferencias observadas en las reactividades se correlacionan conlos procesos de transferencia de carga que se producen durante el curso de las reacciones.