Grafeno sobre Ni, Pd y Pt: crecimiento e interacción con el substrato

G.F. CABEZA; M.A.O. QUIROGA; N.J. CASTELLANI

Rosario

Encuentro; 5to. Encuentro de Física y Química de Superficies; 2011

Universidad Nacionhal de Rosario

El grafeno es una estructura laminar plana, de un átomo de grosor, compuesta por átomos de carbono densamente empaquetados en una red cristalina en forma de panal de abeja, mediante enlaces covalentes que se forman a partir de la superposición de los híbridos sp² de los carbonos enlazados. Al presente, ha demostrado notables propiedades que se están investigando activamente en investigación básica y que lo convierten en un material prometedor para una serie de aplicaciones en microelectrónica, optoelectrónica y sensores. La realización de tales aplicaciones requiere de la síntesis de grafeno a grandes escalas. Una posibilidad es que el crecimiento de capas de grafeno sea catalizado por la presencia de un metal de transición (M). Varios candidatos han sido empleados: Ni, Ru, Ir, Cu, Rh, Pd, Pt, sin embargo conclusiones referidas a si la interacción de una monocapa de grafeno es del tipo de fisi o quimisorción, sigue siendo aún motivo de debate y controversia. Mediante cálculos DFT adecuados, implementados con el código VASP, realizamos un estudio detallado y sistemático de la interacción grafeno/M. Los metales elegidos fueron Ni, Pd y Pt pertenecientes a la misma columna de la tabla periódica. La elección de un adecuado potencial de correlación e intercambio es fundamental para una correcta descripción del sistema. A partir de la optimización de los parámetros de celda, se procedió a la elección de la mejor celda para modelar el sistema grafeno/M, cuya distancia de separación se fue variando progresivamente para obtener la respectiva energía de interacción. Para una evaluación comparativa de nuestros datos, se calcularon además la energía cohesiva del grafeno y la energía de enlace entre capas de grafeno. Nuestros resultados muestran que la interacción grafeno/M (M = Ni, Pd, Pt) es del tipo quimisorción para el Ni y fisisorción para Pd y Pt. En el trabajo se discuten además las diferencias en el tipo de interacción para los tres metales analizando las respectivas estructuras de bandas obtenidas.