IFISUR   23398
INSTITUTO DE FISICA DEL SUR
Unidad Ejecutora - UE
congresos y reuniones científicas
Título:
Anclaje de átomos de Al sobre grafeno: Estudio teórico basado en un método periódico DFT
Autor/es:
NICOLAS DOMANCICH; NORBERTO J. CASTELLANI; RICARDO M. FERULLO
Lugar:
Rosario
Reunión:
Encuentro; V Encuentro de Física y Química de Superficies; 2011
Institución organizadora:
Universidad Nacional de Rosario
Resumen:
Recientemente se observó que mediante el decorado de nanopartículas metálicas la corriente ?source-drain? de transistores de efecto de campo (FET) basados en nanotubos de carbono (CNT) es sensible a la presencia de moléculas de NO2, NH3 y H2. Por otra parte, cuando se deposita un átomo metálico de Al o Fe se producen significativas modificaciones en la estructura de bandas y en las propiedades de conducción del grafeno. En estos casos, el grafeno funcionalizado con átomos metálicos podría actuar como un sensor de gases tales como CO, NO, NH3, NO2 y benceno. En este trabajo se estudia teóricamente la deposición de aluminio sobre grafeno como sistema nanoscópico 2D. Los cálculos se basan en la teoría del funcional de la densidad (DFT), utilizando una base de ondas planas y condiciones periódicas. Los mismos fueron implementados con el código VASP. El grafeno se representa mediante un modelo de slab con una supercelda 4x4x1 de 32 átomos de carbono. Se emplearon los pseudopotenciales PAW y se incluyó el funcional de correlación e intercambio basado en el método de PBE. Los cálculos incluyen polarización de spin. Se considera que la formación del depósito de aluminio principia con el anclaje de un átomo de aluminio en una vacancia de carbono del grafeno, seguido del crecimiento del depósito a través del ensamblado de nanoagregados de Al. Se estudió primeramente la adsorción de un átomo de Al sobre los tres sitios de alta simetría de una hoja de grafeno: top, bridge y hollow, obteniéndose que el sitio hollow es el más favorable y que la energía de activación para la difusión superficial es pequeña (alrededor de 0.1 eV). La adsorción se puede asimilar a una interacción química mediada por enlaces covalentes débiles (Eads ~ -1eV). Luego se consideró el anclado de un átomo de Al en una vacancia de carbono, esto es, cuando se tiene un Al sustitucional. En este caso la energía de adsorción es unas cinco veces mayor en magnitud que en el caso de los sitios regulares, debido a los enlaces de tipo covalente que se forman. Esta interacción tiene asociada una polarización de carga del carbono hacia el aluminio y un acople entre spines electrónicos. Se analizan las implicancias de la interacción en relación a las propiedades de conducción del grafeno. Finalmente se consideró el anclaje de un dímero de dos átomos de Al en el mismo defecto del grafeno. La geometría del dímero, normal a la superficie, sugiere que el átomo de Al terminal participa minoritariamente de la interacción con el grafeno.