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Dados do Trabalho de Conclusão
UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC
NANOCIÊNCIAS E MATERIAIS AVANÇADOS (33144010006P9)

Nanofios: Um estudo da estabilidade de nanoestruturas de TiO2
FERNANDO STEFFLER
DISSERTAÇÃO
02/12/2013

Resumo Utilizando métodos de primeiros princípios, foram estudados de forma sistemática na- nofios do óxido de titânio. Esse material apresenta uma gama extensa de aplicações que abrangem desde materiais fotocatalíticos, até a indústria de medicamentos. As principais fases estudadas são anatase e rutilo, onde cada uma apresenta várias espe- cificidades. Partindo da estrutura bulk dessas fases, foi construída uma série de tipos de nanofios, dentre os quais as classes {100}/[001], {110}/[001] e {101}/[010] da fase anatase, em que esta última classe é pioneiramente descrita neste trabalho, construiu- se também nanofios {110}/[001] da fase rutilo para dois eixos de simetrias diferentes, onde os índices indicam a {face exposta}/[direção de crescimento]. Avaliaram-se pro- priedades primordiais desses nanofios, tais como o diâmetro. Os cálculos de primeiros princípios contribuíram para avaliar suas estabilidades termodinâmicas. Foi verificado o gap de energia dos materiais estudados, onde um nanofio apresentou um caráter me- tálico, que do ponto de vista prático implica em uma série de aplicações. Os cálculos de estabilidade termodinâmica apresentaram resultados promissores sobre o diâmetro limite, condizentes com a literatura para a fase anatase; contudo são pouco eficientes na descrição de nanofios da fase rutilo, por determinarem um diâmetro limite em que a estabilidade passa a ser paralela ao bulk de 3,5 nm, quando neste trabalho chegou-se a aproximadamente 4,5nm[2]. Outro fator observado foi que a reconstrução nesse tipo de material é proporcional à energia superficial para as diferentes facetas estudadas. Os cálculos das estruturas de bandas dos nanofios de óxido de titânio, mostraram as diferenças de gap de energia entre estes, bem como diferentes propriedades estrutu- rais dos nanofios tais como: confinamento quântico, efeitos de superfícies, efeitos das pontas, simetria e geometria dos nanofios. Também observou-se que alguns destes formam gap de energia diretos e indiretos. Este trabalho tem por objetivo o cálculo de nanofios ultrafinos do TiO2 por métodos de primeiros princípios, com o intuito de descrever as propriedades citadas anteriormente. ii

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Using first principle methods, we calculated with sistematic form titanium oxide nanostructures. This material has a wide range of applications such as photacalitc ma- terials and drugs. The phases we studied are anatase and rutile, where each presents some advantages. Starting from bulk, we construct a several kind of nanowires with the class {100}/[001], {110}/[001] and {101}/[010] for anatase, where the indexes indicate the {exposed faces}/[grownth direction]. We also constructed nanowires {110}/[001] of rutile phases for 2 diferent simmetry axis. We analylzed the thermo- dynamic stability of these nanowires as a function of diameters, for directions and phases. For small diameters nanowires the anatase phase is more stable where as for a large diameters the rutile phase is more stable. We also observed the bangap be- havior for diferent nanowires we observed that surface properties are very important in dening this behavior, this surfaces properties are: Quantum confinament, surface effect, effect of the edges, symmetry and Geometry of the nanowires. This Work has an objetive to calculate ultrathin nanowires of TiO2 using first principle methods to describe the properties cited before.
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PORTUGUES
UFABC

Contexto
NANOCIÊNCIAS E MATERIAIS AVANÇADOS
SIMULAÇÃO E MODELAGEM
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Banca Examinadora
Orientador:
GUSTAVO MARTINI DALPIAN
O orientador principal compôs a banca do discente?
Sim
Nome Categoria
THACIANA VALENTINA MALASPINA Participante Externo
DANIEL ZANETTI DE FLORIO Docente

Financiadores
Financiador - Programa Fomento Número de Meses
FUNDACAO DE AMPARO A PESQUISA DO ESTADO DE SAO PAULO - Bolsa de Mestrado 24

Vínculo
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Não
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