Artigo

Minicurso: Introdução à estrutura eletrônica de nanoestruturas de carbono

21 de Março de 2017 às 14:07
Introdução/Justificativa

O estudo de materiais em escala nanométrica visando a produção de novos materiais tem sido responsável pelo avanço tecnológico nas mais diversas áreas da Ciência. A capacidade de manipulação em nível molecular implica numa mudança significativa na tecnologia do mundo atual. Devido ao seu grande potencial de aplicação nos mais diversos setores (indústria, comércio, biomedicina, etc), e possível criação de novas indústrias, o investimento em nanotecnologia é cada vez maior em todo o planeta.

A ciência das nanoestruturas é uma área de intensa pesquisa no mundo inteiro, pois através deste estudo pode-se produzir dispositivos com características novas e desejáveis. Nas últimas décadas, compostos de carbono em escala nanométrica foram descobertos, e tem despertado o interesse de pesquisadores.

Sabe-se que o silício, principal integrante dos circuitos eletrônicos atuais, já mostra suas limitações físicas e de desempenho, e é provável que o mesmo seja substituído por materiais com propriedades desejáveis superiores. As nanoestruturas de carbono estão entre os candidatos promissores.

Hoje, sabe-se que existe a possibilidade da construção de chips e transistores à base de nanotubos de carbono. Como exemplo de possível construção de nanodispositivos, sabe-se que as nanofitas de grafeno podem mudar o comportamento metálico/semicondutor de acordo com sua largura e estrutura de sua borda. Um estudo computacional com nanotubos perfurados mostra que os mesmos podem ser utilizados como nanochaves, possibilitando a passagem ou bloqueio do fluxo eletrônico, de acordo com suas propriedades estruturais (Santos, 2014).

O grafeno e os nanotubos de carbono tem mostrado potenciais candidatos em aplicações na nanoeletrônica: sensores bioquímicos, eletrodos nanométricos (Menezes, 2012, p. 18). Sensores construídos a partir destes materiais apresentam maior sensibilidade e respostas mais rápidas se comparados a sensores de outros materiais. Seu uso na medicina é mais vantajoso pela eficiência e propriedades que possuem.

Objetivo geral

Neste minicurso propomos o estudo de propriedades eletrônicas, e utilizando-se de métodos computacionais obter a estrutura de bandas de nanoestruturas de carbono.

Objetivos específicos

Utilizando o modelo tight-binding, obter a estrutura de bandas de uma nanoestrutura de carbono, utilizando a linguagem de programação FORTRAN.

Docente do Curso

Professor pertencente ao quadro de professores do IFPI-Campus Parnaíba Jeová Calisto dos Santos.

Resumo Lattes: Possui Bacharelado em Física pela Universidade Federal do Piauí (2008), Licenciatura em Física pela Faculdade Integrada da Grande Fortaleza (2011) e Mestrado em Física pela Universidade Federal do Piauí (2014). Atualmente é professor do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Piauí em regime de Dedicação Exclusiva.



Metodologia

Será apresentado aos participantes uma introdução à linguagem de programação Fortran, a qual auxiliará na obtenção da estrutura de bandas da nanoestrutura de carbono. Também serão abordados noções sobre redes cristalinas, teorema de Bloch e método tight binding. Os participantes podem desenvolver o código e executar no próprio notebook.

Recursos necessários

Notebooks ou computadores com Fortran instalado.

Conteúdo programático

• Introdução ao Fortran

• Carbono; Grafeno

• Rede de Bravais; Rede recíproca

• Espectro de bandas

• Teorema de Bloch

• Estrutura do grafeno; Estrutura eletrônica do grafeno

• Tight-binding para o grafeno

• Elaboração/execução de programa


Cronograma

               Dia                Proposta de trabalho
               1º • Introdução ao Fortran

• Carbono; Grafeno

• Rede de Bravais; Rede recíproca

• Espectro de bandas
               2º • Teorema de Bloch;

• Estrutura do grafeno; Estrutura eletrônica do grafeno

• Tight-binding para o grafeno

• Elaboração/execução de programa




Referências Bibliográficas


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