Banca de DEFESA: GUILHERME RIBEIRO PORTUGAL

Uma banca de DEFESA de DOUTORADO foi cadastrada pelo programa.
DISCENTE : GUILHERME RIBEIRO PORTUGAL
DATA : 01/06/2023
HORA: 14:00
LOCAL: Universidade Federal do ABC
TÍTULO:

Heteroestruturas e filmes finos baseados em NaTaO3 para fotocatálise heterogênea

PÁGINAS: 184
RESUMO:

As reações fotocatalíticas heterogêneas são citadas como a solução mais promissora para os problemas ambientais atuais. Tais reações permitem a reforma de gases poluentes como CO₂ e a obtenção ambientalmente amigável de H₂, visando seu posterior redirecionamento tanto para armazenamento quanto para uso em determinada aplicação. No presente projeto, métodos teóricos ab initio baseados na Teoria do Funcional da Densidade (DFT) são usados para estudar como a formação de heteroestruturas e filmes finos baseados em NaTaO₃ podem alterar as propriedades chave deste conhecido fotocatalisador. Nós primeiro exploramos monocamadas ortorrômbicas (100) de NaTaO₃ busacando obter insights sobre o impacto do limite de uma camada em suas propriedades físicas. A monocamada é inicialmente metálica e magnética, em contraste com seu bulk semicondutor não-magnético. Tensão biaxial no plano induz um estado de desproporção de carga nos átomos de Ta da superfície, levando a monocamada a seu estado fundamental através de transições estruturais, eletrônicas e magnéticas. Uma monocamada monoclínica, semicondutora e não-magnética é então obtida. Cálculos com funcional híbrido revelam picos de absorção anisotrópica na região da luz visível. Comparações com filmes multicamadas revelam que tal comportamento é restrito ao sistema de monocamada. A bicamada, entretanto, é caracterizada como uma estrutura de transição entre a monocamada e o comportamento estável observado para filmes com três ou mais camadas. Tensão biaxial compressiva é capaz de desencadear tais transições. No que diz respeito a heteroestruturas, a substituição sequencial de cátions em super-redes cúbicas de NaNbO₃-NaTaO₃ resulta em uma redução inesperada do band gap, separação de carga, picos de absorção relacionados à interface mais próximos da espectro de luz visível, e um melhor alinhamento de seus limites de banda com os potenciais fotocatalíticos de separação da água e de CO₂. Posteriormente, cálculos mostram que uma super-rede monoclínica de NaTaO₃-BaBiO₃  com 24 wt.% de BaBiO₃ também apresenta a maioria das propriedades mencionadas acima. Além disso, uma transição semicondutor-metal acompanhada pela formação de um gás bidimensional de elétrons (2DEG) de alta mobilidade confinado na interface é alcançada se o número de camadas de BaBiO₃ for aumentada. Finalmente, cálculos de DFT híbrido revelam que operadores tesoura baseados no bulk são de fato capazes de corrigir acuradamente o posicionamento dos limites de banda de diferentes estruturas de NaTaO₃ ortorrômbico. podendo ser uma ferramenta poderosa para obter propriedades eletrônicas mais acuradas caso o correto tratamente físico-matemática seja considerado. Os resultados apresentados até agora não apenas ajudam a entender melhor a importância de materiais de baixa dimensão baseados em NaTaO₃ para um aumento intrínseco da atividade fotocatalítica, mas também lançam luz para novas aplicações para esses óxidos de perovskita de poucas camadas no desenvolvimento da nanoeletrônica.

MEMBROS DA BANCA:
Presidente - Interno ao Programa - 1760410 - JEVERSON TEODORO ARANTES JUNIOR
Membro Titular - Examinador(a) Interno ao Programa - 1671298 - RENATO ALTOBELLI ANTUNES
Membro Titular - Examinador(a) Interno ao Programa - 2218228 - LUANA SUCUPIRA PEDROZA
Membro Titular - Examinador(a) Externo ao Programa - 3944999 - ROMARLY FERNANDES DA COSTA
Membro Titular - Examinador(a) Externo à Instituição - JAMES MORAES DE ALMEIDA - CNPEM
Membro Suplente - Examinador(a) Interno ao Programa - 1671275 - DERVAL DOS SANTOS ROSA
Membro Suplente - Examinador(a) Interno ao Programa - 1282172 - ROBERTO GOMES DE AGUIAR VEIGA
Membro Suplente - Examinador(a) Externo ao Programa - 1765425 - MARCIO GUSTAVO DI VERNIERI CUPPARI
Membro Suplente - Examinador(a) Externo à Instituição - ALVARO DAVID TÓRREZ BAPTISTA - USP