Modelado computacional, caracterización electrónica y óptica de materiales bidimensionales interactuando con átomos metálicos.

Abstract

El grafeno, un material bidimensional (2D) formado por una sola capa de átomos de carbono, ha despertado gran interés debido a sus excepcionales propiedades físicas y químicas, incluyendo alta conductividad eléctrica, térmica y mecánica, transparencia óptica y flexibilidad. Sin embargo, su aplicación en dispositivos electrónicos y otros campos aún se encuentra en sus primeras etapas debido a su baja reactividad química. El grafino, un material similar al grafeno, presenta una estructura tridimensional con una disposición ondulada de los átomos de carbono. Esta estructura ondulada le confiere mayor rigidez y estabilidad que el grafeno, y también posee potenciales aplicaciones tecnológicas en diferentes áreas. Objetivos: Este proyecto de investigación propone utilizar técnicas de modelado computacional para estudiar la interacción entre grafino y átomos metálicos, con el objetivo de comprender cómo esta interacción afecta las propiedades del grafino y explorar nuevas aplicaciones potenciales. • Objetivo General: Implementar técnicas de modelado computacional avanzadas basadas en DFT para calcular con alta precisión la estructura electrónica, propiedades ópticas y mecánicas del grafino interactuando con átomos metálicos. • Objetivos Específicos: • Estudiar la estructura electrónica y las propiedades ópticas del Grafino interactuando con átomos metálicos mediante simulaciones computacionales. • Identificar los factores que influyen en la interacción entre el grafino y átomos metálicos. • Utilizar nuevos métodos de cálculo aplicables al estudio de sistemas bidimensionales en interacción con átomos metálicos. • Explorar de manera detallada y sistemática las aplicaciones del grafino interactuando con átomos metálicos en las áreas de electrónica, baterías y catalizadores, con el objetivo de desarrollar prototipos funcionales de dispositivos o materiales que tengan un impacto significativo en la eficiencia energética, la sostenibilidad y la salud.

Graphene, a two-dimensional (2D) material made up of a single layer of carbon atoms, has attracted great interest due to its exceptional physical and chemical properties, including high electrical, thermal and mechanical conductivity, optical transparency and flexibility. However, its application in electronic devices and other fields is still in its early stages due to its low chemical reactivity. Graphyne, a material similar to graphene, has a three-dimensional structure with a wavy arrangement of carbon atoms. This wavy structure gives it greater rigidity and stability than graphene, and also has potential technological applications in different areas. Objectives: This research project proposes to use computational modeling techniques to study the interaction between graphiyne and metal atoms, with the aim of understanding how this interaction affects the properties of graphyne and exploring new potential applications. • General objective: Implement advanced computational modeling techniques based on DFT to calculate with high precision the electronic structure, optical and mechanical properties of graphyne interacting with metal atoms. • Specific objectives: • Study the electronic structure and optical properties of graphyne interacting with metal atoms through computational simulations. • Identify the factors that influence the interaction between graphyne and metal atoms. Use new calculation methods applicable to the study of two-dimensional systems in interaction with metal atoms. • Explore in detail and systematically the applications of graphyne interacting with metal atoms in the areas of electronics, batteries and catalysts, with the aim of developing functional prototypes of devices or materials that have a significant impact on energy efficiency, sustainability and health.