p Estudo realizado no Instituto de Física da Universidade de São Paulo (IF-USP), Brasil, resolveu uma controvérsia de longa data sobre defeitos no grafeno. A polêmica está relacionada ao cálculo da estrutura eletrônica geral de defeitos. Esta configuração, que compreende muitas variáveis, foi descrito de maneiras diferentes dependendo do pesquisador e do modelo utilizado. A solução, que é idêntico para todos os modelos e compatível com os resultados experimentais, foi obtido pela chilena Ana María Valencia García e seu orientador de doutorado, Marília Junqueira Caldas, Professor Titular do IF-USP. p Um artigo de autoria de ambos os pesquisadores foi publicado na revista. Revisão Física B , intitulado "Defeito de vazio único em grafeno:insights sobre suas propriedades magnéticas a partir de modelagem teórica."

p "Houve divergências na comunidade sobre se a vacância formada pela remoção de um único átomo de carbono da estrutura de cristal de uma folha de grafeno causa um momento magnético forte ou fraco, e quanto à força da interação magnética entre as vagas, "Caldas disse. A vacância faz com que os átomos circundantes se reorganizem em novas combinações para acomodar a ausência de um átomo, formando aglomerados de elétrons conhecidos como "orbitais flutuantes" no local vazio.

p Três variáveis ​​importantes estão associadas ao fenômeno:densidade de elétrons, ou seja, como os elétrons são distribuídos; níveis de elétrons, ou seja, os níveis de energia ocupados pelos elétrons; e momento magnético, ou seja, o torque produzido nos elétrons por um campo magnético externo.

p Uso em primeira mão do método híbrido em grafeno

p "Existem duas maneiras de calcular a estrutura geral de elétrons da região vazia, ambos derivados da mecânica quântica:o método Hartree-Fock (HF), e teoria do funcional da densidade (DFT). Em DFT, o cálculo é realizado fazendo com que cada elétron interaja com a densidade média de elétrons, que inclui o elétron em questão. Em HF, o operador utilizado exclui o elétron e considera apenas sua interação com os demais. HF produz resultados mais precisos para a estrutura do elétron, mas o cálculo é muito mais trabalhoso, "Disse Caldas.

p "Os dois métodos são frequentemente combinados por meio de funcionais híbridos, citados na literatura científica desde o final do século XX. Eu mesmo trabalhei com eles há algum tempo em um estudo sobre polímeros, mas nunca foram usados ​​no caso do grafeno. O que Ana María Valencia García e eu fizemos foi descobrir o funcional híbrido que melhor descreve o material. Aplicado a vários modelos usando simulação de computador, nosso funcional híbrido produziu o mesmo resultado para todos eles e esse resultado correspondeu aos dados experimentais. "

p Além de resolver a polêmica, que durou anos, outro aspecto interessante desta pesquisa é o problema que a motivou. “Chegamos a isso por meio do interesse despertado por um material conhecido como terra escura antropogênica ou ADE, "Caldas explicou." ADE é uma espécie de muito escuro, solo fértil encontrado em várias partes do mundo, incluindo a Amazônia. Ele retém a umidade mesmo em altas temperaturas, e permanece fértil mesmo sob forte chuva. É chamado de antropogênico porque sua composição deriva de monturos e cultivo por populações indígenas no período pré-colombiano, pelo menos dois milênios atrás. Esse material intrigante era conhecido por ter resultado de camadas multi-empilhadas de nanoflocos de grafeno. Foi o nosso interesse pelo ADE que nos levou a estudar o fenômeno da vacância nas folhas de grafeno. "

p Para concluir, deve-se notar que existem aplicações potenciais de vacância em folhas de grafeno, já que as informações podem ser codificadas no defeito e não em toda a estrutura. Muito mais pesquisas serão necessárias antes que os aplicativos possam ser desenvolvidos, Contudo.