Propriedades eletrônicas e ópticas de derivados de adamantano

Abstract

Um elemento encontrado em abundância na natureza, que é a base para os materiais orgânicos, essencial para a vida, é o carbono, também presente na formação de hidrocarbonetos, que devido sua propriedade de alotropia, dá origem a vários materiais, o fulereno, o grafeno, a grafite, o diamante, dentre outros. Diante da diversidade de hidrocarbonetos, um com características semelhantes ao diamante e que tem atraído o interesse de vários pesquisadores, são os diamantóides, que tem como o primeiro da série, o adamantano, que pode ter suas propriedades químicas e físicas alteradas mediante processos de dopagem. Dentro dessa perspectiva, o presente trabalho, visa um estudo teórico das propriedades eletrônicas e ópticas do adamantano, dopado com enxofre e oxigênio, c om o objetivo de descrever e adequar essas propriedades para uma maior diversidade de aplicações tecnológicas, uma vez que o adamantano puro tem características de isolante e absorção óptica na faixa ultravioleta. A dopagem proposta deu origem a 126 estruturas distintas dopadas nos carbonos terciários e 1460 estruturas diferentes, dopadas nos carbonos secundários, sendo 730 com ligação dupla e 730 com ligação simples. Devido ao número elevado de moléculas, foi selecionado um grupo de 61 moléculas com ligação simples ou dupla, que melhor representam o comportamento de gap dessa classe de adamantanos. Os cálculos foram realizados com o programa Materials Studio utilizando a Aproximação da Densidade Local, com o funcional PWC, e base DNP e TNP com pseudopotencial DSPP para obtenção mais rápida dos resultados; a base TNP apresentou melhores resultados das propriedades eletrônicas e óptica do adamantano e seus derivados. Foi observado que as moléculas dopadas com átomos de enxofre (ligações duplas) reduziram o gap de energia significativamente se comparado ao adamantano puro, o mesmo foi notado no espectro de absorção, onde as estruturas dopadas com enxofre tiveram seu espectro mais deslocado para a região do visível, porém o mesmo não foi observado nas estruturas com ligação simples. Diante dos resultados, é possível dizer que a ordem de ligação interfere significativamente na redução do gap de energia dos adamantanos dopados com enxofre e/ou oxigênio, bem como, interfere também no seu espectro de absorção, fato esse que torna relevante para possíveis aplicações em eletrônica e óptica.