A - Determinação Estrutural de Superfícies Via Espalhamento de Elétrons Lentos (LEED) e Difração de Foto-elétrons (PED).

A técnica de Difração de Elétrons Lentos (Low Energy Electron Diffraction – LEED) é a mais bem estabelecida técnica para a determinação de estruturas de superfícies em escala atômica, representando cerca de 70% das determinações da estrutura de superfícies já estabelecidas. O GSUMA tem experiência na determinação estrutural de superfícies metálicas e de semicondutores (ver abaixo), tanto de superfícies limpas como de superfícies com adsorvatos. A técnica de Difração de Foto-elétrons (Photo-electrons Diffraction – PED) constitui procedimento auxiliar na determinação estrutural.

Várias técnicas de determinação estrutural compreendem um processo de busca, pela otimização de um conjunto de parâmetros. O conjunto ótimo de parâmetros, utilizado em cálculos teóricos, em princípio, corresponde a um conjunto de observáveis, resultado de experimentos. Nesta busca do conjunto ótimo de parâmetros pretende-se estabelecer teoricamente os valores associados ao problema objetivo, isto é, aos valores associados às medidas experimentais, caso em que uma função de confiabilidade (reliability-factor) é minimizado ou maximizado. Muitos métodos de busca utilizam procedimentos tipo gradiente, resultando em métodos de busca local, incapazes portanto de distinguir um mínimo local de um mínimo global.

Publicações recentes no tema:

1. M. L. Viana, W. Simões e Silva, E. A. Soares, V. E. de Carvalho, C. M. C. de Castilho e M. A. Van Hove, Scaling Behavior of Genetic Algorithms Applied to Surface Structural Determination by LEED, Surface Science 602, 3395 – 3402, 2008.

2. E. A. Soares, C. M. C. de Castilho e V. E. de Carvalho, Advances on Surface Structural Determination by LEED, Topical Review, Journal of Physics: Condensed Matter 23, 303001, 2011.

3. D. D. dos Reis, F. R. Negreiros, V. E. de Carvalho, E. A. Soares e C. M. C. de Castilho, Atomic Structure of the Au(110)c(2x2)-Sb System: A Combined LEED and DFT Study, Surface Science, 609 100, 2013.

B – Propriedades Elétricas e Eletrônicas de Superfícies e de Emissores de Geometria Irregular.

O campo elétrico local e as superfícies equipotenciais na vizinhança de superfícies rugosas e de emissores constituem informação importante na interpretação de vários experimentos e na descrição do comportamento de dispositivos. No GSUMA utilizamos várias técnicas para a determinação destas propriedades, seja mediante uma solução analítica ou através de uma metodologia numérica. No primeiro caso busca-se modelar a superfície de emissores com uma geometria simples, que possibilite um tratamento analítico, mas que guarde semelhança com a situação real. No caso numérico, recorre-se à solução da equação de Laplace numa grade de pontos, adotando-se uma solução iterativa. Há também interesse na caracterização de fractalidade de superfícies e na determinação de expoentes crítticos.

Publicações Recentes no Tema:

1. T. A. de Assis, F. Borondo, C. M. C. de Castilho, F. de Brito Mota e R. M. Benito, Field Emission Properties of an Array of Pyramidal Structures, Journal of Physics D: Applied Physics, 42, 195303, 2009.

2. T. A. de Assis, R. F. S. Andrade, C. M. C. de Castilho, J. C. Losada, R. M. Benito e F. Borondo, Effect of Irregularities in the Work Function and Field Emission Properties of Metals, Journal of Applied Physics, 108, 114512 (2010).

3. T. A. de Assis, C. P. de Castro, F. de Brito Mota, C. M. C. de Castilho e R. F. S. Andrade, Distribution of Scaled Height in One-dimensional Competitive Growth Profiles, Physical Review E 86, 051607, 2012.

C – Propriedades Estruturais e Eletrônicas de Superfícies Via Cálculos DFT.

O GSUMA possui experiência na determinação de propriedades estruturais e eletrônicas de superfícies, tanto aquelas que correspondem à transição volume-vácuo como as referentes a estruturais essencialmente bidimensionais, tipo grafeno. O grupo possui experiência no uso dos seguintes conjuntos de programas: SIESTA e VASP.

Publicações Recentes no Tema:

1. A. C. Oliveira, F. de Brito Mota e C. M. C. de Castilho, Role of Hydrogen Adsorption on the Carbon Terminated β-SiC (100)-c(2x2) Surface Structure, Journal of Physics: Condensed Matter 21, 055004 (2009).

2. S. Azevedo, J. R. Kaschny, C. M. C. de Castilho e F. B. Mota, Electronic Structure of Defects in a Boron Nitride Monolayer, European Journal of Physics, 67, 507-512 (2009).

3. P. V. C. Medeiros, F. de Brito Mota, A. J. S. Mascarenhas e C. M. C. de Castilho, Adsorption of Monovalent Metal Atoms on Graphene: A Theoretical Approach, Nanotechnology, 21, 115701 (2010).

4. P. V. C. Medeiros, F. de Brito Mota, A. J. S. Mascarenhas e C. M. C. de Castilho, A DFT Study of Halogen Atoms Adsorbed on Graphene Layers, Nanotechnology, 21, 485701 (2010).

5. P. V. C. Medeiros, F. de Brito Mota, A. J. S. Mascarenhas e C. M. C. de Castilho, Bonding Character of Lithium Atoms Adsorbed on a Graphene Layer, Solid State Communications, 151, 529 (2011).

6. R. R. Q. Freitas, R. Rivelino, F. de Brito Mota e C. M. C. de Castilho, DFT Studies of the Interactions of a Graphene Layer with Small Water Aggregates, The Journal of Physical Chemistry A, 115, 12348, 2011.

7. E. F. de Almeida Júnior, F. de Brito Mota, C. M. C. de Castilho, A. Kaganakova-Georgieva e G. K. Gueorgiev, Defects in Hexagonal-AlN Sheets by First Principles Calculations, European Physics Journal B, 85, 48, 2012.

8. S. Azevedo, J. R. Kaschny, C. M. C. de Castilho e F. de B. Mota, Corrigendum to Theoretical Investigation of Defects in Boron Nitride Monolayer, Nanotechnology, 23, 489501, 2012.

9. R. R. Q. Freitas, R. Rivelino, F. de Brito Mota e C. M. C. de Castilho, Dissociative Adsorption and Aggregation of Water on the Fe(100) Surface: A DFT Study, Journal of Physical Chemistry C 116, 20306, 2012.