Hidrogenação seletiva aprimora as propriedades termoelétricas de nanoestrutura de carbono 2D
Com a síntese do grafeno, novos alótropos de carbono estão ganhando destaque, principalmente devido às suas promissoras propriedades para aplicações de conversão de energia limpa. O carbono, conhecido por sua versatilidade em formar ligações químicas, pode existir em diversas formas, algumas das quais incluem a família de grafinos e bifenilenos.
Recentemente, um novo alótropo de carbono denominado Tetra-Penta-Deca-Hexagonal grafeno (TPDH-gr), que consiste em uma rede regular de átomos de carbono formada por anéis de 4, 5, 6 e 12 átomos, [foi proposto de forma teórica](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1386947720316374). Esta estrutura única exibe propriedades mecânicas anisotrópicas com propriedades ópticas adequadas para aplicações de revestimento e proteção contra raios UV.
No entanto, do ponto de vista eletrônico, o TPDH-gr apresenta comportamento metálico, o que limita suas possíveis aplicações. Em um esforço para superar essa limitação, os GEEDAIs Caique Campos e Matheus Medina em colaboração com o Prof. Douglas Galvão (UNICAMP) combinaram simulações de dinâmica molecular reativa com cálculos de estrutura eletrônica utilizando DFT par explor a funcionalização do material com átomos de hidrogênio. Neste estudo anterior, a dinâmica da hidrogenação das folhas TPDH e seus impactos na estrutura eletrônica foram investigados ([ver mais](https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2023/cp/d3cp00186e)).
Baseado nos resultados deste trabalho anterior, o GEEDAI Caique Campos utilizou cálculos de DFT com a teoria de transporte eletrônico semiclássico para estudar o impacto da hidrogenação do TPDH em suas propriedades de transporte eletrônico. Os resultados revelam melhorias significativas nas propriedades termoelétricas do material após a hidrogenação. Especificamente, o coeficiente de Seebeck, relacionado à geração de potencial elétrico a partir de uma diferença de temperatura, foi aprimorado.
Além disso, os cálculos demonstraram que a hidrogenação seletiva do material ao longo de direções específicas resultam em um aumento substancial na condutividade eletrônica. Esse fenômeno pode ser atribuído à estrutura eletrônica do material hidrogenado, que exibe cones de Dirac em determinadas direções no espaço recíproco.
Essas descobertas contribuem para o avanço no entendimento dos efeitos da hidrogenação nas propriedades termoelétricas de nanoestruturas de carbono, abrindo caminho para novas aplicações na produção e conversão de energia. O estudo foi aceito para publicação na revista The Journal of Physical Chemistry C recentemente e a versão pré-print pode ser acessada em: https://arxiv.org/abs/2402.09572