@PHDTHESIS{ 2025:844570995, title = {Estudo teórico baseado na teoria do funcional da densidade das propriedades estruturais, eletrônicas e ópticas dos cristais de sarcosina e DL-alanina em função da pressão}, year = {2025}, url = "https://tedebc.ufma.br/jspui/handle/tede/6793", abstract = "O estudo das propriedades estruturais e eletrônicas de cristais de aminoácidos sob diferentes condições de pressão é de grande relevância, uma vez que esses materiais têm potencial para aplicações tecnológicas. Compreender como a pressão influencia as características dos cristais orgânicos pode levar a avanços significativos no desenvolvimento de novos compostos e na otimização de processos industriais. A metodologia adotada para os cálculos computacionais neste estudo baseia-se na teoria do funcional da densidade (DFT), utilizando o software Quantum ESPRESSO. O método do projetor aumentado de onda (PAW) foi empregado para realizar os cálculos computacionais, e os componentes de troca e correlação foram descritos utilizando os funcionais Perdew-Burke-Ernzerhof (PBE/GGA), PBE para sólidos (PBEsol/GGA), PBE revisado (revPBE/GGA) e o funcional de correlação não local de van der Waals (vdW-DF). Além disso, o termo de dispersão D3 de Grimme foi aplicado em conjunto com todos os funcionais GGA para corrigir as interações de dispersão. Considera-se que a otimização da geometria converge em 10−3 eV Å−1 . Nesta pesquisa, foram investigadas as propriedades estruturais e eletrônicas dos cristais de sarcosina e DL-alanina sob condições extremas de pressão hidrostática, com especial atenção aos parâmetros de rede e comportamento das ligações de hidrogênio. Para a sarcosina, foram usados pontos discretos de pressão variando de 0,0 a 3,7 GPa, enquanto que no caso da DL-alanina a pressão aplicada compreende o intervalo de 0,0 a 18 GPa. Os resultados computacionais para os parâmetros de rede a, b e c e o volume da sarcosina otimizados sob pressão ambiente indicam desvios menores que 2% em relação aos valores experimentais reportados na literatura. Para as propriedades eletrônicas, a sarcosina possui um band gap direto à pressão ambiente (ao longo do ponto Γ). O intervalo de banda calculado foi de aproximadamente 5,20 eV, conferindo ao material um comportamento isolante nessa configuração. Sob pressão, a sarcosina possui comportamento anisotrópico e módulo de compressibilidade teórico B0 da ordem de 6,98 GPa. Além disso, o band gap da sarcosina não diminui monotonicamente com a pressão. Ele diminui inicialmente de 5,20 eV para 4,90 até aproximadamente 1,4 GPa, e depois começa a aumentar ligeiramente, chegando a 5,05 eV em 3,7 GPa. Esse comportamento não-linear é interpretado como resultado da competição entre a contração da célula unitária e a rotação das moléculas dentro do cristal. Em relação às propriedades ópticas, a constante dielétrica estática apresentou valores de 2,08 no plano xx, 2,47 no plano yy e 2,17 no plano zz, com a maior polaridade no plano yy, reforçando o comportamento anisotrópico do sistema. Já a forte absorção na região do ultravioleta indica um potencial de aplicação como polarizadores de luz ultravioleta. Para a DL-alanina, os resultados computacionais para os parâmetros de rede e volume da célula unitária otimizados reduzem continuamente com o aumento da pressão, apresentando excelente concordância com os dados experimentais disponíveis na literatura. Adicionalmente, o parâmetro b se reduziu em aproximadamente 14%, evidenciando a maior flexibilidade do cristal nessa direção. Sob pressão de até 18 GPa, a DL-alanina possui comportamento anisotrópico e módulo de compressibilidade teórico B0 da ordem de 8,48 GPa. Em relação ao valor teórico do momento de dipolo cristalino, o valor obtido a pressão ambiente foi de aproximadamente 75 Debye, enquanto que acima de 15 GPa é observada uma queda abrupta nesse valor, atingindo aproximadamente 38 Debye em 17,5 GPa. Os voids também são drasticamente minimizados, variando de 84,76 Å3 a pressão ambiente para valores inferiores a 3,94 Å3 em pressões superiores a 16,4 GPa - redução de aproximadamente 95%. Esta pesquisa foca em estudos teóricos de sistemas cristalinos sob condições de alta pressão, buscando aprimorar o entendimento das interações intermoleculares, bem como das propriedades ópticas, estruturais e eletrônicas desses cristais orgânicos, pavimentando o caminho para futuras inovações na ciência dos materiais.", publisher = {Universidade Federal do Maranhão}, scholl = {PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DOS MATERIAIS/CCSST}, note = {PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DOS MATERIAIS/CCIM} }