Modificación de las propiedades opto-electrónicas de pentamateriales por la adsorción de pequeñas moléculas

El carbono posee múltiples alótropos con diferentes propiedades físico-químicas y un amplio conjunto de aplicaciones entre las que se destacan, el desarrollo de nuevos materiales superconductores, foto-detectores, celdas solares, celdas de combustibles, sensores, foto-catalizadores y muchos más. La mayoría de alótropos de carbono se basan en la combinación de estructuras hexagonales y pentagonales. En los últimos años un nuevo alótropo del carbono formado unicamente por pentágonos ha sido propuesto teóricamente. Este nuevo alótropo se denomina pentagrafeno y forma una estructura bidimensional -similar a los famosos Teselados del Cairo-, que le confiere una combinación de enlaces sp2 y sp3, con una estructura que no es totalmente plana. Lo anterior le proporciona al pentagrafeno una configuración electrónica particular, destacándose su gap electrónico de 3.25 eV.

Dado las características estructurales y electrónicas del pentagrafeno, otros pentamateriales que pueden ser obtenidos por sustituir uno de los átomos de carbono por átomos de Nitrógeno, Boro, Fósforo o Silicio, también han sido estudiados. Teóricamente se ha mostrado que algunos de estos nuevos pentamateriales podrían ser estables, tanto dinámica como termodinamicamente y su estructura tipo Teselados del Cairo junto con la combinación de diferentes especies atómicas, les podría proporciona un amplio rango de propiedades físico-químicas. Si bien, las propiedades estructurales y electrónicas de los pentamateriales han sido exploradas. Sus posibilidades como sensores o catalizadores se han estudiado poco.

Por lo anterior en este proyecto se propone evaluar las propiedades opto-electrónicas de diferentes pentamateriales (CN2 , NC2 , CP2 , PC2 , CSi2 y SiC2 ) al adsorber pequeñas moléculas como CO2 , NO2 , H2O, H2S, entre otras, con el fin de evaluar su potencial como posibles sensores o catalizadores. Para esto las propiedades opto-electrónicas de los diferentes pentamateriales funcionalizados serán evaluadas en el marco de la teoría del funcional densidad.

Determinar las propiedades opto-electrónicas de diferentes pentamateriales funcionalizados con pequeñas moléculas

Los pentamateriales surgen como una alternativa más en el gran abanico de materiales bidimensionales. En este sentido, su funcionalización con pequeñas moléculas puede modificar sus propiedades opto-electrónicas, abriendo las puertas para el desarrollo de nuevos sensores o catalizadores. Por lo anterior, la evaluación computacional de las propiedades opto-electrónicas de nuevos pentamateriales funcionalizados con pequeñas moléculas nos permitirá evaluar su potencial como posibles sensores o catalizadores, lo cual es un paso fundamental para el futuro desarrollo de dispositivos basados en pentamateriales.