Abstracto

Comparaciones entre simulación experimental y computacional de imágenes HR-TEM en óxido de grafeno

JJPrias-Barragan, LM Mej´Ã"±a-Mendoza, M.Velasco, JD Perea, A. Aspuru-Guzik, C.Acosta Minoli

El óxido de grafeno (GO) se ha empleado ampliamente en una amplia gama de aplicaciones, desde la electrónica flexible hasta el almacenamiento de energía. Sin embargo, no se ha explorado un intento de relacionar simulaciones experimentales y computacionales de imágenes HR-TEM desde un enfoque atomístico. Este trabajo realizó comparaciones entre simulaciones experimentales y computacionales de imágenes HRTEM en GO, utilizando simulaciones de dinámica molecular y un potencial de muchos cuerpos. Diseñamos un procedimiento de calentamiento-extinción en una región termodinámica para estudiar una muestra de 7479 arreglos atómicos producidos a diferentes densidades, tasas de extinción y utilizando celdas unitarias de grafeno como estructuras precursoras. Los experimentos HR-TEM se llevaron a cabo a escala de 5 nm. Todas las muestras simuladas se caracterizaron numéricamente a través del cálculo de los volúmenes libres, las áreas de superficie, las funciones de distribución radial y los factores de estructura. Encontramos particularmente útil cómo la energía potencial reactiva podría desordenar la estructura de GO. Fue posible identificar las formaciones de patrones atomísticos de puentes hidroxilo y epoxi en GO. Los patrones de difracción de electrones experimentales y simulados exhibieron estructuras policristalinas con interacciones de primeros y segundos vecinos, y una coincidencia del 64,68% entre las relaciones de desviación estándar/media obtenidas a partir del análisis de histogramas. Estos resultados sugieren que nuestro cálculo, basado en el potencial reactivo, es compatible con los datos experimentales disponibles y las aplicaciones potenciales de los materiales GO de alto rendimiento en electrónica. En tal caso, nuestro cálculo es una opción confiable para producir estructuras GO con bajo costo computacional.