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Influencia de la Doping de Nitrógeno en Fragmentos de T-Grafeno Ingenierizados por Vacantes: Perspectivas sobre Propiedades Electrónicas y Ópticas

Autores: Deb, Jyotirmoy; Chattaraj, Pratim Kumar

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico
2025

Influencia de la Doping de Nitrógeno en Fragmentos de T-Grafeno Ingenierizados por Vacantes: Perspectivas sobre Propiedades Electrónicas y Ópticas


Categoría

Ciencias Naturales y Subdisciplinas

Subcategoría

Química

Palabras clave

Estudio
Vacante de ingeniería
Dopaje de nitrógeno
Comportamiento optoelectrónico
Análisis óptico no lineal
Excitación electrónica

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 23

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Este estudio investiga la influencia de la ingeniería de vacantes y la dopaje de nitrógeno en las propiedades estructurales, electrónicas y ópticas de fragmentos de T-grafeno (TFs) utilizando teoría de funcionales de densidad (DFT) y DFT dependiente del tiempo (TD-DFT). Se explora una vacante central y cinco configuraciones de dopaje de nitrógeno piridínico para modular el comportamiento optoelectrónico. Todos los sistemas son termodinámicamente estables, exhibiendo brechas HOMO-LUMO ajustables, distribuciones orbitales y características de transferencia de carga. Los espectros de absorción óptica muestran desplazamientos hacia el rojo y fuerzas oscilatorias mejoradas en las variantes dopadas, notablemente v-NTF2 y v-NTF4. El análisis óptico no lineal (NLO) revela una mejora significativa tanto en las respuestas estáticas como en las dependientes de la frecuencia. v-NTF2 muestra una hiperpolarizabilidad de primer orden excepcionalmente alta (beta = 1228.05 au), junto con un fuerte efecto Pockels electro-óptico (beta (-; , 0)) y generación de segundo armónico (beta (-2; , )). Su respuesta de tercer orden, (-2; , , 0), también supera 1.2 x 10 au bajo excitación visible. Los descriptores DFT conceptuales y el análisis de descomposición de energía apoyan aún más las tendencias observadas en reactividad, deslocalización de carga y estabilidad. Estos hallazgos demuestran que el dopaje estratégico de nitrógeno en TFs con vacantes ingenierizadas es una ruta poderosa para adaptar la excitación electrónica, la absorción óptica y la susceptibilidad no lineal. Los resultados ofrecen una valiosa perspectiva sobre el diseño racional de materiales basados en carbono de próxima generación para aplicaciones en dispositivos optoelectrónicos, fotónicos y NLO.

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