Materiali 2D van der Waals

Dalla scoperta del grafene, molte ricerche sono state condotte sui cosiddetti “materiali 2D”. Questo elaborato si focalizza sulle proprietà strutturali, elettroniche, ottiche ed eccitoniche di due materiali bidimensionali, ossia il grafene il disolfuro di molibdeno (MoS2-1H), quest’ultimo un importante semiconduttore. Le proprietà di questi materiali sono diverse rispetto alla loro controparte massiva (bulk) grafite e MoS2-2H, e un loro confronto è stato preso in considerazione. Come metodo di indagine sono state scelte simulazioni quanto- meccaniche ab initio dei sistemi in esame, un approccio che, negli ultimi decenni, sta avendo un impatto sempre più importante sulla fisica, sulla chimica dello stato solido e sulla scienza dei materiali, promuovendo non solo una comprensione più profonda, ma anche la possibilità di contribuire in modo significativo alla progettazione di materiali per nuove tecnologie. Questo importante passo avanti è stato possibile grazie a: (i) una descrizione migliorata ed efficiente degli effetti elettronici a molti corpi (many-body) nella teoria del funzionale della densità (DFT), nonché lo sviluppo di metodi post-DFT per lo studio di proprietà specifiche; (ii) un’accurata implementazione di questi metodi in software altamente efficienti, stabili e versatili, capaci di sfruttare il potenziale delle architetture informatiche moderne. Tra i possibili software ab initio basati su DFT, abbiamo scelto il pacchetto di simulazione di Vienna ab initio VASP, considerato un gold standard per questo tipo di indagini. I risultati ottenuti per le varie proprietà di bulk e di superficie (bidimensionale) dei materiali scelti sono in ottimo accordo con dati ottenuti in precedenza, sia a livello teorico, sia sperimentale. Questo elaborato getta quindi le basi per futuri studi nel campo dei materiali 2D per comprendere, analizzare, ingegnerizzare nuovi materiali con proprietà desiderabili e per sviluppare nuove applicazioni degli stessi.