Phosphorene as a promising 2D material for Energy Conversion, Energy Storage and Sensing Applications: ab-initio study

Abstract

Cette thèse aborde l’un des sujets les plus passionnants de la nanoscience au cours des dernières années ; l'étude du matériau bidimensionnel (2D) récemment découvert : le Phosphorène, une variante bidimensionnelle du phosphore noir. Sa structure unique, son gap ajustable et autres propriétés fascinantes attire l’attention de nombreuses applications. Pour cela, une étude approfondie basée sur la théorie de la densité fonctionnelle a été menée pour mieux comprendre ses propriétés physiques et son potentiel dans différentes applications. Nos résultats montrent que ses propriétés électroniques sont très flexibles et qu'une contrainte mécanique pourrait être adoptée pour varier son gap et en faire un matériau efficace pour les dispositifs optoélectroniques. De plus, la structure plissée unique de Phosphorène ainsi que sa grande distance entre les feuilles, capable d'accueillir des grands ions tels que le sodium (2,04 Å) ou le potassium (2,76 Å), montrent que le Phosphorène présente clairement une performance supérieure au graphène en tant qu'anode pour les dispositifs de stockage d'énergie. Enfin, l’adsorption de différentes molécules toxiques sur le phosphorène montre un transfert de charge important du substrat vers la molécule en plus de fortes énergies de liaison ; indiquant le potentiel prometteur du Phosphorène dans la détection de gaz toxiques.