The future is miniature – with evolution in technology a need of miniaturization and efficiency follows. To responds to this needs a wide range of hybrid, novel materials and devices must be developed. One of the most promising materials of the XXI century is graphene – a carbon allotrope of unique, honeycomb structure and even more remarkable mechanical and electrical properties. In order to fully harvest its potential a modification must be applied on its surface to create on/off states. One of the approaches developed in recent decades is altering graphene’s structure through the creation of an interface with small organic molecules and two types of connection can be distinguished – chemisorption and physisorption. The first assumes the formation of chemical bond, whereas the second tames various non-covalent interactions, such as π-π stacking and van der Waals interaction.
In this thesis these two approaches have been computationally investigated by creating interfaces of graphene and self-assembled monolayers. The changes in opto-electronic properties were investigated when various modifications in the backbones of molecules were applied. In conclusions we suggest which interfaces may be promising from the point of view of designing more complex biodevices.
Przyszłość ma skalę miniaturową – wraz z ewolucją technologii pojawiła się potrzeba miniaturyzacji. By odpowiedzieć na tę potrzebę szeroka gama hybrydowych, nowoczesnych materiałów musi zostać stworzona. Jednym z najbardziej obiecujących materiałów XXI wieku jest grafen – alotrop grafenu o unikatowej strukturze plastra miodu i jeszcze bardziej niezwykłych właściwościach mechanicznych i elektrycznych. W celu wykorzystania pełni jego potencjału powierzchnia grafenu musi zostać poddana modyfikacjom w celu stworzenia stanów on/off. Jednym z podejść rozwijanych w ostatnich dekadach jest zmiana struktury grafenu poprzez tworzenie interfejsów z małymi, organicznym cząsteczkami poprzez chemisorpcję lub fizysorpcję. Pierwsza z tych metod zakłada tworzenie wiązania chemicznego, z kolei druga opiera się na tworzeniu oddziaływań niekowalencyjnych, takich jak oddziaływanie π-π czy oddziaływanie van der Waalsa.
W poniższej pracy oba te podejścia zostały zbadane obliczeniowo poprzez stworzenie interfejsów grafenu i samoorganizujących się warstw. Zmiany we właściwościach optoelektrycznych zostały zbadane poprzez wprowadzenie różnych modyfikacji w szkielet cząsteczki. W podsumowanie proponujemy, które z interfejsów mogą być obiecujące z punktu widzenia projektowania bardziej złożonych biourządzeń.
