Investigação de primeiros princípios de estruturas de carbono com ligações sp2 e sp3.
No Thumbnail Available
Date
2016
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Alótropos nanoestruturados de carbono têm atraído a atenção de muitos pesquisadores
nas últimas décadas. Entre estes alótropos, o grafeno tem sido intensivamente investigado
devido suas interessantes propriedades que podem levar a várias aplicações tecnológicas.
Outro alótropo de carbono que tem sido muito estudado são os nanotubos de carbono
(CNTs). Eles apresentam potencial para aplicações em nanotecnologia, eletrônica, óptica
e outras áreas de ciências dos materiais. A combinação de tais materiais podem resultar
em estruturas híbridas com novas propriedades interessantes ou eles poderiam melhorar
as propriedades que impedem a sua real aplicação, como por exemplo a manipulação de
uma única folha de grafeno. Neste trabalho, empregamos cálculos de Primeiros Princípios
baseados na Teoria do Funcional da Densidade (DFT) dentro da Aproximação de Gradiente
Generalizado (GGA), como implementado no programa SIESTA, para investigar
nanoestruturas compostas por nanotubos de carbono, grafeno e fitas de grafeno de poucas
camadas. Observamos que uma estrutura híbrida composta por 4 camadas de grafeno e um
nanotubo de carbono (10,0) é a estrutura energeticamente mais estável entre aqueles que
combinam tubo e algumas camadas de grafeno. A presença do tubo modifica a resistência
mecânica do grafeno e tal estrutura híbrida é ferromagnética, apesar de ser feita de apenas
átomos de carbono. Reconstruções de bordas foram observadas quando a estrutura híbrida
foi esticada até o seu colapso, o que nos leva a investigar a estrutura de poucas camadas
de bordas de grafeno. Um padrão no qual átomos das extremidades de algumas camadas
de fitas grafeno formam pentágonos e heptágonos foi identificado. Com base em tal padrão,
geramos fitas de grafeno com 3, 4, 5 e 6 camadas. No que diz respeito à estabilidade
energética de tais estruturas, notou-se que elas são energeticamente mais estáveis do que
nanotubos de carbono (10,0) e C60, os quais existem na natureza. Essas estruturas também
têm características ferromagnéticas, que podem ser associadas com a presença de defeitos
topológicos, heptágonos e pentágonos, e suas conexões sp2 e sp3.
Description
Programa de Pós-Graduação em Ciências – Física de Materiais. Departamento de Física, Instituto de Ciências Exatas e Biológicas, Universidade Federal de Ouro Preto.
Keywords
Grafeno, Nanotubos de carbono, Nanoestrutura, Hibridização
Citation
GONÇALVES, Juliana Aparecida. Investigação de primeiros princípios de estruturas de carbono com ligações sp2 e sp3. 2016. 54 f. Dissertação (Mestrado em Ciências – Física de Materiais) – Instituto de Ciências Exatas e Biológicas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2016.