Estudo das propriedades estruturais e eletrônicas de cadeias de carbono quasi-unidimensionais
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Data de Publicação: | 2020 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFMT |
Texto Completo: | http://ri.ufmt.br/handle/1/5196 |
Resumo: | Elemental Carbon and its different allotropes, including monoatomic carbon chains, have been attracting great attention in scientific research. In view of the importance of materials formed by carbon in both physics and chemistry, in this work we study the structural and electronic properties of quasi-one-dimensional carbon chains using ab initio calculations based on the density functional theory (DFT), the method of plane waves, Norm-Conserving pseudopotential, LDA-CA-PZ and GGA-PBE approximations. The calculations are implemented on CASTEP computacional package. We explore its optimized geometries, its electrical conductivity from the electronic structure and state density. As a by-product of our analysis, we revealed a direct energy gap of 4.185 eV and 4.043 eV for the 1A1C and 2A2C-TRANS structures, respectively, using the GGA funcional. The values found for the energy gap for these systems indicate that the studied structures show the behavior of an insulating material. The calculation of the total energy obtained for the 2A2C-CIS structure showed a higher value than the total energy calculated for the 2A2C-TRANS system, which reveals that the 2A2C-CIS conformation represents a minimum local energy while the 2A2C-TRANS conformation represents a global minimum. The band structure of the systems has energy bands with energy states well located along the paths ΓZ and XΓ. The molecular orbitals occupied with higher energy levels of the 1A1C structure show more localized states, while for the 2A2C-TRANS structure they present more scattered states. |
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Estudo das propriedades estruturais e eletrônicas de cadeias de carbono quasi-unidimensionaisPropriedade estruturais e eletrônicasCadeias de carbonoAlótropos de carbonoDFTCASTEPCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICAStructural and electronic propertiesCarbon chainsCarbon allotropesDFTCASTEPElemental Carbon and its different allotropes, including monoatomic carbon chains, have been attracting great attention in scientific research. In view of the importance of materials formed by carbon in both physics and chemistry, in this work we study the structural and electronic properties of quasi-one-dimensional carbon chains using ab initio calculations based on the density functional theory (DFT), the method of plane waves, Norm-Conserving pseudopotential, LDA-CA-PZ and GGA-PBE approximations. The calculations are implemented on CASTEP computacional package. We explore its optimized geometries, its electrical conductivity from the electronic structure and state density. As a by-product of our analysis, we revealed a direct energy gap of 4.185 eV and 4.043 eV for the 1A1C and 2A2C-TRANS structures, respectively, using the GGA funcional. The values found for the energy gap for these systems indicate that the studied structures show the behavior of an insulating material. The calculation of the total energy obtained for the 2A2C-CIS structure showed a higher value than the total energy calculated for the 2A2C-TRANS system, which reveals that the 2A2C-CIS conformation represents a minimum local energy while the 2A2C-TRANS conformation represents a global minimum. The band structure of the systems has energy bands with energy states well located along the paths ΓZ and XΓ. The molecular orbitals occupied with higher energy levels of the 1A1C structure show more localized states, while for the 2A2C-TRANS structure they present more scattered states.CAPESO carbono e seus diferentes alótropos, incluindo cadeias monoatômicas de carbono, vêm atraindo grande atenção em pesquisas científicas. Tendo em vista a importância dos materiais alótropos formados por carbono tanto na física quanto na química, neste trabalho estudamos as propriedades estruturais e eletrônicas de cadeias de carbono quasi-unidimensionais usando cálculos ab initio baseados na teoria do funcional da densidade (DFT), no método de ondas planas, pseudopotencial de norma conservada, aproximação LDA-CA-PZ e GGA-PBE. Os cálculos foram implementados no pacote computacional CASTEP. Neste trabalho nós exploramos as geometrias otimizadas e suas propriedades eletrônicas a partir da estrutura de bandas e densidade de estados. Como subproduto de nossas análises, revelamos um gap direto de energia de 4,185 eV e 4,043 eV para as estruturas 1A1C e 2A2C-TRANS utilizando o funcional GGA. Os valores encontrados para o gap de energia para esses sistemas indicam que as estruturas estudadas apresentam comportamento de um material isolante. O cálculo da energia total obtida para a estrutura 2A2C-CIS apresentou um valor maior do que a energia total calculada para o sistema 2A2C-TRANS, o que revela que a conformação 2A2C-CIS representa um mínimo local de energia enquanto a conformação 2A2C-TRANS representa um mínimo global. A estrutura de banda dos sistemas apresentam bandas de energias com estados de energias bem localizadas ao longo dos caminhos ΓZ e XΓ. Os orbitais moleculares ocupados com nível de energia mais elevados da estrutura 1A1C apresentam estados mais localizados enquanto para a estrutura 2A2C-TRANS apresenta estados mais espalhados.Universidade Federal de Mato GrossoBrasilInstituto de Física (IF)UFMT CUC - CuiabáPrograma de Pós-Graduação em FísicaPereira, Teldo Anderson da SilvaCraco, Luishttp://lattes.cnpq.br/3079206564893909http://lattes.cnpq.br/1191328184875213Pereira, Teldo Anderson da Silva828.486.531-91http://lattes.cnpq.br/1191328184875213Maia Júnior, Francisco Franciné891.075.943-72http://lattes.cnpq.br/0830460010257567828.486.531-91291.445.900-91Terezio, Eralci Moreira045.073.349-18http://lattes.cnpq.br/5958580790133520Antunes, Derek Roosel Ribeiro2024-02-23T15:43:36Z2021-01-112024-02-23T15:43:36Z2020-12-16info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisANTUNES, Derek Roosel Ribeiro. Estudo das propriedades estruturais e eletrônicas de cadeias de carbono quasi-unidimensionais. 2020. 68 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Universidade Federal de Mato Grosso, Instituto de Física, Cuiabá, 2020.http://ri.ufmt.br/handle/1/5196porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFMTinstname:Universidade Federal de Mato Grosso (UFMT)instacron:UFMT2024-02-24T07:01:46Zoai:localhost:1/5196Repositório InstitucionalPUBhttp://ri.ufmt.br/oai/requestjordanbiblio@gmail.comopendoar:2024-02-24T07:01:46Repositório Institucional da UFMT - Universidade Federal de Mato Grosso (UFMT)false |
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