Estudo da deformação espontânea em nanotubos de BCN e suas propriedades eletrônicas

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Kirch, Alexsandro
Data de Publicação: 2011
Idioma: por
Título da fonte: Manancial - Repositório Digital da UFSM
dARK ID: ark:/26339/0013000011xjx
Texto Completo: http://repositorio.ufsm.br/handle/1/2181
Resumo: Trabalho de conclusão de curso (graduação) - Universidade Federal de Santa Maria, Centro de Ciências Naturais e Exatas, Curso de Física, RS, 2011.
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spelling Estudo da deformação espontânea em nanotubos de BCN e suas propriedades eletrônicasStudy of spontaneous deformation on BCN nanotubes and their electronic propertiesNanotubos de BxCyNzPropriedades eletrônicas e estruturaisTeoria do funcional da densidadeNanotubes BxCyNz.Electronic and structural propertiesDensity functional theoryTrabalho de conclusão de curso (graduação) - Universidade Federal de Santa Maria, Centro de Ciências Naturais e Exatas, Curso de Física, RS, 2011.The amazing properties of carbon nanotubes (such as good flexibility while high mechanical strength) technologies and their applications motivate research in this area. Following the successful synthesis of carbon nanotubes, we sought to find new chemical elements capable of forming nanotubes, as was the case of boron nitride (BN). Nanotubes of mixed C and BN were predicted theoretically and then synthesized. The object of this work is the study of nanotubes mixed BN and C, known in the literature by BxCyNz. For this, it was initially taken a literature review in order to understand the most important existing theories to solve the problem of many bodies in quantum chemistry and solid state as the Density Functional Theory and approaches necessary for solving equations Kohn-Sham. The determination of molecular systems and / or crystal is very complex task and is accomplished through the use of computer codes. In this study, we used the SIESTA code to obtain the relaxed structures of the nanotubes as well as to obtain the electronic properties. The nanotubes in this paper are formed by the junction of bands C and BN arranged interchangeably, and the straight cutting section of these takes the form of an ellipse. There was, then, the study undertaken by the eccentricity of nanotubes according to the width of the strips that compose it. It also made a study of electronic properties of nanotubes, since they expect the electronic properties of the intermediate C and BN nanotubes. The present study was to examine how the gap varies with increasing width of the strips of BN. In addition, we calculated the formation energy of nanotubes based on the formation energies of the hexagonal phase of C and BN. Both the formation energy as the band structures were determined in order to find such a relationship with the eccentricity of the nanotubes. Nanotubes were analyzed in this research ziz-zag type ((6.0) (8.0) (10.0) (12.0) and (14.0)) and armchair ((6.6), (8.8), (10.10) (12.12) and (14.14)) with different widths of the BN tracks, totaling 70 nanotubes. The nanotubes studied present a variation of the eccentricity with the width of the bands of BN and C quite varied, it is not possible to describe them with a single mathematical equation. It was observed that zig-zag nanotubes are quite distinct from armchair eccentricity on the relationship width of the strips of BN and C. The results showed that these nanotubes assume the intermediate electronic properties of BN nanotubes and C. It is observed an increase in the value of the gap with increasing width of the strips of BN, but for the type zig-zag nanotubes, there is a discontinuity in this trend for some bandwidths.As incríveis propriedades dos nanotubos de carbono como a boa flexibilidade e ao mesmo tempo grande resistência mecânica) e suas aplicações tecnologias motivam as pesquisas nessa área. Após o sucesso da síntese dos nanotubos de carbono, buscou-se encontrar novos elementos químicos capazes de formar nanotubos, como foi o caso do nitreto de boro (BN). Nanotubos mistos de C e BN foram previstos teoricamente e depois sintetizados. O objeto deste trabalho é o estudo de nanotubos mistos de BN e C, conhecidas na literatura por BxCyNz. Para tal, fez-se, inicialmente uma revisão bibliográfica a fim de compreender as teorias mais importantes existentes para a solução do problema de muitos corpos em química quântica e em estado sólido como a Teoria do Funcional da Densidade e de aproximações necessárias à resolução das equações de Kohn-Sham. A determinação das propriedades de sistemas moleculares e/ou cristalinos é tarefa bastante complexa e é realizada através do emprego de códigos computacionais. No presente trabalho, utilizou-se o código SIESTA para a obtenção das estruturas relaxadas dos nanotubos bem como para a obtenção das propriedades eletrônicas. Os nanotubos analisados neste trabalho são formados pela junção de faixas de C e BN dispostas de forma intercalada, sendo que a seção de corte reta desses assume a forma de uma elipse. Fez-se, então, o estudo da excentricidade assumida pelos nanotubos em função da largura das faixas que o compõe. Também se fez um estudo das propriedades eletrônicas destes nanotubos, uma vez que se esperam propriedades eletrônicas intermediárias a dos nanotubos de C e BN. O presente trabalho buscou analisar como o gap varia com o aumento da largura das faixas de BN. Além do mais, calculou-se a energia de formação desses nanotubos com base nas energias de formação das fases hexagonal de C e BN. Tanto a energia de formação quanto a estruturas de bandas foram determinadas a fim de se encontrar uma relação dessas com a excentricidade dos nanotubos. Foram analisados nesta pesquisa nanotubos do tipo ziz-zag ((6,0), (8,0), (10,0), (12,0) e (14,0)) e armchair ((6,6), (8,8), (10,10), (12,12) e (14,14)) com diferentes larguras das faixas de BN, totalizando 70 nanotubos. Os nanotubos analisados apresentam uma variação da excentricidade com a largura das faixas de BN e C bastante variada, não sendo possível descrevê-los com uma única equação matemática. Observou-se que nanotubos zig-zag são bastante distintos dos armchair quanto à relação excentricidade largura das faixas de BN e C. Os resultados mostraram que esses nanotubos assumem propriedades eletrônicas intermediárias aos nanotubos de BN e C. Observa-se um aumento no valor do gap com o aumento da largura das faixas de BN, porém para os nanotubos tipo zig-zag, observa-se uma descontinuidade dessa tendência para algumas larguras de faixa.Universidade Federal de Santa MariaCentro de Ciências Naturais e ExatasPiquini, Paulo CesarKirch, Alexsandro2016-09-17T14:43:26Z2016-09-17T14:43:26Z2011-12-092011Trabalho de Conclusão de Curso de Graduaçãoinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionapplication/pdfhttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/2181ark:/26339/0013000011xjxporinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Manancial - Repositório Digital da UFSMinstname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)instacron:UFSM2020-07-22T11:59:04Zoai:repositorio.ufsm.br:1/2181Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufsm.br/ONGhttps://repositorio.ufsm.br/oai/requestatendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.comopendoar:2020-07-22T11:59:04Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false
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