Dinâmica de nanoestruturas e simulação de encapsulamento de pequenas moléculas em fulerenos porosos

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Fernandes, Jessica de Oliveira [UNESP]
Data de Publicação: 2024
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UNESP
Texto Completo: https://hdl.handle.net/11449/256709
Resumo: Os fulerenos são nanoestruturas bem conhecidas, com formato esférico e formadas apenas por átomos de carbono. Desde sua síntese realizada pela primeira vez em 1985 por Kroto et al., vaporizando a laser um bloco de grafite em gás hélio, os fulerenos têm chamado a atenção por suas interessantes características físicas. A mais chamativa destas características é seu interior oco, que motivou pesquisas acerca do encapsulamento de espécies, principalmente metálicas, nessas gaiolas de carbono. Durante esses estudos, foi descoberto que a transferência de carga das espécies metálicas para a estrutura de carbono confere propriedades estruturais e eletrônicas únicas a esses materiais. As aplicações destes tipos de sistemas endoédricos são vastas e estudadas até hoje. Além disso, em busca de avanços na área de novos materiais, estruturas que são baseadas nas estruturas bem conhecidas do carbono, como o grafeno, nanotubos de carbono e os fulerenos, têm surgido estruturas com novas propriedades estruturais, eletrônicas e magnéticas interessantes. Um exemplo são as folhas bidimensionais de grafenileno (BPC) e grafeno poroso (PG), que possuem propriedade diferentes de seu análogo grafeno. Um trabalho recente explorou fulerenos porosos, baseados em unidades de BPC e PG, modificando as ligações carbono-carbono de fulerenos convencionais como C20 e C60. A principal vantagem desses fulerenos porosos é a sua alta porosidade e seu tamanho relativamente maior que os fulerenos convencionais encontrados na literatura; essas diferentes características podem acarretar em propriedades intrínsecas bem diferentes. Em nosso trabalho investigamos as propriedades desses materiais, principalmente a partir do encapsulamento de moléculas como H2, H2O e CO2, utilizando simulações computacionais a partir de métodos quânticos. A abordagem DFTB (Tight Binding DFT) foi adotada devido à sua eficiência computacional em relação à DFT convencional, especialmente em cálculos envolvendo grandes sistemas ou dinâmica molecular.
id UNSP_178819ac4d191277d32e0b7983a7c42b
oai_identifier_str oai:repositorio.unesp.br:11449/256709
network_acronym_str UNSP
network_name_str Repositório Institucional da UNESP
repository_id_str 2946
spelling Dinâmica de nanoestruturas e simulação de encapsulamento de pequenas moléculas em fulerenos porososDynamics of nanostructures and simulation of small molecule encapsulation in porous fullerenesFísicaMateriais nanoestruturadosFulerenosSimulação (Computadores)DFTBDinâmica molecularEndofulerenosFulerenos PorososMolecular dynamicsEndohedral fullerenesFullerenesPorous fullerenesOs fulerenos são nanoestruturas bem conhecidas, com formato esférico e formadas apenas por átomos de carbono. Desde sua síntese realizada pela primeira vez em 1985 por Kroto et al., vaporizando a laser um bloco de grafite em gás hélio, os fulerenos têm chamado a atenção por suas interessantes características físicas. A mais chamativa destas características é seu interior oco, que motivou pesquisas acerca do encapsulamento de espécies, principalmente metálicas, nessas gaiolas de carbono. Durante esses estudos, foi descoberto que a transferência de carga das espécies metálicas para a estrutura de carbono confere propriedades estruturais e eletrônicas únicas a esses materiais. As aplicações destes tipos de sistemas endoédricos são vastas e estudadas até hoje. Além disso, em busca de avanços na área de novos materiais, estruturas que são baseadas nas estruturas bem conhecidas do carbono, como o grafeno, nanotubos de carbono e os fulerenos, têm surgido estruturas com novas propriedades estruturais, eletrônicas e magnéticas interessantes. Um exemplo são as folhas bidimensionais de grafenileno (BPC) e grafeno poroso (PG), que possuem propriedade diferentes de seu análogo grafeno. Um trabalho recente explorou fulerenos porosos, baseados em unidades de BPC e PG, modificando as ligações carbono-carbono de fulerenos convencionais como C20 e C60. A principal vantagem desses fulerenos porosos é a sua alta porosidade e seu tamanho relativamente maior que os fulerenos convencionais encontrados na literatura; essas diferentes características podem acarretar em propriedades intrínsecas bem diferentes. Em nosso trabalho investigamos as propriedades desses materiais, principalmente a partir do encapsulamento de moléculas como H2, H2O e CO2, utilizando simulações computacionais a partir de métodos quânticos. A abordagem DFTB (Tight Binding DFT) foi adotada devido à sua eficiência computacional em relação à DFT convencional, especialmente em cálculos envolvendo grandes sistemas ou dinâmica molecular.Fullerenes are well-known nanostructures with a spherical shape, composed solely of carbon atoms. Since their synthesis first conducted in 1985 by Kroto et al., using laser vaporization of a block of graphite in helium gas, fullerenes have attracted attention due to their intriguing physical characteristics. One of the most remarkable features is their hollow interior, which spurred research into encapsulating species, especially metallic ones, within these carbon cages. It was discovered that charge transfer from metallic species to the carbon structure imparts unique structural and electronic properties to these materials. Their applications are vast and continue to be studied to this day. In the pursuit of advancements in new materials, structures based on well-established carbon forms such as graphene, carbon nanotubes, and fullerenes have emerged, offering novel structural, electronic, and magnetic properties. Examples include two-dimensional sheets like graphenylene (BPC) and porous graphene (PG), each exhibiting distinct properties from their graphene counterparts. Recent studies have explored porous fullerenes based on BPC and PG units, modifying the carbon-carbon bonds of conventional fullerenes such as C20 and C60. The primary advantage of these porous fullerenes lies in their high porosity and relatively larger size compared to conventional fullerenes documented in the literature, potentially resulting in markedly different intrinsic properties. Our research focuses on investigating the properties of these materials, particularly through the encapsulation of molecules such as H2, H2O and CO2, using computational simulations employing quantum methods. We adopted the DFTB (Density Functional Tight Binding) approach due to its computational efficiency, especially in calculations involving large systems or molecular dynamics, compared to conventional DFT methods.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)CAPES: 001Universidade Estadual Paulista (Unesp)Santos, Ricardo Paupitz Barbosa dos [UNESP]Fernandes, Jessica de Oliveira [UNESP]2024-07-22T12:41:18Z2024-07-22T12:41:18Z2024-07-16info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://hdl.handle.net/11449/25670933004137063P6porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UNESPinstname:Universidade Estadual Paulista (UNESP)instacron:UNESP2024-07-23T06:15:36Zoai:repositorio.unesp.br:11449/256709Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.unesp.br/oai/requestopendoar:29462024-08-05T21:02:31.270925Repositório Institucional da UNESP - Universidade Estadual Paulista (UNESP)false
dc.title.none.fl_str_mv Dinâmica de nanoestruturas e simulação de encapsulamento de pequenas moléculas em fulerenos porosos
Dynamics of nanostructures and simulation of small molecule encapsulation in porous fullerenes
title Dinâmica de nanoestruturas e simulação de encapsulamento de pequenas moléculas em fulerenos porosos
spellingShingle Dinâmica de nanoestruturas e simulação de encapsulamento de pequenas moléculas em fulerenos porosos
Fernandes, Jessica de Oliveira [UNESP]
Física
Materiais nanoestruturados
Fulerenos
Simulação (Computadores)
DFTB
Dinâmica molecular
Endofulerenos
Fulerenos Porosos
Molecular dynamics
Endohedral fullerenes
Fullerenes
Porous fullerenes
title_short Dinâmica de nanoestruturas e simulação de encapsulamento de pequenas moléculas em fulerenos porosos
title_full Dinâmica de nanoestruturas e simulação de encapsulamento de pequenas moléculas em fulerenos porosos
title_fullStr Dinâmica de nanoestruturas e simulação de encapsulamento de pequenas moléculas em fulerenos porosos
title_full_unstemmed Dinâmica de nanoestruturas e simulação de encapsulamento de pequenas moléculas em fulerenos porosos
title_sort Dinâmica de nanoestruturas e simulação de encapsulamento de pequenas moléculas em fulerenos porosos
author Fernandes, Jessica de Oliveira [UNESP]
author_facet Fernandes, Jessica de Oliveira [UNESP]
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Santos, Ricardo Paupitz Barbosa dos [UNESP]
dc.contributor.author.fl_str_mv Fernandes, Jessica de Oliveira [UNESP]
dc.subject.por.fl_str_mv Física
Materiais nanoestruturados
Fulerenos
Simulação (Computadores)
DFTB
Dinâmica molecular
Endofulerenos
Fulerenos Porosos
Molecular dynamics
Endohedral fullerenes
Fullerenes
Porous fullerenes
topic Física
Materiais nanoestruturados
Fulerenos
Simulação (Computadores)
DFTB
Dinâmica molecular
Endofulerenos
Fulerenos Porosos
Molecular dynamics
Endohedral fullerenes
Fullerenes
Porous fullerenes
description Os fulerenos são nanoestruturas bem conhecidas, com formato esférico e formadas apenas por átomos de carbono. Desde sua síntese realizada pela primeira vez em 1985 por Kroto et al., vaporizando a laser um bloco de grafite em gás hélio, os fulerenos têm chamado a atenção por suas interessantes características físicas. A mais chamativa destas características é seu interior oco, que motivou pesquisas acerca do encapsulamento de espécies, principalmente metálicas, nessas gaiolas de carbono. Durante esses estudos, foi descoberto que a transferência de carga das espécies metálicas para a estrutura de carbono confere propriedades estruturais e eletrônicas únicas a esses materiais. As aplicações destes tipos de sistemas endoédricos são vastas e estudadas até hoje. Além disso, em busca de avanços na área de novos materiais, estruturas que são baseadas nas estruturas bem conhecidas do carbono, como o grafeno, nanotubos de carbono e os fulerenos, têm surgido estruturas com novas propriedades estruturais, eletrônicas e magnéticas interessantes. Um exemplo são as folhas bidimensionais de grafenileno (BPC) e grafeno poroso (PG), que possuem propriedade diferentes de seu análogo grafeno. Um trabalho recente explorou fulerenos porosos, baseados em unidades de BPC e PG, modificando as ligações carbono-carbono de fulerenos convencionais como C20 e C60. A principal vantagem desses fulerenos porosos é a sua alta porosidade e seu tamanho relativamente maior que os fulerenos convencionais encontrados na literatura; essas diferentes características podem acarretar em propriedades intrínsecas bem diferentes. Em nosso trabalho investigamos as propriedades desses materiais, principalmente a partir do encapsulamento de moléculas como H2, H2O e CO2, utilizando simulações computacionais a partir de métodos quânticos. A abordagem DFTB (Tight Binding DFT) foi adotada devido à sua eficiência computacional em relação à DFT convencional, especialmente em cálculos envolvendo grandes sistemas ou dinâmica molecular.
publishDate 2024
dc.date.none.fl_str_mv 2024-07-22T12:41:18Z
2024-07-22T12:41:18Z
2024-07-16
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://hdl.handle.net/11449/256709
33004137063P6
url https://hdl.handle.net/11449/256709
identifier_str_mv 33004137063P6
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Estadual Paulista (Unesp)
publisher.none.fl_str_mv Universidade Estadual Paulista (Unesp)
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UNESP
instname:Universidade Estadual Paulista (UNESP)
instacron:UNESP
instname_str Universidade Estadual Paulista (UNESP)
instacron_str UNESP
institution UNESP
reponame_str Repositório Institucional da UNESP
collection Repositório Institucional da UNESP
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UNESP - Universidade Estadual Paulista (UNESP)
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1808129276657008640

Registros relacionados