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http://www.bdtd.ueg.br/handle/tede/239
Tipo do documento: | Dissertação |
Título: | Estudo teórico de nanotubos singlewalls e Doublewalls de carbeto de silício |
Autor: | Costa, Rogério José da |
Primeiro orientador: | Santos, José Divino dos |
Primeiro membro da banca: | Campos, José Daniel Ribeiro de |
Segundo membro da banca: | Martins, João Batista Lopes |
Resumo: | O estudo de estruturas em escalas nanométricas tem contribuído para novas descobertas e no avanço da nanotecnologia. A aplicação e o entendimento das propriedades físicas e químicas destes novos materiais tem despertado o interesse em diversas áreas da ciência como Química, Física e Engenharias. Em 1991 estruturas cilíndricas formadas por tubos coaxiais, denominadas de nanotubos multiwalls, foram descobertas por Iijima e colaboradores e, desde então, tem impulsionado a busca pela síntese e o estudo teórico destas nanoestruturas. Este trabalho apresenta um estudo teórico com modelos de nanotubos de carbeto de silício formados por um único nanotubo, conhecidos como nanotubos singlewalls e por dois tubos coaxiais, conhecidos como nanotubos doublewalls, onde foram realizados diversos cálculos mecânico-quânticos com os métodos semi-empíricos AM1 e MNDO e os ab initio HF e B3LYP utilizando-se as funções de base 3-21G e 6- 31G. Foram elaborados dezenas de algorítmos, em shell do linux, para obtenção dos modelos, auxílio no processo de otimizações, coleta e filtragem de resultados. Para a realização dos cálculos de energia, selecionou-se cem modelos singlewalls, sendo cinquenta deles na conformação armchair e os outros cinquenta na conformação zigzag. Entre os doublewalls selecionou-se vinte modelos entre armchair e zigzag. As análises dos resultados para os modelos singlewalls mostraram que os primeiros cálculos apresentaram regiões mais estáveis com a liberação alternada de distâncias e ângulos entre os átomos constituíntes, contudo indicou regiões mais estáveis, encontradas após repetidos cálculos de energia. Análises de distâncias médias de ligação revelaram valores em torno de 1,70 Ângstrons no centro dos singlewalls e apresentou variações nas extremidades, onde observou-se o fechamento em uma das pontas do tubo e abertura na outra ponta consecutiva para os modelos zigzag, contudo para os armchair houve abertura em ambas as duas extremidades. As análises de variações de energia mostraram que houveram diminuições nos valores com o aumento das alturas e dos diâmetros. Na comparação de estabilidade entre singlewalls armchair e singlewalls zigzag, os armchair se mostraram mais estáveis. Nas análises de |HOMO-LUMO| observou-se variações, com as médias tendendo para regiões entre materiais isolantes e semicondutores. As coletas das cargas pontuais mostraram maiores oscilações nas extremidades e maior simetria para os modelos armchair. Os resultados das análises de variação de energia com os doublewalls mostraram-se semelhantes aos singlewalls onde houveram diminuições nos valores das variações com o aumento das alturas e diâmetros. As análises de estabilidades entre singlewalls e doublewalls mostraram que houve variações entre estes dois tipos de estruturas com valores tendendo a zero, indicando com isso a possibilidade de síntese de ambas estruturas. |
Abstract: | The study of nanoscale structures has contributed to new discoveries and advances in nanotechnology. The application and understanding of physical and chemical properties of these new materials has stimulated interest in the areas of science such as Chemistry, Physics and Engineering. In 1991 cylindrical structures formed by coaxial tubes, called multiwall nanotubes, were discovered by Iijima and colleagues since then, has driven the search for synthesis and theoretical study of these nanostructures. This work presents a theoretical study with silicon carbide nanotubes formed only by one nanotube, known as singlewalls nanotubes and by two coaxial tubes, known as doublewalls nanotubes being performed quantum-mechanical calculations using the semi-empirical methods AM1 and MNDO and ab initio HF and B3LYP with 3-21G and 6-31G basis functions. Dozens of algorithms were developed in linux shell to obtain the models, assistance in process optimization, data collection and filtering of results. To calculate energy were selected one hundred models singlewalls, being fifty in armchair conformation and fifty zigzag conformation and twenty models doublewalls armchair and zigzag. The analysis of results for models singlewalls showed that the first calculations showed more stable regions alternating with release of distances and angles between the constituint atoms, however, indicating more stable regions that were found after repeated energy calculations. Analysis of mean distances binding showed values around the center of singlewalls about 1.70 angstroms and showed variations at the ends was observed where the closure at one end and open at the other for the zigzag model, however for opening armchair was at both ends. Analysis of variance showed that energy decreased in value with increasing height and diameter. Comparing singlewalls armchair and zigzag, the armchair were more stable. Analyzes of |HOMO-LUMO| showed variations with the mean tending to regions between insulating and semiconductors materials. The collection of point charges showed larger fluctuations in the extremities and greater symmetry for models armchair. The results of the analyzes of variance of energy doublewalls were similar to singlewalls where there was a decrease in the amount of variations with increasing height and diameter. In the analysis of stability between singlewalls and doublewalls showed that there was variation between both structures with values tending to zero, indicating the possibility of synthesizing both. |
Palavras-chave: | Nanotubos Singlewalls Doublewalls Carbeto de silício Nanotubes Singlewalls Doublewalls Silicon carbide |
Área(s) do CNPq: | CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Instituição: | Universidade Estadual de Goiás |
Sigla da instituição: | UEG |
Departamento: | UEG ::Coordenação de Mestrado Ciências Moleculares |
Programa: | Programa de Pós-Graduação Stricto sensu em Ciências Moleculares |
Citação: | COSTA, Rogério José da. Estudo teórico de nanotubos singlewalls e doublewalls de carbeto de silício. 2012. 156 f. Dissertação (Mestrado em Ciências Moleculares) - Câmpus Central - Sede: Anápolis - CET, Universidade Estadual de Goiás, Anápolis. |
Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
URI: | http://www.bdtd.ueg.br/handle/tede/239 |
Data de defesa: | 1-Ago-2012 |
Aparece nas coleções: | Mestrado em Ciências Moleculares |
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