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http://www.bdtd.ueg.br/handle/tede/287
Tipo do documento: | Dissertação |
Título: | Modelagem de nanotubos de nitreto de gálio |
Autor: | Sodré, Johnathan Mendes |
Primeiro orientador: | Santos, José Divino dos |
Primeiro membro da banca: | Rosseto, Renato |
Segundo membro da banca: | Vargas, Marcos dos Reis |
Resumo: | Os nanotubos podem ser classificados com relação a sua simetria em quirais e aquirais (armchair e zigzag). Diversas metodologias vêm sendo utilizadas para a síntese de nanotubos, logo, espera-se que as estruturas obtidas apresentem diferentes características estruturais (diâmetro, comprimento e espessura da parede). Neste trabalho foram estudados os nanotubos de nitreto de gálio de parede simples, os modelos foram obtidos através do enrolamento de um plano de átomos, utilizando algoritmos escritos em linguagem de programação Shell Bash do Linux. Foram utilizadas duas metodologias para gerar os planos de nitreto de gálio. A primeira baseia-se na estrutura do grafeno, onde os átomos de Ga e N substituíram os átomos de C, a segunda baseia-se no plano (0001) do cristal de GaN na fase hexagonal (wurtzita). A partir das coordenadas dos átomos foi feita a otimização dos modelos utilizando o método semi-empírico PM7. Observou-se que após a otimização houve uma pequena distorção nas extremidades dos modelos para compensar os efeitos das valências livres, reduzindo a distância de ligação Ga-N. As coordenadas otimizadas foram coletadas e utilizadas nos cálculos ab initio, Hartree-Fock (RHF) e Teoria do Funcional da Densidade (B3LYP) com os conjuntos de base 3-21G, 6-31G, 6-31G(d,p) e 6-311G. A diferença de energia |HOMO-LUMO| foi calculada, sendo possível observar que esta propriedade está fortemente ligada a geometria dos nanotubos insaturados. Analisando a densidade de estados e as contribuições orbitais verificou-se que os modelos aquirais apresentam bandas similares, porém alguns orbitais entre as regiões do HOMO e do LUMO reduz a distância entre as bandas, para os modelos zigzag. As distribuições das cargas de Mulliken e os momentos de dipolo demostraram que as estruturas armchair são apolares, enquanto que as estruturas zigzag são polares, para os modelos obtidos pelas duas metodologias. |
Abstract: | Nanotubes can be classified with respect to their symmetry in chiral and achiral (armchair and zigzag). Several methods have been used to nanotubes synthesis, thus it is expected that the structures obtained have different structural characteristics (diameter, length and wall thickness). In this work we studied single wall gallium nitride nanotubes, the models were obtained through winding a plane of atoms, using algorithms written in Shell Bash programming language for Linux. Two methods were used to generate the planes of gallium nitride. The first is based on graphene structure, where Ga and N atoms replaced the carbon atoms. The second is based on the plane (0001) of hexagonal phase from gallium nitride crystal (wurtzite). The optimization of atoms coordinates was made using the PM7 semiempirical method. It was observed that after optimization there was a small distortion at the edges of models to compensate the effects of free valences, reducing the Ga-N bond distance. The optimized coordinates were collected and used in ab initio calculations, Hartree-Fock (RHF) and Density Functional Theory (B3LYP) with the basis sets 3-21G, 6-31G, 6-31G(d, p) and 6-311G. The energy difference |HOMO-LUMO| was calculated, revealing that tis property is strongly linked to the geometry of the unsaturated nanotubes. Analyzing the density of states and the orbital contributions it was found that the achiral models show similar bands, however some orbitals between HOMO and LUMO decrease the band distance, for zigzag models. The Mulliken charges distribution and dipole moments have shown that the armchair structures are non-polar, while the zigzag structures are polar. |
Palavras-chave: | Nitreto de Gálio Nanotubos Química teórica Propriedades eletrônicas Métodos mecânico-quânticos Nanotubes Gallium nitride Theoretical chemistry Electronic properties Quantum mechanic methods |
Área(s) do CNPq: | QUIMICA::FISICO-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: | SOBRÉ, Johnathan Mendes. Modelagem de nanotubos de nitreto de gálio. 2016. 144 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/287 |
Data de defesa: | 26-Fev-2016 |
Aparece nas coleções: | Mestrado em Ciências Moleculares |
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Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
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