Ano | 2013 |
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Curso: | Química Licenciatura |
Título: | Estudo teórico de nanotubos de arseneto de gálio |
Autor: | Silva, Júnio César Fonseca |
Orientador: | Santos, José Divino dos |
Assuntos: | Química; Nanotubos - Arseneto de Gálio |
Resumo: | Desde a descoberta dos nanotubos de carbono de parede simples (CNT) (1991) e dos
nanotubos inorgânicos (1992) vem se estudando cada vez mais estas geometrias e suas
propriedades nas quais pode se destacar propriedades estruturais, eletrônicas e mecânicas
Este trabalho apresenta um estudo teórico da relação entre os nanotubos de Arseneto de Gálio
e o plano cristalino (1,1,0) construído a partir de uma unidade básica da célula unitária
formada por dois átomos de Gálio e dois átomos de Arsênio. Realizou-se diversos cálculos
mecânico-quânticos para estas estruturas com o método semi-empírico PM7 (Parametric
Method 7). Foram elaborados alguns Shells em linguagem de programação Shell Bash do
Linux, para construção da célula unitária, do plano cristalino, dos nanotubos, e para auxiliar
na filtragem e coleta das energias das estruturas, otimização das geometrias, distâncias de
ligações, cargas de Mulliken e valores de |HOMO-LUMO|. As análises das estabilidades de
formação dos níveis isolados do plano cristalino e do plano cristalino, em comparação com as
unidades básicas mostraram que o plano cristalino é a estrutura mais estável quando
comparadas entre si, devido ao menor número de valências livres e a formação de ligações
químicas entre os átomos de Gálio e Arsênio das unidades básicas, apresentando desta forma
uma menor energia. Já a análise da estabilidade de formação dos nanotubos foi feita em
comparação com os planos cristalinos, mostrando que estes são menos estáveis do que os
nanotubos, devido à distância de interação entre as extremidades do plano cristalino ser muito
maior em comparação com os nanotubos, o que aumenta o número de valências livres desta
estrutura. Após a otimização das geometrias dos nanotubos as análises das variações de
energia mostraram que houve diminuições nos valores de energia com o aumento dos
diâmetros e do número de níveis. Pode-se notar também que as distâncias de ligação nas
extremidades dos nanotubos estudados foram menores que as do meio, devido às valências
livres existentes nas extremidades, sendo compensadas pelo método de cálculo PM7 através
da diminuição da distância de ligação. Observou-se através dos valores coletados das cargas
de Mulliken que os átomos de Gálio e Arsênio das extremidades são mais deficientes em
elétrons em relação aos átomos do meio. A analise dos valores de |HOMO-LUMO| em função
do número de unidades básicas na horizontal (n) e do número de níveis (m) mostrou que para
as estruturas mais estáveis estes valores estão entre 6,50 e 5,49 eV, o que atribui aos
nanotubos de Arseneto de Gálio obtidos a partir do enrolamento do plano cristalino (1,1,0)
características e propriedades de um material isolante. |
Publicação: | Autorizado |
Arquivo: | Estudo Teórico de Nanotubos de Arseneto de Gálio.pdf |