Estudo teórico de sensores baseados em nanotubos 'CN IND.X', utilizando cálculos ab initio (2007)
- Authors:
- Autor USP: CARVALHO, MARIANA ROSSI - IF
- Unidade: IF
- Sigla do Departamento: FMT
- DOI: 10.11606/D.43.2007.tde-14052007-070205
- Subjects: NANOTECNOLOGIA; FÍSICA COMPUTACIONAL; ESTRUTURA ELETRÔNICA; FÍSICA DA MATÉRIA CONDENSADA
- Language: Português
- Abstract: O presente trabalho teve como motivação a medida experimental feita em 2004, reportada na Referência [1], de que nanotubos de carbono dopados com nitrogênio eram sensíveis a gases como a amônia. Essa sensibilidade resulta num aumento da resistência dos tubos quando expostos à amônia, o que os faz bons candidatos para a construção de sensores. Cálculos ab initio foram feitos no programa SIESTA [2] usando DFT [3,4] na aproximação GGA [5] para estudar a estrutura eletrônica do defeito de nitrogênios proposto pelos experimentais, o qual consiste de uma vacância rodeada por três anéis do tipo piridina. As simulações foram feitas para um nanotubo (5,5) com aproximadamente 140 átomos. Foi considerada a aproximação de supercélula com condições periódicas de contorno e pseudo-potenciais. A amônia se liga ao defeito mencionado com uma energia de ligação de -0.26 eV e nesse processo ela se dissocia espontaneamente em um grupo amina ('NH IND.2') ligado a um nitrogênio do defeito e um hidrogênio ligado a outro. A transmitância desse sistema foi calculada com o programa TRANSAMPA [6], o qual utiliza o formalismo de funções de Green fora do equilíbrio (NEGF) [6-8] para o cálculo de transporte de cargas. O resultado obtido é que a transmitância do sistema com a amônia ligada é maior do que a referente ao sistema somente com o defeito, o que é contrário à observação experimental. Deu-se início a um estudo sistemático de possíveis defeitos de nitrogênios substitucionais emnanotubos para que fosse possível determinar aquele com a menor energia de formação, o qual seria, por esse motivo, mais abundante numa amostra de tubos dopados. Foram feitos cálculos de energia total para 16 defeitos no tubo (5,5), 3 no tubo (8,0) e 3 na folha de grafeno. No tubo (8,0) foram usados aproximadamente 160 átomos na simulação e na folha de grafeno em torno de 162. O defeito composto por uma divacância rodeada por quatro anéis do tipo piridina ) se mostrou o mais estável em todos os sistemas, para potenciais químicos do nitrogênio na faixa dos encontrados nos experimentos (''mu' IND.N' > 0.5$ eV, onde ''mu IND.N' = 0.0 eV é o potencial químico do nitrogênio no 'N IND.2'). A amônia se liga a este novo defeito com uma energia de ligação ligeiramente exotérmica, de -0.02 eV e novamente se dissocia espontaneamente da mesma maneira que no defeito de três nitrogênios com vacância. A transmitância do sistema ligado, no entanto, se provou menor do que no tubo só com o defeito, o que entra em acordo com o resultado de aumento da resistência provocado pela exposição à amônia observado experimentalmente
- Imprenta:
- Data da defesa: 23.03.2007
- Este periódico é de acesso aberto
- Este artigo é de acesso aberto
- URL de acesso aberto
- Cor do Acesso Aberto: gold
- Licença: cc-by-nc-sa
-
ABNT
CARVALHO, Mariana Rossi. Estudo teórico de sensores baseados em nanotubos 'CN IND.X', utilizando cálculos ab initio. 2007. Dissertação (Mestrado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2007. Disponível em: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-14052007-070205/. Acesso em: 24 abr. 2024. -
APA
Carvalho, M. R. (2007). Estudo teórico de sensores baseados em nanotubos 'CN IND.X', utilizando cálculos ab initio (Dissertação (Mestrado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-14052007-070205/ -
NLM
Carvalho MR. Estudo teórico de sensores baseados em nanotubos 'CN IND.X', utilizando cálculos ab initio [Internet]. 2007 ;[citado 2024 abr. 24 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-14052007-070205/ -
Vancouver
Carvalho MR. Estudo teórico de sensores baseados em nanotubos 'CN IND.X', utilizando cálculos ab initio [Internet]. 2007 ;[citado 2024 abr. 24 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-14052007-070205/
Informações sobre o DOI: 10.11606/D.43.2007.tde-14052007-070205 (Fonte: oaDOI API)
How to cite
A citação é gerada automaticamente e pode não estar totalmente de acordo com as normas
