Estudo teórico de sensores baseados em nanotubos 'CN IND.X', utilizando cálculos ab initio (2007)
- Authors:
- USP affiliated authors: CARVALHO, MARIANA ROSSI - IF
- Unidades: IF
- Sigla do Departamento: FMT
- 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
- Imprenta:
- Data da defesa: 23.03.2007
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ABNT
CARVALHO, Mariana Rossi; SILVA, Antonio Jose Roque da. Estudo teórico de sensores baseados em nanotubos 'CN IND.X', utilizando cálculos ab initio. 2007.Universidade de São Paulo, São Paulo, 2007. Disponível em: < http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-14052007-070205/ >. -
APA
Carvalho, M. R., & Silva, A. J. R. da. (2007). Estudo teórico de sensores baseados em nanotubos 'CN IND.X', utilizando cálculos ab initio. Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-14052007-070205/ -
NLM
Carvalho MR, Silva AJR da. Estudo teórico de sensores baseados em nanotubos 'CN IND.X', utilizando cálculos ab initio [Internet]. 2007 ;Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-14052007-070205/ -
Vancouver
Carvalho MR, Silva AJR da. Estudo teórico de sensores baseados em nanotubos 'CN IND.X', utilizando cálculos ab initio [Internet]. 2007 ;Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-14052007-070205/
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