Estudo teórico de nanotubos de nitreto de boro com dopagens do tipo n e suas interações com gases neurotóxicos - Santos, Jeziel Rodrigues dos (2019)
Neste trabalho foram estudados modelos de nanotubos de nitreto de boro (BN) de paredes simples. Os modelos foram obtidos a partir do enrolamento do plano hexagonal utilizando algoritmos escritos em linguagem de programação shell bash. A partir das coordenadas dos átomos, foram feitas as otimizações de distância de ligação, ângulo de ligação e ângulos de torção utilizando do método semiempírico PM7. Observou-se que após a otimização a distância dos átomos nas extremidades reduziram para a compensação de valências livres. Para que esses efeitos fossem desprezados, hidrogenou-se as extremidades dos modelos, reduzindo assim os efeitos de distorção provocados pelas extremidades com valências livres. As coordenadas otimizadas foram coletadas e colocadas em cálculos de Teoria do funcional densidade (DFT) B3LYP com o conjunto de bases 6-311G e 6-311G(d,p). A diferença |HOMO – LUMO| foi calculada para se observar a natureza de condutividade elétrica do material, sendo possível observar que essa propriedade não está diretamente ligada com a quiralidade do material ou mesmo com o diâmetro, fazendo com que nanotubos formados por nitreto de boro sejam promissores para a produção de materiais funcionais. O momento dipolar resultante também foi analisado e observou-se que estruturas com maiores simetrias (armchair) possuem a tendência de serem apolares, enquanto que a assimetria (zigzag) provoca uma polarização na estrutura. Com o intuito de melhorar as propriedades eletrônicas do material na adsorção de gases, como por exemplo o gap de energia, realizou-se a criação de defeitos no material através da substituição de boro por átomos pertencentes ao grupo 14 nas estruturas dos sólidos, processo na qual é denominado dopagem do tipo n. Foi observado que a medida que se aumenta o raio de Van de Waals do átomo dopante a variação do gap tende a diminuir deixando as estruturas com gap maiores que os anteriores. Observou-se também que a dopagem do modelo por substituição afetou suas propriedades eletrônicas com o surgimento de regiões nucleofílicas e elétrofilicas. Após a dopagem, observou-se seu efeito sobre a adsorção de gases neurotóxicos, e percebeu-se que os modelos dopados com átomo de Si são candidatos promissores na detecção de gases neurotóxicos, como por exemplo o gás sarin e o gás soman, possuindo uma média de energia de formação de 13,10 kcal/mol e uma média de gap de energia de 4,60 eV.