Modelagem de nanotubos de nitreto de gálio

• Ano de defesa: 2016
• Autor(a) principal: Sodré, Johnathan Mendes
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual de Goiás; UEG ::Coordenação de Mestrado Ciências Moleculares; Brasil; UEG; Programa de Pós-Graduação Stricto sensu em Ciências Moleculares
• Palavras-chave em Português: Nitreto de Gálio; Nanotubos; Química teórica; Propriedades eletrônicas; Métodos mecânico-quânticos; Nanotubes; Gallium nitride; Theoretical chemistry; Electronic properties; Quantum mechanic methods; QUIMICA::FISICO-QUIMICA
• Link de acesso: http://www.bdtd.ueg.br/handle/tede/287

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.