Estudo teórico de nanotubos singlewalls e Doublewalls de carbeto de silício - Costa, Rogério José da (2012)
O estudo de estruturas em escalas nanométricas tem contribuído para novas descobertas e no avanço da nanotecnologia. A aplicação e o entendimento das propriedades físicas e químicas destes novos materiais tem despertado o interesse em diversas áreas da ciência como Química, Física e Engenharias. Em 1991 estruturas cilíndricas formadas por tubos coaxiais, denominadas de nanotubos multiwalls, foram descobertas por Iijima e colaboradores e, desde então, tem impulsionado a busca pela síntese e o estudo teórico destas nanoestruturas. Este trabalho apresenta um estudo teórico com modelos de nanotubos de carbeto de silício formados por um único nanotubo, conhecidos como nanotubos singlewalls e por dois tubos coaxiais, conhecidos como nanotubos doublewalls, onde foram realizados diversos cálculos mecânico-quânticos com os métodos semi-empíricos AM1 e MNDO e os ab initio HF e B3LYP utilizando-se as funções de base 3-21G e 6- 31G. Foram elaborados dezenas de algorítmos, em shell do linux, para obtenção dos modelos, auxílio no processo de otimizações, coleta e filtragem de resultados. Para a realização dos cálculos de energia, selecionou-se cem modelos singlewalls, sendo cinquenta deles na conformação armchair e os outros cinquenta na conformação zigzag. Entre os doublewalls selecionou-se vinte modelos entre armchair e zigzag. As análises dos resultados para os modelos singlewalls mostraram que os primeiros cálculos apresentaram regiões mais estáveis com a liberação alternada de distâncias e ângulos entre os átomos constituíntes, contudo indicou regiões mais estáveis, encontradas após repetidos cálculos de energia. Análises de distâncias médias de ligação revelaram valores em torno de 1,70 Ângstrons no centro dos singlewalls e apresentou variações nas extremidades, onde observou-se o fechamento em uma das pontas do tubo e abertura na outra ponta consecutiva para os modelos zigzag, contudo para os armchair houve abertura em ambas as duas extremidades. As análises de variações de energia mostraram que houveram diminuições nos valores com o aumento das alturas e dos diâmetros. Na comparação de estabilidade entre singlewalls armchair e singlewalls zigzag, os armchair se mostraram mais estáveis. Nas análises de |HOMO-LUMO| observou-se variações, com as médias tendendo para regiões entre materiais isolantes e semicondutores. As coletas das cargas pontuais mostraram maiores oscilações nas extremidades e maior simetria para os modelos armchair. Os resultados das análises de variação de energia com os doublewalls mostraram-se semelhantes aos singlewalls onde houveram diminuições nos valores das variações com o aumento das alturas e diâmetros. As análises de estabilidades entre singlewalls e doublewalls mostraram que houve variações entre estes dois tipos de estruturas com valores tendendo a zero, indicando com isso a possibilidade de síntese de ambas estruturas.