Interações de complexos metálicos com nanotubos de carbono: um estudo teórico - Souza, Leonardo Aparecido de (2011)
Neste trabalho, métodos da mecânica quântica foram aplicados na investigação das propriedades estruturais e ópticas não-lineares (ONL) de moléculas de porfirina (P) e tetrafenilporfirina (TFP), além dos sistemas híbridos formados por diferentes derivados porfirínicos (ZnP, H2P, ZnP-pp e H2P-pp) adsorvidos sobre a superfície de um nanotubo de carbono de parede simples (SWNT) a(5,5). Todas as geometrias moleculares foram calculadas usando a Teoria do Funcional da Densidade (DFT) e a primeira hiperpolarizabilidade β foi calculada no nível Hartree-Fock (HF). Primeiramente, foram avaliados os aspectos estruturais de sessenta e quatro moléculas de porfirinas e tetrafenilporfirinas complexadas com Zn(II) (ZnP e ZnTFP) ou na forma protonada (H2P e H2TFP), modificadas por substituintes ligados diretamente ao anel macrociclotetrapirrólico. Menores distorções dos anéis de porfirinas e tetrafenilporfirinas foram encontradas quando havia o radical espaçador etinil (et) entre os grupos doador-receptor de elétrons, NH2 e NO2, respectivamente. A primeira hiperpolarizabilidade média para as moléculas foi calculada e valores de β mais intensificados foram encontrados para as porfirinas e tetrafenilporfirinas contendo ligantes do tipo push-pull, destacando-se aquelas que contêm em suas estruturas o grupo espaçador etinil. A segunda parte deste trabalho envolveu o estudo da estrutura, estabilidade e propriedade ONL de uma série de complexos porfirina-nanotubo (ZnPSWNT, H2P-SWNT, ZnP-pp-SWNT e H2P-pp-SWNT). Os resultados indicaram que a estabilidade dos complexos está diretamente relacionada com a presença do metal Zn(II), além disso, os grupos push-pull também contribuem para a estabilidade. A partir dos valores médios da energia de estabilização da série de isômeros, foi estabelecida a seguinte ordem de estabilidade: ZnP-pp-SWNT > ZnP-SWNT ~ H2P-pp-SWNT > H2PSWNT. A funcionalização dos nanotubos de carbono com porfirinas intensificam a propriedade ONL calculada. O valor de β aumenta significativamente quando o SWNT é funcionalizado com as moléculas de H2P-pp e ZnP-pp se comparado com as porfirinas livres. Os resultados obtidos nesta dissertação indicam que nanocompostos híbridos, tais como os representados por H2P-pp-SWNT e ZnP-pp-SWNT, podem representar uma importante alternativa na proposição de novos materiais de interesse que apresentam respostas ONL.