Simulação ab initio de nanotubos de carbono funcionalizados via adsorção e deformação estrutural
Resumo
Nesta tese é estudado o comportamento de nanotubos de carbono funcionalizados
via adsorção química e física e deformação estrutural através de cálculos ab initio
baseados no formalismo da DFT, utilizando o programa SIESTA. Primeiramente,
avaliou-se o comportamento de NTCs funcionalizados com o grupo COOH e observouse
que sua posição nas diferentes subredes do nanotubo modifica as propriedades
eletrônicas destes, além do fato do caráter eletrônico de um NTC semicondutor poder
ser modulado a partir da concentração da carboxilação. O comportamento de NTCs
armchair radialmente deformados foi avaliado e observou-se que até o limite da deformação
radial, o caráter eletrônico dos nanotubos se mantém metálico, apesar da
interação entre as paredes se mostrar cada vez maior à medida que a deformação aumenta.
Os valores para a constante elástica de NTCs deformados com mais de uma
parede indicam a contribuição individual de cada nanotubo que constitui o sistema
em suas propriedades estruturais e elásticas. As frequências vibracionais calculadas
refletem o efeito da deformação nos SWNTs, à medida que a deformação aumenta,
suas frequências diminuem. Avaliou-se o efeito sinergístico da funcionalização química
de NTCs deformados com o grupo COOH. No processo de funcionalização
externa, a região mais curva favorece o processo de carboxilação, enquanto que na
interna, o grupo COOH se mantém confinado e não se liga covalentemente à sua
parede. Por fim, avaliou-se a adsorção física de átomos de lítio em NTCs com duas
camadas deformados. Tanto entre as camadas, como em seu exterior, o lítio doa
carga para o nanotubo, não mudando seu caráter eletrônico. O processo de adsorção
do lítio entre as paredes do NTC deformado se mostrou mais eficiente do que
em seu exterior, em especial para as configurações radialmente deformadas.