Estudo da deformação espontânea em nanotubos de BCN e suas propriedades eletrônicas
Resumen
As incríveis propriedades dos nanotubos de carbono como a boa flexibilidade e ao mesmo tempo grande resistência mecânica) e suas aplicações tecnologias motivam as pesquisas nessa área. Após o sucesso da síntese dos nanotubos de carbono, buscou-se encontrar novos elementos químicos capazes de formar nanotubos, como foi o caso do nitreto de boro (BN). Nanotubos mistos de C e BN foram previstos teoricamente e depois sintetizados. O objeto deste trabalho é o estudo de nanotubos mistos de BN e C, conhecidas na literatura por BxCyNz. Para tal, fez-se, inicialmente uma revisão bibliográfica a fim de compreender as teorias mais importantes existentes para a solução do problema de muitos corpos em química quântica e em estado sólido como a Teoria do Funcional da Densidade e de aproximações necessárias à resolução das equações de Kohn-Sham. A determinação das propriedades de sistemas moleculares e/ou cristalinos é tarefa bastante complexa e é realizada através do emprego de códigos computacionais. No presente trabalho, utilizou-se o código SIESTA para a obtenção das estruturas relaxadas dos nanotubos bem como para a obtenção das propriedades eletrônicas. Os nanotubos analisados neste trabalho são formados pela junção de faixas de C e BN dispostas de forma intercalada, sendo que a seção de corte reta desses assume a forma de uma elipse. Fez-se, então, o estudo da excentricidade assumida pelos nanotubos em função da largura das faixas que o compõe. Também se fez um estudo das propriedades eletrônicas destes nanotubos, uma vez que se esperam propriedades eletrônicas intermediárias a dos nanotubos de C e BN. O presente trabalho buscou analisar como o gap varia com o aumento da largura das faixas de BN. Além do mais, calculou-se a energia de formação desses nanotubos com base nas energias de formação das fases hexagonal de C e BN. Tanto a energia de formação quanto a estruturas de bandas foram determinadas a fim de se encontrar uma relação dessas com a excentricidade dos nanotubos. Foram analisados nesta pesquisa nanotubos do tipo ziz-zag ((6,0), (8,0), (10,0), (12,0) e (14,0)) e armchair ((6,6), (8,8), (10,10), (12,12) e (14,14)) com diferentes larguras das faixas de BN, totalizando 70 nanotubos. Os nanotubos analisados apresentam uma variação da excentricidade com a largura das faixas de BN e C bastante variada, não sendo possível descrevê-los com uma única equação matemática. Observou-se que nanotubos zig-zag são bastante distintos dos armchair quanto à relação excentricidade largura das faixas de BN e C. Os resultados mostraram que esses nanotubos assumem propriedades eletrônicas intermediárias aos nanotubos de BN e C. Observa-se um aumento no valor do gap com o aumento da largura das faixas de BN, porém para os nanotubos tipo zig-zag, observa-se uma descontinuidade dessa tendência para algumas larguras de faixa.