Estudo por dinâmica molecular da transição de fase estrutural de nanotubos de carbono por indução de pressão: um método ab initio
Resumo
O presente trabalho tem por objetivo o estudo computacional da formação de novas fases de
materiais à base de carbono utilizando nanotubos como materiais precursores. O
procedimento consiste em simular feixes formados por nanotubos de carbono (NTC) (5, 5),
(6, 6) e (7, 7) sob pressão hidrostática de 10, 15, 20, 25 e 30 GPa. A realização desse estudo
se deu através do método de Dinâmica Molecular ab initio, conforme implementada no
código SIESTA. Os feixes de nanotubos foram estudados através de uma célula unitária
contendo quatro nanotubos, valendo-se das condições periódicas de contorno. Como
resultado, para os nanotubos (5, 5) à 10 GPa ocorreu a transição para uma fase semelhante ao
grafite, a qual possui folhas de grafeno empilhadas, com átomos distantes a 1,42 Å dos
primeiros vizinhos, indicando a formação de uma estrutura rica em hibridizações sp2. Para a
aplicação de 30 GPa aos nanotubos (5, 5) bem como aos (7, 7), observou-se uma estrutura
amorfa, semelhante ao diamante cúbico, com átomos de carbono distantes 1,54 Å dos
primeiros vizinhos, indicando uma fase rica em ligações sp3. Finalmente, para as demais
combinações, os resultados foram a transição para estruturas amorfas, variando conforme o
diâmetro do nanotubo e a pressão aplicada, a relação de carbonos sp2 e sp3, bem como as
distâncias encontradas para os primeiros vizinhos, que foram de aproximadamente 1,48 Å,
indicando a formação de fases transitórias entre as hibridizações sp2 e sp3.