Análise conformacional e propriedades eletrônicas de nanoestruturas bxcynz

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM MATERIAIS PARA ENGENHARIA

ANÁLISE CONFORMACIONAL E PROPRIEDADES ELETRÔNICAS DE NANOESTRUTURAS BxCyNz

THIAGO AUGUSTO DE SOUZA

Março de 2012 Itajubá – MG

UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM MATERIAIS PARA ENGENHARIA

THIAGO AUGUSTO DE SOUZA

ANÁLISE CONFORMACIONAL E PROPRIEDADES ELETRÔNICAS DENANOESTRUTURAS BxCyNz

Dissertação apresentada ao Programa de PósGraduação em Materiais para Engenharia da Universidade Federal de Itajubá como requisito parcial para obtenção do título de Mestre em Materiais para Engenharia. Área de Concentração: Não metais Orientadora: Prof.a Dra Ana Claudia Monteiro Carvalho Co-orientadora: Prof.a Apolinário da Silva Dra Milady Renata

Março de 2012 Itajubá –MG

Ficha catalográfica elaborada pela Biblioteca Mauá – Bibliotecária Cristiane N. C. Carpinteiro- CRB_6/1702

S729a Souza, Thiago Augusto de Análise conformacional e propriedades eletrônicas de nanoestruturas BxCyNz. / por Thiago Augusto de Souza -- Itajubá (MG) : [s.n.], 2012. 102 p. : il. Orientadora: Profa. Dra. Ana Cláudia Monteiro Carvalho . Coorientadora: Profa. Dra. Milady RenataApolinário da Silva. Dissertação (Mestrado) – Universidade Federal de Itajubá. 1. Nanotubos. 2. BCN. 3. Propriedades eletrônicas. I. Carvalho, Ana Cláudia Monteiro, orient. II. Silva, Milady Renata Apolinário da, coorient. III. Universidade Federal de Itajubá. IV. Título.

Agradecimentos
À Prof. Dra Ana Claudia Monteiro Carvalho pela orientação, paciência, dedicação e ensinamentos que foram deextrema importância para que este trabalho tomasse forma. À Prof. Dra Milady Renata Apolinário da Silva pela co-orientação. Ao professor Dr Fernando Sato da UFJF pelas contribuições. À professora Dra Juliana Fedoce Lopes pelas contribuições. Aos Professores da UNIFEI do Programa de Mestrado em Materiais para Engenharia e dos cursos de Física Bacharelado e Física Licenciatura que direta ouindiretamente contribuíram pra realização deste trabalho. À mais que amiga e colega de curso Luciana Veríssimo Militão pela participação e apoio nestes dois anos de mestrado. À minha família cujo o apoio foi fundamental para a continuação dos meus estudos. Aos professores membros da banca examinadora pela atenção e contribuição dedicadas a este trabalho. À CAPES pelo apoio nanceiro.

i

Resumo
Desdea descoberta dos nanotubos desses materiais ternários

B x Cy N z

em 1994, vários estudos teóricos e experimentais

B−C −N

têm sido relatados.

Os nanotubos de carbono são geralmente tratados como semicondutores ou metais unidimensionais, dependendo de seu diâmetro e quiralidade. Trabalhos teóricos e experimentais têm mostrado que os nanotubos de nitreto de boro são semicondutorescaracterizados por um largo

g—p

de energia

de cerca de 5,5 eV, independente de seu raio e de sua helicidade. Cálculos de química quântica da estabilidade estrutural e das propriedades eletrônicas dessas estruturas ternárias revelaram que as propriedades eletrônicas de nanotubos

Bx Cy Nz

podem ser ajustadas simplesmente mudando sua

composição e conguração atômica. Estascaracterísitcas fazem com que nanotubos

Bx Cy Nz

pos-

sam ser úteis em aplicações tecnológicas onde os nanotubos de carbono e de nitreto de boro são inadequados. No presente trabalho, usando o método de química quântica semiempiríco Austin Method 1

(AM 1),

foi calculada a geometria de nanotubos

Bx Cy Nz ,

com diferentes quiralidades, estequiome-

trias e diâmetros. Alguns arranjosatômicos e composições químicas (BCN , estruturas tubulares

B3 C2 N3

e

BC2 N )

de

Bx Cy Nz

propostas na literatura foram analisados. Análises da entalpia associ-

ada à incorporação de pares

BN , em função do diâmetro do nanotubos, indicaram que essa energia B−C−N
nas estruturas

depende fortemente do diâmetro do tubo e da distribuição atômica tubulares. Nossos resultados...
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