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http://www.tede2.ufrpe.br:8080/tede2/handle/tede2/8514
Tipo do documento: | Dissertação |
Título: | Estudo das propriedades optoeletrônicas e vibracionais das estruturas do PhaBN e dos nanocones de carbono usando cálculos de DFT |
Autor: | PONTES, Jessé Medeiros |
Primeiro orientador: | LIMA, Jonas Romero Fonseca de |
Primeiro membro da banca: | SANTOS, Antônio de Pádua |
Segundo membro da banca: | BASTOS, Cristiano Costa |
Resumo: | Recentemente, foi proposto através de um estudo teórico uma estrutura plana similar ao grafeno, o Phagrafene. Sua formação é composta de três tipos de anéis de carbono (pentágonos, hexágonos e heptágonos). No entanto não existe uma investigação teórica das propriedades dessa estrutura formada por átomos de boro e nitrogênio, o phaBN. Além disso, se tem feito muitos estudos sobre estruturas formadas por nanocones de carbono com ângulos de disclinação 60°; 120° e 180°, mas há poucos estudos na literatura sobre os cones duplos em forma de ampulheta, possibilitando a descoberta de novas propriedades. A presente dissertação insere-se no escopo da Nanociência, com o objetivo de estudar as nanoestruturas do phaBN e dos nanocones na forma de ampulheta, por meio de modelagem computacional de primeiros princípios implementadas nos códigos CASTEP e DMol3 para otimizar as estruturas, com o objetivo de encontrar a conformação de menor energia, sendo essa a mais estável. Posteriormente, investigamos as propriedades optoeletrônicas, vibracionais e termodinâmicas do phaBN, já para as quinze estruturas formadas pelos cones de carbono foram apresentadas apenas as propriedades eletrônicas. O estudo dessas propriedades foram realizadas por meio de cálculos quânticos através da teoria do funcional da densidade (DFT), utilizando a aproximação do gradiente generalizado (Generalized Gradient Approximation - GGA). Através de nossos cálculos, observamos que a estrutura de bandas e densidade de estados do phaBN apresentam um gap de 2,739 eV que é cerca de 2 eV a menos que a estrutura hexagonal de nitreto de boro h-BN, sendo assim um material semicondutor de gap largo. Por meio das propriedades óptica, vibracionais e termodinâmicas foi possível observar o intervalo de absorção, a estabilidade da estrutura e seu processo de formação, respectivamente. Observamos também que todos os nanocones de carbono são metálicos quando fizemos a análise da densidade de estados eletrônicos, um resultado já esperado pois os matérias feitos de carbono são geralmente metálicos. |
Abstract: | Recently, a flat structure similar to graphene, Phagraphene, was discovered through a theoretical study. Its formation is composed of three types of carbon rings (pentagons, hexagons and heptagons), presenting several electronic properties. However, there is no theoretical investigation of the properties of this structure formed by boron and nitrogen the materials made of carbon are usually metallic. The simulations were performed with the objective of comparing the results of all the structures. Atoms, the phaBN. In addition, many studies have been done on structures formed by carbon nanocons with disclination angles 60°; 120° e 180°, but there are few studies in the literature on hourglass-shaped double cones, enabling the discovery of new properties. The present dissertation is within the scope of Nanoscience, and aims to study the nanostructures of phaBN and nanocones in the form of hourglass, by means of computational modeling of rst principles implemented in the CASTEP and DMol3 codes to optimize the structures, with the objective of nding the conformation of lower energy, which is the most stable. Subsequently, we investigated the optoelectronic, vibrational and thermodynamic properties of phaBN, and for the fifteen structures formed by the carbon cones, only the electronic properties were presented. The study of these properties was performed by means of quantum calculations through the theory of density functional (DFT), using the approximation of the generalized gradient-GGA. Through our calculations, we observed that the band structure and state density of phaBN have a gap of 2,739 eV which is about 2 eV less than the hexagonal structure of boron nitride h-BN, thus being a semiconducting material of long gap. By means of the optical, vibrational and thermodynamic properties it was possible to observe the absorption interval, the stability of the structure and its formation process, respectively. We also observed that all the carbon nanocones are metallic when we do the analysis of the density of electronic states, a result already expected since the materials made of carbon are usually metallic. The simulations were performed with the objective of comparing the results of all the structures. |
Palavras-chave: | Nanociência Nanocone de carbono Teoria do funcional da densidade PhaBN |
Área(s) do CNPq: | CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Instituição: | Universidade Federal Rural de Pernambuco |
Sigla da instituição: | UFRPE |
Departamento: | Departamento de Física |
Programa: | Programa de Pós-Graduação em Física Aplicada |
Citação: | PONTES, Jessé Medeiros. Estudo das propriedades optoeletrônicas e vibracionais das estruturas do PhaBN e dos nanocones de carbono usando cálculos de DFT. 2019. 100 f. Dissertação (Programa de Pós-Graduação em Física Aplicada) - Universidade Federal Rural de Pernambuco, Recife. |
Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
URI: | http://www.tede2.ufrpe.br:8080/tede2/handle/tede2/8514 |
Data de defesa: | 20-Feb-2019 |
Appears in Collections: | Mestrado em Física Aplicada |
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