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dc.creatorRodrigues, Robson Cavalin
dc.date.accessioned2025-12-15T19:03:22Z
dc.date.available2025-12-15
dc.date.available2025-12-15T19:03:22Z
dc.date.issued2014-11-28
dc.identifier.citationRODRIGUES, Robson Cavalin. Estudo de propriedades eletrôonicas, energéticas e estruturais de nanotubos BxCyNz de camadas simples e dupla via cálculos de primeiros princípios. 2014, 78 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Instituto de Física e Matemática, Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, 2014.pt_BR
dc.identifier.urihttp://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/handle/prefix/19044
dc.description.abstractIn this dissertation we have done theoretical studies, via rst-principles calculations, of the structural, energetic and electronic properties of boron (B) and nitrogen (N) doped carbon (C) nanotubes (NTs), with single and double layers. We have opted for a con guration in which the carbon atoms are distributed in two diametrically opposed stripes separated by two BN stripes. To perform the calculations, we have used the SIESTA computational code, which is based on the Density Functional Theory (DFT), with the exchangecorrelation term treated through the Generalized Gradient Approximation (GGA), using the norm-conserving pseudopotentials and a basis set obtained by a linear combination of atomic orbitals. Regarding the structural analysis, we have noticed an atomic reorganization that caused a deformation. This distortion was more visible in the zigzag structures. Through the energetic analysis, we have observed that the diameter, the chirality, the quantity and the types of bonds, are factors that in uence the nanotubes stability. Considering the diameter, when we keep the chirality and stoichiometry xed, the stability follows one simple rule: the larger the diameter, the more stable the structures are. Regarding the chemical bonds, we have concluded that the higher the obtained value for the ratio between the number of total bonds (T L ) and the number of unfavorable bonds (L ) in the unit cell, the more stable a given system will be (considering the same stoichiometry). However, when we compare structures with di erent chiralities, we note that the zigzag nanotubes are more stable, even if they present lower diameter magnitudes and lower values for the ratio T L =L D . We have also observed that the BC N stoichiometry is more stable than the others studied in this work. For the double layer structures, an energetic stability rule (n,0)@(n+9,0), which is independent of the stoichiometry, was observed. And the distance between the stripes for these systems are more elevated than the ones for CNTs and pure BNNTs. Finally, an electronic analysis was performed with the use of the electronic band structure of the nanotubes, which determines the materials electronic behavior, and where we can obtain the data related to the systems energy gaps. The studied nanotubes behaved as semiconductors with energy gaps ranging between 0.75 eV and 0.06 eV, with energy gaps both direct and indirect, and also as metallic systems. We have also observed that the nanotubes with double layers are metallic for smaller systems and direct gap semiconductors for the larger systems, showing interesting variations around the Fermi level. For the double walled nanotubes, we have observed that the greater contribution for the valence and conduction bands, in states near the Fermi level, comes from the inner tube.pt_BR
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESpt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Pelotaspt_BR
dc.rightsOpenAccesspt_BR
dc.subjectNanotubospt_BR
dc.subjectPropriedadespt_BR
dc.subjectBx Cy Nzpt_BR
dc.subjectNanotubespt_BR
dc.subjectPropertiespt_BR
dc.titleEstudo de propriedades Eletrônicas, energéticas e estruturais de Nanotubos BxCyNz de camadas simples e dupla via cálculos de primeiros princípiospt_BR
dc.title.alternativeStudy of electronic properties, and energy of structural BxCyNz nanotubes via first principles calculationspt_BR
dc.typemasterThesispt_BR
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/1509533360957163pt_BR
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/3224207339750944pt_BR
dc.description.resumoNesta dissertação realizamos o estudo teórico, via cálculos de primeiros princípios, das propriedades estruturais, energéticas e eletrônicas de nanotubos de carbono, de camada única e dupla, dopados com nitreto de boro (BN). Optamos, por uma configuração na qual os átomos de carbono estão distribuídos em duas faixas diametralmente opostas separadas por duas faixas de BN. Para a realização dos cálculos foi utilizado o código computacional SIESTA, o qual é fundamentado na teoria do funcional da densidade (DFT) com o termo de troca-correlação tratado através da aproximação do gradiente generalizado (GGA), com o uso de pseudopotenciais de norma conservada e de um conjunto de bases, obtidas da combinação linear de orbitais atômicos. Em relação a análise estrutural, observamos que as estruturas estudadas sofreram um rearranjo atômico, o que causou uma deformação, a qual é mais acentuada quanto menor for o diâmetro. Este efeito de deformação é maior nas estruturas de quiralidade zigzag. Pela análise energética, observamos que diâmetro, quiralidade, quantidade e tipo de ligações são fatores que influenciam na estabilidade dos nanotubos. Para o diâmetro, percebemos que ao manter uma mesma quiralidade e estequiometria, a estabilidade segue uma regra simples: quanto maior o diâmetro maior será a estabilidade da estrutura. Com relação às ligações, concluímos que quanto maior for o valor obtido através da razão entre o número total de ligações (TL) e o número de ligações desfavoráveis (LD) no nanotubo, maior será a estabilidade (para mesma estequiometria). Entretanto, quando comparamos estruturas de quiralidades diferentes, notamos que a zigzag se apresenta mais estável, mesmo possuindo valores menores de diâmetro e da razão (TL/LD). Observamos também que a estequiometria BC6N se mostra mais estável em comparação com as demais estequiometrias estudadas neste trabalho. Para as estruturas de dupla camada, uma regra de estabilidade energética (n,0)@(n + 9,0), que é independente da estequiometria, foi observada e as distâncias entre as faixas para estes sistemas são mais elevadas do que as observadas para nanotubos de carbono ou nitreto de boro puros. Por fim, a análise eletrônica foi realizada a partir da estrutura de bandas de energia dos nanotubos, que determinam o comportamento eletrônico do material, onde podemos obter dados referentes aos gaps de energia. Obtivemos nanotubos com características de semicondutores com gap variando entre 0,75 eV e 0,06 eV, tanto com gap direto como com gap indireto e estruturas com características metálicas. Nós também encontramos que as estruturas eletrônicas dos nanotubos de parede dupla são metálicos para os sistemas menores, enquanto para os maiores são semicondutores de gap direto, exibindo variações interessantes em torno do gap de energia. Para os nossos sistemas de parede dupla observou-se que a maior contribuição para as bandas de valência e condução em estados próximos do nível de Fermi vem do tubo interno.pt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Físicapt_BR
dc.publisher.initialsUFPelpt_BR
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRApt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.rights.licenseCC BY-NC-SApt_BR
dc.contributor.advisor1Machado, Marcelo Pereira
dc.subject.cnpq1FISICApt_BR


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