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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/13675
Tipo: | Dissertação |
Título: | Torção natural em nanotubos de carbono de parede simples |
Autor(es): | Verçosa, Daniel Gomes |
Orientador: | Barros, Eduardo Bedê |
Palavras-chave: | Nanotecnologia;Nanotubo de carbono;Torção;Nanotechnology;Carbon nanotubes;Torsion |
Data do documento: | 2012 |
Citação: | VERÇOSA, D. G. Torção natural em nanotubos de carbono de parede simples. 2012. 80 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2012. |
Resumo: | A mais recente revolução tecnológica vem surgindo através de avanços na área da nanotecnologia, onde se destacam materiais nanométricos como os nanotubos de carbono de parede simples (SWNTs). Esse novo material, descoberto em 1993, têm gerado grande interesse acadêmico e industrial devido às suas propriedades físicas únicas. Trabalhos recentes indicam que essas propriedades são extremamente sensíveis a diversos tipos de deformação estruturais, como aquelas de natureza axial, radial e torcional. Neste trabalho estudamos teoricamente como a estrutura eletrônica dos SWNTs, e consequentemente suas propriedades, reagem à presença de torção. Utilizamos o modelo Tight-Biding estendido (ETB) para calcular a estrutura de bandas dos tubos. A simulação de torção é feita a partir de vínculos específicos que altera a componente angular dos vetores primitivos da rede do grafeno. Para obtermos a configuração mais estável dos SWNTs, utilizamos um método denominado gradiente simples modificado de modo a minimizarmos sua energia total. Foi observado que nanotubos quirais apresentam um valor de torção diferente de zero, denominada torção natural, no seu estado fundamental. Essa torção decresce, de forma universal, com o inverso do cubo do diâmetro. Por sua vez, a dependência da torção natural com o ângulo quiral varia de acordo com a metalicidade do SWNT. As energias de transição ótica para o tubo naturalmente torcionado e não torcionado são comparadas, sendo observado variações de até 50% no minigap de tubos metálicos. Por fim, discutimos quais as possíveis implicações da presença da torção natural na ciência por trás dessa nanoestrutura de carbono. |
Abstract: | The next technological revolution comes through advances in nanotechnology, where nanometric materials such as single wall carbon nanotubes (SWNTs) play a very important role. This brand new material, discovery in 1993, has very interesting physical properties, generating great interest in both academic and industrial areas. Recent works have shown that these properties are very sensitive to diferent kinds of deformation, such as axial, radial and torsional strains. In this work we studied theoretically how the electronic strucutre of SWNTs, and therefore their properties, changes in the presence of torsion. We used the extended Tight-Binding model (ETB) to calculate the band structure of the tubes. Torsion is induced through specific constrains which modify the angular component of the primitive vectors of graphene lattice. To obtain the most stable structural configuration we used an optimization method named as modified simple gradient. It was observed that quiral nanotubes presents a non-zero torsion, named natural torsion, in ground state. This torsion decreases with the inverse cube of the tube’s diameter. Also, the dependece of natural torsion on chiral angle varies according with the SWNT metallicity. The optical transition energies for naturally torsioned tubes and non-torsioned tubes are compared and variation up to 50% on the minigap of metallic tubes are observed. Finally, we discussed what are the possible implications due to the presence of a natural torsion on the science of these carbon nanostructures. |
URI: | http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/13675 |
Aparece nas coleções: | DFI - Dissertações defendidas na UFC |
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