Avaliação teórica de propriedades estruturais e ópticas não-lineares de nanotubos de carbono

No presente trabalho, foram estudadas, através de metodologias teóricas, propriedades estruturais, termodinâmicas, espectroscópicas vibracionais e ópticas não-lineares (NLO) de nanotubos de carbono. Num primeiro momento, foram comparados diferentes métodos para descrição de geometrias de equilíbrio...

Nível de Acesso:openAccess
Publication Date:2009
Main Author: Silva Júnior, Antônio Marques da lattes
Orientador/a: Santos, Hélio Ferreira dos lattes
Banca: Dantas, Socrates de Oliveira lattes, Furones, Maikel Yusat Ballester lattes
Format: Dissertação
Language:por
Published: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
Programa: Programa de Pós-graduação em Química
Department: ICE – Instituto de Ciências Exatas
Assuntos em Portugês:
Áreas de Conhecimento:
Online Access:https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/4324
Resumo Português:No presente trabalho, foram estudadas, através de metodologias teóricas, propriedades estruturais, termodinâmicas, espectroscópicas vibracionais e ópticas não-lineares (NLO) de nanotubos de carbono. Num primeiro momento, foram comparados diferentes métodos para descrição de geometrias de equilíbrio para nanotubos de carbono de parede única (SWNT). Pôde-se observar que o método semi-empírico PM3 fornece bons resultados, quando comparados a métodos da Teoria do Funcional de Densidade (DFT). Utilizando derivados de estilbeno (STB) como ligantes, avaliou-se, usando um modelo químico preliminar, a primeira hiperpolarizabilidade (β) do conjunto SWNT-STB e das espécies isoladas. Usando cálculos DFT, pôde-se observar uma intensificação da propriedade NLO dos ligantes, quando ligados à parede do nanotubo. Num segundo momento, foram avaliadas propriedades estruturais, termodinâmicas e espectroscópicas vibracionais de modelos químicos para um processo de oxidação de SWNTs, usando oxigênio molecular como agente oxidante. Usando novamente cálculos DFT, pôde-se observar uma viabilidade termodinâmica para a formação de grupamentos funcionais oxigenados, tais como hidroxilas (OH), carbonilas (C=O) e carboxilas (COOH) nas paredes dos tubos. Em seguida, através das estruturas carboxiladas gerados na etapa anterior (SWNT-COOH), foi novamente avaliada a propriedade β para o conjunto SWNT-COO-STB e para as espécies isoladas, onde foi novamente observado um comportamento sinérgico para a grandeza NLO avaliada.
In the present work, theoretical methodologies were applied to describe structure, thermodynamics, vibrationals and nonlinear optical properties (NLO) of carbon nanotubes. In a first part, different methods were compared for description of equilibrium geometries for single-wall carbon nanotubes (SWNT). It was observed that the PM3 semiempirical method leads to good results, when compared to the methods based on the Density Functional Theory (DFT). Using substituted stilbene (STB) bound to the tube surface it was evaluated, using a preliminary chemical model, the first hyperpolarizability (β) of the modified SWNT-STB and of the isolated STB species. The DFT results showed an intensification of the NLO property, when the STB is inserted to the wall of the nanotubes. In the second part of the project, the structure, thermodynamics and vibrational (Raman) properties of chemical models for an oxidation process of SWNTs, using molecular oxygen as oxidizing agent, were calculated using DFT level of theory. From the results, a thermodynamic viability could be observed for the formation of oxygenated functional groups, such as hydroxyl (OH), carbonyl (C=O) and carboxyl (COOH) on the walls of the tubes. Soon after, through the SWNT-COOH species, the β property was calculated for the set of molecules represented by SWNT-COO-STB and for the isolated species, as were as found in the first part of this work, it was observed a synergic behavior for the NLO property evaluated.