Propriedades eletrônicas e estruturais de nanotubos híbridos BxCyNz
| Ano de defesa: | 2022 |
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| Autor(a) principal: | |
| Orientador(a): | |
| Banca de defesa: | |
| Tipo de documento: | Dissertação |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
| Idioma: | por |
| Instituição de defesa: |
Universidade Federal da Paraíba
Brasil Física Programa de Pós-Graduação em Física UFPB |
| Programa de Pós-Graduação: |
Não Informado pela instituição
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| Departamento: |
Não Informado pela instituição
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| País: |
Não Informado pela instituição
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| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/32254 |
Resumo: | In this work, we perform an ab-initio study of the structural stability and electronic structure of BxCyNz nanotubes using Density Functional Theory based calculations implemented in SIESTA. Namely, we aim to investigate hybrid nanotubes electronic and structural properties and how their chirality and diameter influence such properties. Two island configurations were used, the first island with one BN ring and the second with seven BN rings. The analysis of the formation energy as a function of diameter showed similar behavior for both zigzag and armchair structures having a decay with increasing diameter, which has the function aD2, where D is the diameter of the tube. It was also analyzed that with the increase of the island, the formation energy increases, making the structures on the second island less stable. In the strain energy, a decay that follows the law of 1/D2 concerning diameter was found, where this energy for zigzag nanotubes is slightly lower than armchair nanotubes. This may be because armchair structures have fewer bonds parallel to diameter growth and fewer C − C bonds. We found that the presence of the BN rings can interfere with the electronic properties since some metallic nanotubes became semiconductors for the structures on the first island, except for the nanotube (6,0), but with the second island, all nanotubes became semiconductors. |
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Propriedades eletrônicas e estruturais de nanotubos híbridos BxCyNzFísicaNanotubos híbridosDFT - Teoria do Funcional da DensidadeCálculos de primeiros princípiosHybrid NanotubesDensity Functional Theory (DFT)First-principles calculationsCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICAIn this work, we perform an ab-initio study of the structural stability and electronic structure of BxCyNz nanotubes using Density Functional Theory based calculations implemented in SIESTA. Namely, we aim to investigate hybrid nanotubes electronic and structural properties and how their chirality and diameter influence such properties. Two island configurations were used, the first island with one BN ring and the second with seven BN rings. The analysis of the formation energy as a function of diameter showed similar behavior for both zigzag and armchair structures having a decay with increasing diameter, which has the function aD2, where D is the diameter of the tube. It was also analyzed that with the increase of the island, the formation energy increases, making the structures on the second island less stable. In the strain energy, a decay that follows the law of 1/D2 concerning diameter was found, where this energy for zigzag nanotubes is slightly lower than armchair nanotubes. This may be because armchair structures have fewer bonds parallel to diameter growth and fewer C − C bonds. We found that the presence of the BN rings can interfere with the electronic properties since some metallic nanotubes became semiconductors for the structures on the first island, except for the nanotube (6,0), but with the second island, all nanotubes became semiconductors.Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPqNeste trabalho, realizamos um estudo ab-initio da estabilidade estrutural e da estrutura eletrônica de nanotubos BxCyNz através do uso de cálculos baseados na Teoria do Funcional da Densidade implementados no SIESTA. O objetivo desse trabalho é investigar as propriedades eletrônicas e estruturais de nanotubos híbridos. E como sua quiralidade e diâmetro influenciam tais propriedades. E foram utilizadas duas configurações de ilha: a primeira ilha com um anel de nitreto de boro (BN) e a segunda com sete anéis de BN. Ambas as configurações de nanotubos, em zigzag e em armchair, apresentaram comportamentos semelhantes na análise de energia de formação em função do diâmetro do nanotubo. Percebemos um decréscimo dessa energia com o aumento do diâmetro, obedecendo a função aD2, onde D é o diâmetro do nanotubo. Para a energia de strain, foi encontrado um decaimento que segue a lei de 1/D2 em relação ao diâmetro, onde essa energia para os nanotubos zigzag e levemente menor comparado aos armchair, isso pode se dar pelo fato que nas estruturas armchair tem menos ligações paralelas ao crescimento do diâmetro, assim como menos ligações C − C. Encontramos que a presença dos anéis de BN pode interferir nas propriedades eletrônicas, uma vez que encontramos que alguns nanotubos metálicos se tornaram semicondutores para as estruturas com a primeira ilha, com exceção do nanotubo (6,0), porém, com a segunda ilha todos os nanotubos viram semicondutores.Universidade Federal da ParaíbaBrasilFísicaPrograma de Pós-Graduação em FísicaUFPBAzevedo, Sérgio André Fonteshttp://lattes.cnpq.br/2195090548621158Anjos, Jansen Felix dos2024-10-30T10:55:36Z2023-03-022024-10-30T10:55:36Z2022-09-30info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttps://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/32254porAttribution-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFPBinstname:Universidade Federal da Paraíba (UFPB)instacron:UFPB2024-10-31T06:15:04Zoai:repositorio.ufpb.br:123456789/32254Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufpb.br/oai/requestdiretoria@ufpb.br||bdtd@biblioteca.ufpb.bropendoar:25462024-10-31T06:15:04Repositório Institucional da UFPB - Universidade Federal da Paraíba (UFPB)false |
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In this work, we perform an ab-initio study of the structural stability and electronic structure of BxCyNz nanotubes using Density Functional Theory based calculations implemented in SIESTA. Namely, we aim to investigate hybrid nanotubes electronic and structural properties and how their chirality and diameter influence such properties. Two island configurations were used, the first island with one BN ring and the second with seven BN rings. The analysis of the formation energy as a function of diameter showed similar behavior for both zigzag and armchair structures having a decay with increasing diameter, which has the function aD2, where D is the diameter of the tube. It was also analyzed that with the increase of the island, the formation energy increases, making the structures on the second island less stable. In the strain energy, a decay that follows the law of 1/D2 concerning diameter was found, where this energy for zigzag nanotubes is slightly lower than armchair nanotubes. This may be because armchair structures have fewer bonds parallel to diameter growth and fewer C − C bonds. We found that the presence of the BN rings can interfere with the electronic properties since some metallic nanotubes became semiconductors for the structures on the first island, except for the nanotube (6,0), but with the second island, all nanotubes became semiconductors. |
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