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dc.creatorRibas, Eduardo Garcia
dc.date.accessioned2025-12-04T16:08:09Z
dc.date.available2025-12-04
dc.date.available2025-12-04T16:08:09Z
dc.date.issued2014-07-14
dc.identifier.citationRIBAS, Eduardo Garcia. Estudos de propriedades eletrônicas e estruturais de nanoestruturas tubulares com estequiometria BxCyNz selecionadas. 2014. 76 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/18830
dc.description.abstractIn these days there is a growing scientific interest in boron (B), carbon (C), and nitrogen (N) composites due to their aplicability potential to be used as active parts in electronic nanoscale devices. The great structural similarities between graphite and hexagonal boron nitride have motivated the synthesis of B x C y N structures, with the expectation that the electronic properties of these new materials are intermediate if compared to the isolated compounds. Besides, it is expected that the mechanical properties of these systems are similar to those presented by the superhard cubic C and BN. In these work we have investigated the structural, energetic and electronic properties of B x C y N z z nanotubes (formed by the connection of intercalated C and BN stripes along the tubes axis) through first-principles calculations. Our goal is to observe deformations at the tubular structures of the systems, order of importance of stability determining factors (diameter, number and type of chemical bonds, and structure deformation), and alterations at the electronic structure for the studied systems. We have performed calculations for the zigzag (10,0), (20,0), (30,0) e (40,0) and armchair (10,10), (20,20), (30,30) e (40,40) BC N stoichiometry. Also, for the (10,0) and (10,10) tubes, we have studied the BC e B 2 CN stoichiometries. It was seen that greater deformation occurred for the tubes with smaller diameters. For this case the distance between opposite C stripes is smaller than the observed for the BN ones. However, with the diameter increasing it was observed a reversion of this behavior, with the BN stripes closer to each other, if compared to the C ones. Through the energetic analysis, it was observed that the increase in the BN concentration contributes to a higher stability. Also, it was seen that the stability increases as the diameter increases, with a saturation for the energy values for tubes armchair with diameters equal or larger than 40,69 2 with diameters equal or larger than 31,32 ˚ A. Finally, the deformation effect for smaller tubes contributes to increase the stability of these systems. The electronic analysis showed us that the armchair BC N tubes are metallic for all studied diameters, while the zigzag ones presented small energy gaps between 0.2 and 0.4 eV. For the other stoichiometries it was seen that the armchair tubes energy gap depends exclusively of the system composition, increasing with the increasing in the BN concentration. On the other hand, for the zigzag ones it was observed a constant energy gap of 1.2 eV for all studied stoichiometries, except for the BC 8 N with a gap of 0.4 eV.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.subjectBoropt_BR
dc.subjectCarbonopt_BR
dc.subjectNitrogêniopt_BR
dc.subjectCálculos de primeiros princípiospt_BR
dc.subjectEstrutura eletrônicapt_BR
dc.subjectNanotubespt_BR
dc.subjectBoronpt_BR
dc.subjectCarbonpt_BR
dc.subjectNitrogenpt_BR
dc.subjectFirst-principle calculationspt_BR
dc.subjectElectronic structurept_BR
dc.titleEstudos de propriedades eletrônicas e estruturais de nanoestruturas tubulares com estequiometria BxCyNz selecionadaspt_BR
dc.typemasterThesispt_BR
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/1253391525122191pt_BR
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/3224207339750944pt_BR
dc.description.resumoO interesse em materiais compostos por boro (B), carbono (C) e nitrogênio (N) tem se intensificado devido ao seu grande potencial de aplicabilidade e também por serem candidatos promissores para o desenvolvimento de novos dispositivos eletrônicos em nanoescala. A grande semelhança estrutural entre o grafite e o nitreto de boro hexagonal motivou a síntese das estruturas BxCyNz, onde espera-se que as propriedades de tais compostos híbridos sejam intermediárias entre as do grafite semimetálico e as do BN hexagonal semicondutor. Além disso, as propriedades mecânicas destes compostos podem ser similares àquelas do diamante e BN cúbico, o que permite a perspectiva de novos materiais superduros. Neste trabalho foram investigadas as propriedades estruturais, energéticas e eletrônicas de nanotubos BxCyNz (formados pela conexão intercalada de faixas de C e BN ao longo do eixo do tubo) através de cálculos de primeiros princípios. O objetivo é observar deformações nas estruturas tubulares, ordem de importância de fatores que determinam a estabilidade (diâmetro, número e tipo de ligações químicas e deformação da estrutura) e alterações na estrutura eletrônica dos sistemas estudados. Realizamos cálculos para a estequiometria BC8N com quiralidade zigzag ((10,0), (20,0), (30,0) e (40,0)) e armchair ((10,10), (20,20), (30,30) e (40,40)). Além disso, para as configurações (10,0) e (10,10), analisamos também as estequiometrias BC3N, B3C4N3 e B2CN2. Observamos que para tubos de menor diâmetro ocorreram maiores deformações, com uma menor distância entre as faixas de carbono, em relação as faixas de boro e nitrogênio. Porém, conforme o aumento do diâmetro do tubo ocorre uma inversão deste comportamento, com a distância entre as faixas de BN menor que a distância para as de C. Pela análise energética observamos que a presença de BN nas estruturas aumenta a estabilidade. Além disso, observou-se que a estabilidade aumenta com o aumento do diâmetro, porém ocorre uma saturação do valor da energia para diâmetros a partir de 40,69 Å para tubos armchair e 31,32 Å para tubos zigzag. Finalmente, o efeito de achatamento nas estruturas de menores diâmetros melhoraram a estabilidade dos nanotubos. A análise eletrônica mostrou que os tubos BC8N armchair são metálicos, independente do diâmetro, enquanto que os zigzag apresentam, em geral, um pequeno gap de energia que varia entre 0,2 eV a 0,4 eV. Analisando os tubos de mesmo diâmetro, temos que o gap de energia nas estruturas armchair depende exclusivamente da composição dos mesmos, aumentando com o aumento da concentração de BN nos nanotubos. Já para os zigzag, temos quase um valor constante de 1,2 eV para o gap de diferentes estequiometrias, menos para a estequiometria BC8N que apresentou um gap de 0,4 eV.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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