Orientador: José Antônio Souza. / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Física.

Orientador: José Antônio Souza / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Materiais Avançados, 2011

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / This work aims to study the computational training of new phases of materials based on carbon nanotubes using as precursor materials. The procedure consists in simulate bundle formed by carbon nanotubes (NTC) (5, 5), (6, 6) and (7, 7) under hydrostatic pressure of 10, 15, 20, 25 and 30 GPa The present study was through the method of ab initio molecular dynamics, as implemented in the SIESTA code. The bundles of nanotubes were studied through a unit cell containing four nanotubes, using the periodic boundary conditions. As a result, for nanotubes (5, 5) of 10 GPa it has occurred a phase transition similar to graphite, which has graphene sheets stacked with the atoms distant from the first neighboring 1.42 Å, indicating the formation of a structure rich in sp2 hybridization. By applying to the nanotubes 30 GPa (5, 5) and (7, 7), there was an amorphous structure similar to cubic diamond with carbon atoms distant from the first neighboring 1.54 Å, indicating a phase with rich sp3 bonds. Finally, for all other combinations, the results were the transition to amorphous structures, varying according to the diameter of the nanotube and the pressure applied, the ratios of sp2 and sp3 carbon, as well as the distances found for the first neighbors were approximately 1.48 Å indicating the formation of transitional phases between sp2 and sp3 hybridizations. / O presente trabalho tem por objetivo o estudo computacional da formação de novas fases de materiais à base de carbono utilizando nanotubos como materiais precursores. O procedimento consiste em simular feixes formados por nanotubos de carbono (NTC) (5, 5), (6, 6) e (7, 7) sob pressão hidrostática de 10, 15, 20, 25 e 30 GPa. A realização desse estudo se deu através do método de Dinâmica Molecular ab initio, conforme implementada no código SIESTA. Os feixes de nanotubos foram estudados através de uma célula unitária contendo quatro nanotubos, valendo-se das condições periódicas de contorno. Como resultado, para os nanotubos (5, 5) à 10 GPa ocorreu a transição para uma fase semelhante ao grafite, a qual possui folhas de grafeno empilhadas, com átomos distantes a 1,42 Å dos primeiros vizinhos, indicando a formação de uma estrutura rica em hibridizações sp2. Para a aplicação de 30 GPa aos nanotubos (5, 5) bem como aos (7, 7), observou-se uma estrutura amorfa, semelhante ao diamante cúbico, com átomos de carbono distantes 1,54 Å dos primeiros vizinhos, indicando uma fase rica em ligações sp3. Finalmente, para as demais combinações, os resultados foram a transição para estruturas amorfas, variando conforme o diâmetro do nanotubo e a pressão aplicada, a relação de carbonos sp2 e sp3, bem como as distâncias encontradas para os primeiros vizinhos, que foram de aproximadamente 1,48 Å, indicando a formação de fases transitórias entre as hibridizações sp2 e sp3.