Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Using first principles calculations based on the Density Functional Theory (DFT)
with spin polarization and norm conserving fully separable pseudopotentials, we have
studied the structural and electronic properties of the BC2N nanotubes and its interaction
with oxygen atomic and molecular. The interaction with the atomic oxygen is investigated
using substitutional and interstitial oxygen defects in type II BC2N nanotubes with
two different chiralities: the armchair (3,3) and the zigzag (5,0). The interaction with
the oxygen molecular is investigated by the adsorption of the O2 in the inner and outer
surfaces of a type II armchair (3,3) BC2N nanotube. Our results show that the oxygen in
the nitrogen site (ON) is the most favorable site for the substitutional oxygen defect and
the electronic properties are similar for the two nanotubes, and shallow donor levels are
observed. For the interstitial oxygen defects, the oxygen between the bond of boron and
CI carbon (B-O-CI) is the most favorable site and electronic properties are only slightly
modified compared with the pristine systems. For the interaction of oxygen molecular
with a armchair (3,3) BC2N nanotube, the most stable configuration is obtained for the
O2 molecule in the inner surface and perpendicular to the nanotube axis. This configuration
is also more stable, considering the Van der Waals interactions between the nanotube
and the O2 molecule in the calculation of binding energies. The electronic properties are
not changed. We conclued that the interaction between the (3,3) nanotube and the O2
molecule is a phy-sical process, ruled by the Van der Waals interactions. / Utilizando cálculos de primeiros princípios fundamentados na Teoria do Funcional da Densidade (DFT) com polarização de spin e pseudopotenciais de norma conservada,
estudamos as propriedades estruturais e eletrônicas de nanotubos de BC2N e a sua interação com oxigênio atômico e molecular. A interação com oxigênio atômico foi investigada através de defeitos de oxigênio substitucional e oxigênio intersticial em nanotubos de BC2N do tipo II com duas quiralidades diferentes: armchair (3,3) e zigzag (5,0). A interação com oxigênio molecular foi investigada através da adsorção de uma molécula de
O2 na superfície interna e externa de um nanotubo de BC2N armchair (3,3) do tipo II. Nossos resultados mostram que o oxigênio no sítio do nitrogênio (ON) é o sítio mais favorável para o defeito de oxigênio substitucional e as propriedades eletrônicas apresentam características semelhantes para os dois nanotubos e níveis doadores rasos estão presentes. Para o defeito de oxigênio intersticial, o oxigênio entre a ligação de boro e de carbono CI
(B-O-CI) é o sítio mais favorável e as propriedades eletrônicas apresentam poucas modificações em comparação com os sistemas pristina. Para a interação de oxigênio molecular com um nanotubo de BC2N armchair (3,3), a configuração mais estável é obtida para a molécula de O2 adsorvida internamente e perpendicularmente ao eixo do nanotubo (3,3). Esta configuração também é a mais estável, considerando as interações de Van der Waals
entre o nanotubo e a molécula de O2 no cálculo das energias de ligação. As propriedades eletrônicas são pouco modificadas pela presença da molécula de O2, ou seja, apresentam dois níıveis de spin down no gap de energia que estão localizados na molécula de O2. Concluímos que a interação entre o nanotubo (3,3) e a molécula de O2 é uma interação física, tipo interação de Van der Waals.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsm.br:1/9217 |
| Date | 19 April 2011 |
| Creators | Rupp, Caroline Jaskulski |
| Contributors | Baierle, Rogério José, Rossato, Jussane, Villetti, Marcos Antonio |
| Publisher | Universidade Federal de Santa Maria, Programa de Pós-Graduação em Física, UFSM, BR, Física |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSM, instname:Universidade Federal de Santa Maria, instacron:UFSM |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 100500000006, 400, 500, 500, 300, 500, b9eaf9d0-56e3-4101-a0a4-9cdee08d2a3a, e5ea6cee-f81a-4881-bad0-9829a8bd2070, 03241fa4-9cc6-4dd0-97d0-80b14730c62c, df06cb3e-5d01-4d9a-982f-4eb4aa98ed7e |
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