Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / In this work we have performed the study of the single vacancy and the induced vacancy in carbon nanotubes by first-principles calculations using the SIESTA code,
which solves the Kohn-Sham equations via the local density approach. The induced vacancy formation process was simulated by force application which is enough to
break the chemical bonds between a carbon atom and its neighbourhood atoms creating a tube with a vacancy and one carbon atom. This study was done for the (8,O) and (13,O) carbon nanotubes. Concerning the eletronic properties, we have studied the gap modification and the band structures. The tube with a single vacancy presents an unoccupied leve1
inside the gap, associated with the vacancy, an the tube with a induced vacancy present two unoccupied levels inside at the gap, associated with the atom and the
vacancy. The formation energies for the single vacancy and the induced vacancy, are 5.96 eV and 5.99 eV, respectively, for the (8,O) tube. For the (13,O) tube the corresponding formation energies are 6.26 eV and 6.48 eV.
In order to elucidate the intensity and the order o£ the bonds breaking we have studied the applied forces versus displacement of the atom and an analisys o£ the charge densities at the region where the force is applied is presented. This study allow us to conclude that the chemical bond along the tube axis is broken before
the others and a 15nN force is necessary. / Neste trabalho, apresentamos o estudo de vacância simples e vacância induzida em nanotubos de carbono utilizando cálculos de primeiros princípios com o código computacional SIESTA, o qual resolve de forma auto-consistente as equações de Kohn-Sham via a aproximação da densidade local para o termo de exchangecorrelação. O processo de formaqio de vacância induzida foi simulado.via a aplicação de forças capazes de gerar o rompimento das ligações químicas entre um átomo de carbono e seus vizinhos mais próximos, gerando ao final o tubo com vacância e um átomo de carbono separado. Este estudo foi realizado usando os nanotubos de
carbono (8,O) e (13,O). Do ponto de vista das propriedades eletrônicas, determinamos neste trabalho como modifica-se o gap dos semicondutores e as respectivas estruturas de bandas. O tubo com vacância simples apresenta um nível desocupado dentro do gap, associado com a vacância, e o tubo com a vacância induzida, apresenta dois níveis desocupados no gap, associados ao átomo e à vacância.
As energias de formaçáo obtidas para a vacância simples e para a vacância induzida utilizando o tubo (8,O) foi de 5.96 eV e 5.99 eV, respectivamente. Para o tubo (13,O) as energias de formação obtidas foram de 6.26 eV e 6.48 eV.
Para elucidar a intensidade e a ordem de rompimento das ligações fizemos o estudo da força aplicada versus deslocamento do átomo e analisamos a densidade
de carga na região de aplicação da força. Este estudo permite concluirmos que a ligação ao longo do eixo do tubo rompe antes que as demais, isto para forças da ordem de 15 nN.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsm.br:1/9189 |
| Date | 14 December 2004 |
| Creators | Rossato, Jussane |
| Contributors | Baierle, Rogério José, Burrow, Robert Alan, Carara, Marcos André |
| Publisher | Universidade Federal de Santa Maria, Programa de Pós-Graduação em Física, UFSM, BR, Física |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| 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, 300, 500, 300, b9eaf9d0-56e3-4101-a0a4-9cdee08d2a3a, aade4841-e2c9-4433-aa13-1b4f11da2835, 803cc95d-eb6b-4016-8139-33ad0459ad5c, 872c3426-2f12-4373-a920-d6b6efc78312 |
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