ESTUDO TEÓRICO DO CONFINAMENTO DE MOLÉCULAS DE BROMO EM NANOTUBOS DE CARBONO.

Abstract

RESUMO: Neste trabalho, realizamos um estudo sistemático de moléculas de Br2, Br3, e Br5 encapsuladas em nanotubos de carbono de paredes simples (SWNT-Single Wall Carbon Nanotubes) de pequeno diâmetro (7;0) a (10;0) com o objetivo de avaliar como o aumento do confinamento (induzido também pela deformação uniaxial) modifica as propriedades moleculares do polihalogênios. As estruturas foram simuladas usando o código SIESTA o qual implementa cálculos de primeiros princípios (ab initio) e utilizando o funcional GGA (Generalized Gradient Approximation) para o termo de exchange-correlação na DFT (Density Functional Theory). Inicialmente, examinamos a energia de formação para as estruturas, bem como as propriedades estruturais das moléculas isoladas e confinadas no interior dos SWNTs não-deformados. Em seguida, analisamos as propriedades estruturais deste sistema híbrido sujeito ao processo de deformação uniaxial. E, por fim, analisamos as propriedades eletrônicas através da Densidade de Estados Projetada (PDOS-Projected Density of States) calculada sobre os nanotubos e sobre as moléculas. Nossos resultados mostram que em geral a dissociação das moléculas ocorrem devido a transferência de carga para molécula, mas há situações em que a dissociação esta relacionada a forte interação entre os orbitais pz do tubo e das moléculas. Além disso, há formação de complexos moleculares quando Br5 é encapsulado pelos nanotubos estudados e submetidos à deformação........ABSTRACT: In this work, we carried out a systematic study of molecules of Br2, Br3 and Br5 encapsulated in small diameterzigzag Single-Wall Carbon Nanotubes (SWNT) from (7:0) to (10:0) in order to evaluate how the confinement increaring (also induced by uniaxial deformation) modifies the molecular properties of polyaniogens. The structures were simulated using the SIESTA code which implements first-principles calculations ( initio) and use the functional Generalized Gradient Approximation (GGA) for the exchange-correlation term in Density Functional Theory (DFT). First, we examined the formation energy of the structures, as well as the mechanical properties of single molecules confined inside non-deformed SWNTs. Then we analyze the structural properties of structures subjected to uniaxial deformation process. Finally, we analyze the electronic properties by using the Projected Density of States (PDOS) calculated for the nanotubes and for the molecules. Our results show that the dissociation of the molecules is mainly due to charge transfer to the molecule, but we found situations where the dissociation is related to interaction between tube levels and molecules orbitals. In addition, there is formation of molecular complexes when Br5 is encapsulated and subjected to deformation.