Texto completo
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| Autor(es): |
José Moreira de Sousa
Número total de Autores: 1
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| Tipo de documento: | Tese de Doutorado |
| Imprenta: | Campinas, SP. |
| Instituição: | Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de Física Gleb Wataghin |
| Data de defesa: | 2016-03-18 |
| Membros da banca: |
Douglas Soares Galvão;
Mario Antonio Bernal Rodriguez;
Mário Noboru Tamashiro;
Eduardo Costa Girão;
Ricardo Paupitz Barbosa dos Santos
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| Orientador: | Douglas Soares Galvão |
| Resumo | |
Com a revolução da nanotecnologia do carbono na comunidade científica houve um surgimento de uma nova era em ciência dos materiais. Essa nova era está direcionada no desenvolvimento sustentado de novos materiais com propriedades físicas e químicas superiores aos existentes. Por isso nanoestruturas formadas por átomos de carbono têm sido estudadas intensivamente nas últimas décadas como fulerenos, nanotubos de carbono e recentemente o grafeno. O grafeno é uma nanoestrutura 2D composta por átomos de carbono hibridizados em sp² em forma hexagonal compacta na espessura de um átomo de carbono. O grafeno é um nanomaterial de alta qualidade além de ser muito forte e leve, quase transparente e um excelente condutor de calor e eletricidade. O fato de não ter um gap eletrônico (semimetal), o torna limitado quanto à produção de alguns dispositivos eletrônicos, logo surgem novas buscas por novos nanomateriais com características iguais ou superiores ao grafeno, porém com propriedades semicondutoras. Por isso novos nanomateriais como siliceno, nitreto de carbono, grafinos e nanoestruturas derivadas (nanotubos baseado nos grafinos), entre outras, tem recebido bastante atenção em pesquisas teóricas e experimentais. De um ponto de vista teórico, vários métodos computacionais tem sido utilizados no estudo das propriedades físicas e químicas de nanoestruturas. As simulações computacionais de sistemas moleculares são de extrema importância, pois nos auxiliam na interpretação de resultados obtidos experimentalmente, onde através destes métodos temos acesso aos estados estruturais, eletrônicos e dinâmicos. Esses métodos podem ser tratados através de primeiros princípios (mecânica quântica) ou através de campos de força aplicados em métodos clássicos. Nesta tese de doutoramento utilizamos a técnica conhecida como Dinâmica Molecular, com o uso de um potencial reativo que permite a dissociação e a formação de ligações químicas em sistemas nanoestruturados. Portanto através desse método com o uso de um campo de força moderno estudamos as propriedades estruturais, mecânicas, padrões de fraturas e degradação em atmosferas gasosas de sistemas nanoestruturados compostos por átomos de carbono, nitrogênio e hidrogênio. No estudo da degradação em atmosferas gasosas realizamos um estudo dinâmico expondo nanotubos de carbonos com torções mecânicas e membranas de grafidinos em atmosferas gasosas compostas por átomos de hidrogênio. Para os nanotubos de carbono com torções mecânicas, nossos resultados mostram que através das curvaturas reativas nas paredes do tubo podemos obter nanofitas de grafenos via fratura nessas regiões reativas pela incorporação de átomos de hidrogênio. Para o grafidino nossas médias mostram que as ligações dos átomos de hidrogênio apresenta diferentes taxas de incorporações e que essas taxas mudam com a evolução temporal em padrões complexos. Já no estudo mecânico de sistemas nanoestruturados calculamos a mecânica torsional de nanotubos baseado nos grafinos onde obtivemos que os nanotubos baseados nos grafinos são mais elásticos que os nanotubos de carbono convencionais, quando comparados à fratura gerada pela torção nos nanotubos. Por fim investigamos as propriedades mecânicas e padrões de fratura de nanoestruturas formadas por átomos de carbono e nitrogênio (g-CN, Triazine-based g-C3N4 e Heptazine-based g-C3N4) onde nossos resultados mostram que devido à presença de poros e de ligações químicas simples entre átomos de carbono e nitrogênio C-N obtemos padrões de fratura distintos (AU) | |
| Processo FAPESP: | 12/20901-0 - Propriedades Estruturais, Mecânicas e de Transporte de Nanoestruturas Formadas por Carbono e Nitrogênio |
| Beneficiário: | José Moreira de Sousa |
| Modalidade de apoio: | Bolsas no Brasil - Doutorado |