Novas estruturas moleculares : um estudo baseado na Teoria do Funcional da Densidade
Autor(a)
Miranda, Wilson Domingos Sidinei Alves
Orientador(a) Coorientador(a)
Azevedo, David Lima
Contato email
wilsonmatematico@gmail.com
Data de aceite
2022-05-25
Data de disponibilizacao
2022-05-25
Data de publicacao
2022-05-25
Data de defesa submissao
2022-01-31
Citacao
MIRANDA, Wilson Domingos Sidinei Alves. Novas estruturas moleculares: um estudo baseado na Teoria do Funcional da Densidade. 2022. 78 f. il. Tese (Doutorado em Física) — Universidade de Brasília, Brasília, 2022.
Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Física, Programa de Pós-Graduação em Física, 2022.
Resumo Portugues
Neste trabalho, investigamos sistematicamente as propriedades estruturais, eletrônicas
e de absorção óptica dos isômeros de adamantano de nitreto de boro (BN) (BxN10−x,
com x = 4, 5 ou 6), usando os métodos DFT e TD-DFT. Esses isômeros foram construídos substituindo os átomos de carbono da molécula de adamantano por átomos de
boro e nitrogênio, mantendo todos os isômeros em configuração eletrônica de camada
fechada. As nanoestruturas otimizadas indicam que estes isômeros de BN-adamantano
apresentam boa estabilidade e o estudo atual indica que esses novos isômeros têm
uma absorção excelente na região do UV-C, e uma absorção moderada nas regiões
do UV-A e UV-B. Essas características permitem que estes novos isômeros de BNadamantano sejam candidatos potenciais para o desenvolvimento de novos dispositivos
nano-optoeletrônicos. Além disso, propomos teoricamente um novo tipo de nanobelt
de carbono, que chamamos de Penta-belt (derivado da folha de penta-grafeno) com
fórmula molecular C36H12. Para referência e comparação, adicionamos um nanobelt de
carbono semelhante, C48H24, que foi sintetizado recentemente. Obtivemos, no âmbito
da DFT, resultados para diversas propriedades do Penta-belt, tais como propriedades
estruturais, eletrônicas, ópticas e termodinâmicas. Esses resultados indicaram que o
Penta-belt tem excelente estabilidade eletrônica comparável ao fulereno C60; se comporta como um semicondutor de gap pequeno (≈ 0, 40 eV); absorve a cor azul e emite
na cor laranja. Do ponto de vista termodinâmico, pode ser potencialmente sintetizado
e a dinâmica molecular quântica revelou que o Penta-belt mantém sua integridade
estrutural em temperatura muito elevada (em torno de 3100 K).
Resumo Ingles
In this work, we have systematically investigate the structural, electronic and optical
absorption properties of the boron nitride (BN) adamantane isomers (BxN10−x, with
x = 4, 5 or 6), using the DFT and TD-DFT methods. These isomers were constructed
by replacing carbon atoms of the adamantane molecule by boron and nitrogen atoms
and keeping all the isomers in closed-shell electronic configuration. The optimized
nanostructures indicate that these BN-adamantane isomers have good stability and the
current study indicates that these new isomers have excellent absorption in the UV-C
region, and moderate absorption in the UV-A and UV-B regions. These characteristics
allow this new BN-adamantane isomers to be a potential candidates for the development of new nano-optoelectronic devices. Furthermore, we theoretically propose a new
type of carbon nanobelt, which we call Penta-belt (derived from the penta-graphene
sheet) with molecular formula C36H12. For reference and comparison, we have added
a similar carbon nanobelt, C48H24, which was synthesized recently. We obtained, in
the scope of DFT, results for several properties of the Penta-belt, such as structural,
electronic, optical and thermodynamic properties. These results indicated that the
Penta-belt has excellent electronic stability comparable to fullerene C60; it behaves like
a small gap semiconductor (≈ 0.40 eV); absorbs blue color and emits orange color.
From a thermodynamic point of view, it can be potentially synthesized and quantum
molecular dynamics revealed that the Penta-belt maintains its structural integrity at
very high temperature (around 3100 K).
Unidade academica
Instituto de Física (IF)
Programa de Pos-Graduacao
Programa de Pós-Graduação em Física
Agencia financiadora
Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq); Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) e Fundação de Apoio à Pesquisa do Distrito Federal (FAP/DF).
Idioma
por
Tipo de documento
Tese
Formato
application/pdf
Direitos de acesso
Acesso Aberto
Termo de licenca
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Palavras-chave
Isômeros de adamantano||Nitreto de boro||Teoria do funcional da densidade (DFT)||Nanobelt||Penta-belt
