Viabilidade dos nanobelts inorgânicos : um estudo sobre suas propriedades eletrônicas, ópticas e termodinâmicas

Abstract

Nos últimos anos, as moléculas orgânicas conhecidas como nanobelts de carbono têm sido objeto de muita pesquisa. Recentemente, uma dessas moléculas - denominada de (12)ciclofenaceno - foi sintetizada. Esta síntese marcou um grande avanço em tecnologias de síntese uma vez que esta molécula vem sendo estudada desde os anos 50. Neste trabalho são propostas duas novas moléculas derivadas do (12)ciclofenaceno, as quais são denominadas nanobelt de carbeto de silício ou SiC-nanobelt (𝐶24𝑆𝑖24𝐻24) e nanobelt de nitreto de Boro ou BN-nanobelt (𝐵24𝑁24𝐻24). Com a finalidade de verificar a estabilidade e possíveis aplicações dessas moléculas, determinou-se as propriedades eletrônicas, ópticas e termodinâmicas do SiC- e BN-nanobelt. Essas propriedades foram calculadas usando o método DFT com os funcionais PWC e PBE, além do conjunto de base numérica com dupla polarização (DNP). Verificou-se através dos cálculos de estrutura eletrônica, que o BN-nanobelt é mais estável (−14, 11 Ha) que o SiC-nanobelt (−12, 21 Ha). Observouse também que o SiC-nanobelt apresenta uma característica de um semicondutor (GAP estimado em 2,13 eV) e o BN-nanobelt uma característica de isolante (GAP estimado em 4, 62 eV). As propriedades ópticas revelaram que o SiC-nanobelt absorve na região do visível, enquanto o BN-nanobelt absorve na região do ultravioleta. Do ponto de vista das propriedades termodinâmicas, observou-se através da energia livre de Gibbs que para uma temperatura acima de 718 K ocorre uma reação espontânea para o SiC-nanobelt. Além disso, cálculos de dinâmica quântica mostraram que ambos os nanobelts propostos são estáveis, do ponto de vista térmico, com as ligações do BN-nanobelt e SiC-nanobelt se rompendo a temperaturas de 3000 K e 2500 K, respectivamente. Embasado nos resultados obtidos para as propriedades eletrônicas, ópticas, termodinâmicas e dinâmicas é possível inferir que os novos nanobelts inorgânicos são sistemas estáveis (suas sínteses são viáveis) e os mesmos possuem potenciais aplicações tecnológicas.