Estudo do espectro vibracional de nanotubos de carbono por simulação de dinâmica molecular.

Abstract

Neste trabalho realizamos simulações de Dinâmica Molecular para estudar o espectro vibracional dos nanotubos de carbono de parede simples. Foram utilizados dois potenciais empíricos: AIREBO e ReaxFF. Revisamos a literatura sobre as propriedades espectrais e vibracionais de nanotubos de carbono, bem como aplicações de espectroscopia Raman. Além disso, apresentamos as principais características da técnica de simulação computacional e dos potenciais empíricos utilizados. Finalmente, mostramos os resultados obtidos nas simulações empregando diferentes condições de adsorção de átomos de hidrogênio aos nanotubos. Através das simulações verificamos que se mais de 104 átomos de hidrogênio forem absorvidos nos nanotubos, essas estruturas tornam-se mecanicamente instáveis à temperatura de 300 K. No entanto, a 100 K, os tubos são estáveis, mesmo que totalmente cobertos com átomos de hidrogênio. Os espectros vibracionais dos nanotubos foram estudados por meio da investigação da banda-G. Os resultados obtidos com AIREBO, em comparação com ReaxFF, são significativamente diferentes. Embora os resultados obtidos com AIREBO não mostrem nenhuma separação dos modos de vibração óptica transversais horizontais e verticais, o método utilizando ReaxFF foi capaz de detectar tal efeito. Além disso, as simulações indicaram que a absorção de hidrogênios nas laterais dos nanotubos de carbono causa deformações estruturais.