Resultados para o sistema perfeito e a hatado

Como se omportam as propriedades dis utidas anteriormente agora que um o mais

grossoestánointeriordoCNT?Aindahaveráumaestrutura autoa hatada orrespondente

a interna

4s → 3d

agora quemais átomos podem ontribuir para a transferên ia de arga entreosorbitais? E,porm,qualseráo omportamentodomomentomagnéti odosistema

emfunção de

η

? As respostas para esses questionamentosserão mostradas a seguir.

Propriedades estruturais

Como men ionado antes, a diferença per entual entre o parâmetro de rede do o de

8 átomos de Ni e o CNT vazio é de menos de 10%. O sistema Ni

8

CNT(9,0) possui um

parâmetroderedede

4,42

Å,mostrandoqueooen urta umpou oeoCNTseesti apara queosdoissistemasquema omodadosemumparâmetroderedeintermediário. Asseções

retas das estruturas sem a hatamento e de uma a hatada om

η = 0,22

Å são mostradas na gura 3.12. Nessa gura podemos ver laramente que não há espaço dentro do CNT

para que o o sofra um deslo amento nem no aso sem deformação (gura 3.12(a)) nem

no aso omomaiora hatamentoapli ado(gura3.12(b)), omodis utidoanteriormente.

Oo manteve-se alinhado om o eixo doCNT emanteve sua formaidênti a ao aso livre

para todos os asos a hatadosinvestigados.

(a)

η

= 0,00

(b)

η= 0,22

Figura 3.12: Estruturas relaxadas para Ni

8

CNT(9,0) (a) sem a hatamento e (b) om

η = 0,22

de a hatamento.

Parades obrirummínimolo aldeenergiaàmedidaqueoníveldea hatamento res ia,

obtidasnos ál ulos tomando omoreferên ia oosem a hatamentopara ada valorde

η

investigadopodem ser vistas nagura 3.13.

Figura 3.13: Energia para Ni

8

CNT(9,0) em função do a hatamento. O grá o menor omparaasin linaçõesdasenergiasparaonanotubopreen hidoevazio omoa hatamento.

Nota-se perfeitamente que não há nenhum mínimo lo al de energia para os valores

de

η

investigados. Além disso, omparando om o omportamento do CNT vazio, (linha tra ejadadográ omenordagura3.13)vemosqueopreen himentodoCNT(9,0)otorna

mais resistente àforça radial.

Propriedades eletrni as

Comoodeníquelemumambientebastanteapertadojáno asosema hatamento,éde

seesperar queatransferên ia de arga tenhaum omportamentosemelhanteaomostrado

na gura 3.7 quando

η > 0,28

, ou seja, em situações onde o a hatamento é onsiderável e os átomos de Ni e C estão bem próximosentre si. De fato, é o que o orre, já que para

a hatamento, omo pode ser visto nagura 3.14.

Figura 3.14: Carga transferida do o de Ni para o nanotubo (9,0) em função do a hata-

mento.

Novamente esse omportamento da arga transferida do o para o CNT pode ser ex-

pli ado através da variação popula ional dos orbitais de valên ia do níquel, mostrada na

gura 3.15. A dependên ia da quantidade de elétrons nos orbitais

3d

apresenta algumas utuações no intervalo de

η

analisado, mas a tendên ia geral é de sempre res er om o aumento de

η

. Já a população em

4s

mostra uma urva om um mínimo em

η = 0,12

, valorbemabaixo doponto orrespondente na urva para osistema Ni

2

CNT(8,0).

A variação máxima da transferên ia de arga e das populações eletrni as para o sis-

tema Ni

8

CNT(9,0) foram bem inferiores quando omparados om os valores orrespon-

dentes para o o unidimensionalen apsulado pelo CNT(8,0). De a ordo om os ál ulos

realizados, a razão entre a quantidade de arga transferida no sistema Ni

2

CNT(8,0) e

Ni

8

CNT(9,0)porátomodeníquel éde

7,7

. Asdis repân ias amaindamaioresquando se al ula a mesma razão para as populações eletrni as em

3d

e

4s

, sendo que as razões

Figura 3.15: População eletrni a dos orbitais

3d

e

4s

para o sistema Ni

8

CNT(9,0) em função doa hatamento.

 aramem

21,0

e

10,0

,respe tivamente.

Esses resultados mostram que o o de 8 átomos manteve o mesmo aráter eletrni o

apresentadopelo asosimplesdoounidimensional,porémemuma proporçãobemmenor

apesar da quantidade de átomosde níquel ter aumentado.

Propriedades magnéti as

No estudo da adeia monoatmi a, vimos uma transição para momento magnéti o

nulo om o a hatamento. Ela o orria, porém, para uma onguração ini ial que não

orrespondiaaomínimode energia. Nomínimo,omomentomagnéti ojá era nulodesde o

iní io dopro esso. No presente aso a fenomenologiaé mais interessante pois atransição,

de fato, o orre, omo mostraremosa seguir.

Comparando-se o momento magnéti o do o livre om sua versão en apsulada pelo

CNT(9,0)perfeito, háuma redução signi ativadovalorde

µ

,passando de

6,78 µ

B

(livre)

para

3,40 µ

B

(en apsulado), ou seja, o o en apsulado tem um momento magnéti o 50%

omo pode ser a ompanhado pela gura 3.16, onde podemos ver que para

η > 0,19

o momento magnéti o é nuloe ontinuaassim até o limite de

η

investigado. Porém para se hegar a esse nível de a hatamento teríamos que ven er uma barreira de energia de mais

de 2eV, além do fatoda estrutura obtidanão ser estável.

Figura 3.16: Dependên ia dos momentos magnéti os om o a hatamento para o sistema

Ni

8

CNT(9,0).

A ontribuiçãopara aformação domomento magnéti o dosistema emtodos osníveis

de a hatamento investigados vem quase que totalmentedo desemparelhamentoeletrni o

dos elétrons

3d

do ode níquel.

Esses resultados mostram que o o mais grosso omporta-se de maneira muito seme-

lhanteaoounidimensionalnopontodevistaeletrni oemagnéti oquandoen apsulados.

Estruturalmente não foi possível en ontrar uma geometria que fosse um mínimo lo al de

energiapor ausadopou oespaçodentrodoCNT.Sendoassim,semantivermosomodelo

paraooeaumentarmosodiâmetrodoCNT, teríamososmesmosresultadosobtidospara

et. al. a er a doen apsulamentode os de molibdênio [30℄.

No documento Estudo por primeiros princípios de nanofios e aglomerados metálicos encapsulados de nanotubos de carbono (páginas 81-87)