Structural and electronical study of encapsulated fullerenes and diamondoids in carbon nanotubes

Orientador: Douglas Soares GalvãoTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb WataghinResumo: Este trabalho apresenta o estudo teórico de nano-estruturas de carbono de interesse em nanociência. Ele envolve o estudo estrutural, eletrônico e mecânico de estruturas híbridas que são o resultado do encapsulamento de moléculas de carbono (em nosso caso: fulerenos e diamondóides) inseridas em nanotubos de carbono. Utilizando métodos clássicos de Dinâmica Molecular fizemos um estudo do ordenamento molecular dos fulerenos de simetria esférica como o C 60, fulerenos assimétricos C 70 e C78 e diamondóides. Para observar à dependência da ordenação molecular na simetria cilíndrica com o tamanho do nanotubo de carbono e simetria molecular da molécula inserida. Com simulações de dinâmica molecular investigamos as mudanças das propriedades mecânicas de nanotubos de carbono quando são preenchidos com moléculas de C60 e diamondoides. Previmos as mudanças no material e características promissoras das estruturas híbridas. Aplicamos o método Tight-binding baseado na teoria do funcional da densidade para determinar as propriedades eletrônicas dos novos híbridos Fulerenos@nanotubo de carbono. Previmos mudanças nas propriedades e potenciais aplicações em nanotecnologiaAbstract: This work presents a theoretical study of carbon nanostructures with great interest in nanoscience world. It is about the structural, electronic and mechanical study of hybrid structures that result from encapsulation of carbon molecules (fullerenes and diamondoids) introduced inside carbon nanotubes. Using classical methods of molecular dynamics we performed a study of molecular ordering of fullerenes with spherical geometry, C60, asymmetric fullerenes C70 and C78 and diamondoids. We observed dependence of the molecular ordering on cylindrical geometry with the carbon nanotube size and the geometry of the inserted molecule. Through molecular dynamics simulations, we investigated the change on mechanical properties of carbon nanotubes when filled with C60 molecules and diamondoids. We also predict changes on the material and promising characteristics of hybrid structures. We applied the Tight-binding method based on the theory of density functional to determine the electronic properties of the new hybrid fullerenes@carbon nanotube. We predict interesting properties and powerful applications on nanotechnologyDoutoradoFísica da Matéria CondensadaDoutor em Ciência