Propriedades eletrônicas e estruturais de nanotubos de carbono

Nesta tese, empregamos cálculos de primeiros princípios para investigar duas questões relacionadas com propriedades estruturais e eletrônicas de nanotubos de carbono. Na primeira delas, estudamos a influência de deformações mecânicas nas pripriedades eletrônicas dos nanotubos. Especificamente, procuramos responder à pergunta "de que maneira a estrutura eletrônica de um nanotubo é alterada quando ele é dobrado?" Mostramos que a região mais tensionada do tubo deformado comporta-se como um ponto quântico. Esta região pode ser pensada como um defeito que introduz estados no gap do tubo original. Mostramos que uma outra abordagem possível é encarar o sistema como uma junção semicondutor/metal/semicondutor. Neste caso, a acentuada curvatura da dobra produz efeitos de hibridização que lhe conferem um carácter metálico. O sistema estudado mostrou-se interessante também do ponto de vista estrutural, pois átomos de carbono com número de coordenação 4 apareceram na região da dobra. A obtenção de um ponto quântico com um sistema composto de um único elemento químico pela aplicação apenas de uma força mecânica constitui um dos aspectos mais interessantes deste trabalho.O segundo trabalho refere-se ao processo de oxidação de nanotubos de carbono. A oxidação é o processo que leva à abertura dos tubos para seu posterior preenchimento com outros compostos. Levantamos duas questões: "por que a oxidação ocorre preferencialmente nas extremidades do tubo?" e "como e por que os tubos se mantém abertos após a oxidação?" Mostramos que a liberação da energia elástica acumulada nas pontas dos tubos têm um papel fundamental no processo de oxidação. Mostramos, ainda, que um anel de átomos de oxigênio pode estabilizar a extremidade aberta de um nanotubo de parede única, e que existe uma alta barreira de energia evitando o seu fechamento por sublimação de moléculas de CO2