Espectroscopia Raman ressonante em nanotubos de carbono funcionalizados. / Resonant Raman Spectroscopy in carbon nanotubes functionalized

AUTOR(ES)

Gilberto Dantas Saraiva

FONTE

IBICT - Instituto Brasileiro de Informação em Ciência e Tecnologia

DATA DE PUBLICAÇÃO

24/06/2008

RESUMO

Esta tese consiste no estudo do processo de sÃntese e funcionalizaÃÃo de nanotubos de carbono. A sÃntese dos nanotubos de carbono foi realizada usando a tÃcnica de deposiÃÃo quÃmica a partir da fase vapor (CVD). Foram sintetizados Nanotubos de parede simples (SWNTs) e mÃltipas (MWNTs) . A diferenÃa bÃsica das metodologias usadas para preparar as amostras foi o uso de diferentes catalisadores expostos ao gÃs hidrogÃnio por diferentes intervalos de tempo. As amostras obtidas foram caracterizadas por espectroscopia Raman ressonante e anÃlise tÃrmica. Os resultados de anÃlise tÃrmica mostraram que as amostras sintetizadas apresentam uma excelente estabilidade tÃrmica, quando comparada com algumas amostras disponÃveis no mercado. Foram estudados trÃs diferentes sistemas em relaÃÃo ao processo de funcionalizaÃÃo de nanotubos de carbono. No primeiro sistema, investigamos o efeito da irradiaÃÃo de Ãons de silÃcio (Si+) e carbono (C+) nas propriedades eletrÃnicas e estruturais dos nanotubos de parede dupla (DWNTs). A implantaÃÃo foi realizada à temperatura ambiente com concentraÃÃes de Ãons que variam de 1 a 100 x (1013 Ãons/cm2); e a espectroscopia Raman ressonante foi a principal tÃcnica utilizada para estudar os efeitos da implantaÃÃo. Os efeitos da implantaÃÃo dos Ãons de Si+ na estrutura dos nanotubos sÃo mais fortes do que os Ãons de C+ o que à atrÃbuido ao maior raio iÃnico do Si+. A razÃo das intensidades das bandas D e G foi usada para investigar a concentraÃÃo de Ãons para a qual o sistema perde a caracterÃstica sp2, deixando o sistema muito desordenado e com grande concentraÃÃes de ligaÃÃes sp3. Observamos que o aumento da dosagem de Ãons aumenta a intensidade da banda D e os modos radiais de respiraÃÃo dos nanotubos semicondutores (tubo externo) e metÃlicos (tubo externos) desaparecem primeiramente do que os tubos internos. Para altas dosagens de implantaÃÃo de Ãons de silÃcio ou carbono observamos que os nanotubos sÃo completamente deformados e os espectros Raman apresentam aspectos de grafite altamente desordenados. No segundo sistema estudado, investigamos os efeitos da dopagem da molÃcula de H2SO4 nos SWNTs e DWNTs com distribuiÃÃo de diÃmetros dos SWNTs similar aos tubos internos dos DWNTs. A comparaÃÃo destes dois sistemas permitiu ter um maior conhecimento dos efeitos da molÃcula H2SO4 nos sistemas DWNTs como tambÃm estabelecer diferenÃas entre a dopagem por intercalaÃÃo nos feixes de SWNTs e DWNTs. A dopagem com H2SO4 torna o perfil Breit-Wigner-Fano (BWF) dos nanotubos metÃlicos nos sistemas SWNTs menos acentuado e a freqÃÃncia da banda G aumenta indicando que uma transferÃncia de carga ocorre dos nanotubos para as molÃculas de H2SO4. O efeito nos DWNTs à o oposto ao que foi evidenciado para os SWNTs, mostrando que a interaÃÃo entre os tubos internos e externos no sistema DWNTs parece afetar mais fortemente as transiÃÃes eletrÃnicas dos tubos internos do que as transiÃÃes dos tubos externos. No terceiro sistema estudado, caracterizamos de maneira detalhada um novo sistema hÃbrido baseado em nanotubos de carbono que consiste de um cabo coaxial com carbono no interior e uma casca de selÃnio como tubo exterior. Demonstramos que o composto Butil-LÃtio promove a interaÃÃo entre os nanotubos de carbono e a casca de selÃnio levando a formaÃÃo destes nanocabos. O espectro Raman dos SWNTs da amostra resÃduo e selÃnio-nanotubos sugere que os nanocabos de selÃnio carbono interagem mais fortemente com os nanotubos semicondutores do que com os nanotubos metÃlicos. Estimamos que a quÃmica do selÃnio permitirà sintetizar nanocabos de selÃnio-carbono decorados com outros compostos funcionais tais como CdSe, ZnSe entre outros.

ASSUNTO(S)

swnts e dwnts fisica da materia condensada sÃntese e caracterizaÃÃo implantaÃÃo iÃnica dopagem nanocabos de selÃnio-carbono swnts e dwnts synthesis e caracterization ion mplantation doping nanocables of selenium-carbon

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