Estudio DFT de aglomerados de Rh en grafeno y SWCNT con vacancia

AMBRUSI, RUBÉN E.; C. R. LUNA; M.G. SANDOVAL; P. BECHTHOLD; M.E. PRONSATO; A. JUAN

SAn Luis

Workshop; II Workshop física SL2017; 2017

En los últimos años la comunidad científica ha demostrado que la incorporación de vacancias y/o metales transición (MT) 3d a sistemas como grafeno, nanotubos y fulerenos mejoran la adsorción de gases, contacto eléctrico, y propiedades magnéticas. Existe evidencia experimental que demuestra que los MT tienen la propiedad de aglomerarse sobre nanotubos de carbono (SWCNT), este hecho se atribuye a su alta energía cohesiva. En este trabajo se estudia la adsorción de pequeños "cluster" de rodio, Rhn (n=1-4), en SWCNT (8,0) con una vacancia simple de carbono. A modo comparativo se estudia la adsorción de monómeros de Rh sobre grafeno con vacancia. Los resultados fueron obtenidos a partir cálculos basados en la teoría del funcional de la densidad implementada por el paquete VASP. De los cálculos obtenidos se encontró que tanto en SWCNT, como en grafeno, la incorporación de una vacancia simple no induce momento magnético. Cuando un átomo de Rh se adsorbe sobre el nanotubo aparece un momento magnético de 1 µB, sin embargo esto no sucede en grafeno. El magnetismo proviene de los electrones d del átomo de Rh. Un átomo simple de Rh se localiza en el centro de la vacancia, tanto en SWCNT (8,0) como en grafeno. Al comparar la energía de enlace de Rh sobre los adsorbatos, con y sin defectos, se nota que la presencia de una vacancia mejora considerablemente la adsorción del metal en un 187 % (SWCNT) y 327 % (grafeno). En el caso de adsorción de "clusters" de pequeño tamaño, Rhn (n=1-4), se observó que la geometría de éste y los enlaces C-C y Rh-Rh prácticamente no se modifican después de la adsorción. Además, en todos los casos se induce un momento magnético, independientemente del tamaño del "cluster", el cual varía entre 1 µB y 2.1 µB. Desde el análisis de las curvas de densidad de estados se encontró que tanto para un átomo simple de Rh como Rh2 el sistema metal-nanotubo, tiene un comportamiento semi-metálico; mientras que en el caso de Rh3 y Rh4 el comportamiento es metálico. Estos cambios inducidos implicaría diferentes aplicaciones de Rhn-SWCNT, como por ejemplo: espintrónica, material de contacto eléctrico, almacenamiento de hidrógeno y sensor de gases.