Cinética de formación de nanocintas de grafeno por apertura de nanotubos de carbono: un studio DFT

G.L. LUQUE, M.I. ROJAS, E.P.M. LEIVA

Encuentro; 5º Encuentro de Física y Químicas de Superficies; 2011

Las nanocintas de grafeno (NCG) son materiales muy prometedores para un gran rango de aplicaciones ya que presenta propiedades conductoras, catalíticas y biocompatibles únicas, lo que en su conjunto los hace muy atractivo como alternativa a los nanotubos de carbono. Una de las formas de obtención de este material es a partir de NTC. Kosynkin et al. [1] lograron la apertura longitudinal de NTC de pared múltiple empleando un tratamiento químico con una solución de permanganato de potasio en medio ácido para obtener nanocintas de grafeno. La apertura de nanotubos de carbono ofrece la posibilidad de producir NCG a gran escala controlando el ancho de estas, lo cual es de interés ya que sus propiedades varían con el tamaño. El procedimiento obtenido por estos autores permitió la obtención de NCG uniformes, angostos, semiconductores y metálicos con bordes presumiblemente zig-zag y solubles en solventes polares.El presente trabajo tiene como objetivo estudiar el mecanismo y la cinética de apertura de NTC para obtener NCG a partir de la metodología planteado por Kosynkin et al. [1], mediante cálculos DFT empleando el programa SIESTA [2]. Se trabajó con NTC tipo arm-chair de diferentes radios. Los NTC de mayor radio se aproximaron mediante láminas corrugadas de 64 átomos de carbono y condiciones periódicas de contorno. En la determinación de los mínimos locales, se empleó el algoritmo de Gradientes Conjugados (CG). Las barreras cinéticas y los caminos de mínima energía para la reacción de oxidación del NTC de la reacción de apertura se determinaron empleando el método de la banda elástica (NEB) [3]. La apertura involucra el fenómeno de adsorción del   y oxidación de la superficie generando la formación de una diona y un hueco, la cual depende del radio del NTC. Se observó que la energía de adsorción del permanganato aumenta al disminuir la curvatura del nanotubo, mientras que la energía de enlace de los grupos cetonas disminuye debido a un desfavorable cambio estructural que los acerca y aumenta la repulsión entre ellos. Referencias:[1] D. V. Kosynkin, A.L. Higginbotham, A. Sinitskii, J. R. Lomeda, A. Dimiev, B.K. Price, J.M. Tour, Nature 458 (2009) 872.[2] J. M. Soler, E. Artacho, J. D. Gale, A. García, J. Junquera, P. Ordejón, D. Sánchez-Portal, J. Phys.: Condens. Matter 14 (2002) 2745.[3] G. Henkelman, B.P. Uberuaga, H. Jonsson, J. Chem. Phys. 113 (2000) 9901.