Estudio DFT del Efecto de la Curvatura en la apertura Longitudinal de Nanotubos de carbono

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

La Falda-Córdoba

Encuentro; XII Encuentro "Superficies y Materiales Nanoestructurados 2012"; 2012

Las nanocintas de grafeno (NCG) son materiales prometedores para una amplia variedad de aplicaciones debido a sus propiedades. Una forma de obtener este material es a partir de la apertura longitudinal de nanotubos de carbono (NTC) por tratamiento con permanganato en medio ácido según lo propuesto por Kosynkin y colaboradores [1]. Esta metodología permite obtener NCG de ancho controlado y bordes zig-zag a gran escala. Debido a la importancia tecnológica de conocer como ocurre la apertura de los NTC, se estudió mediante cálculos de Teoría del Densidad Funcional (DFT) empleando el código SIESTA [2] la reacción de oxidación de los NTC con permanganato de potasio, considerando diferentes radios de curvatura. Se empleó un conjunto de NTC tipo arm-chair de diferente radio y láminas corrugadas que permiten emular la curvatura de los NTCs de radios grandes, esta aproximación reduce el costo computacional y permite el estudio de un amplio rango de radios de curvatura con sólo 80 átomos de carbono. Las configuraciones de mínima energía se obtuvieron mediante el algoritmo de gradientes conjugados (GC) y las cargas sobre los átomos se evaluaron mediante de análisis de Mulliken. La energía de adsorción del permanganato de potasio incrementa linealmente con la recíproca del  radio de curvatura al cuadrado. La curvatura favorece la termodinámica de la reacción hasta que para un cierto radio crítico la reacción se vuelve espontánea, formando la diona y un defecto hueco sobre la superficie del NTC. Luego del primer defecto hueco, la oxidación se hace espontánea y los siguientes permanganatos continúan el corte longitudinal del NTC debido a que esta dirección está favorecida energéticamente.         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.