Adsorción de sulfuro de carbonilo sobre vacancias de nanotubos de carbono de pared simple dopados con Pt: Estudio DFT

A. GONZÁLEZ FÁ; P. JASEN; J. MARCHETTI; V. ORAZI; I. LÓPEZ CORRAL

Buenos Aires

Encuentro; NANO2019 - XIX Encuentro de Superficies y Materiales Nanoestructurados; 2019

NANO2019

El sulfuro de carbonilo es uno de los compuestos volátiles azufrados (VSC) másabundantes en la atmósfera. Si bien existen fuentes de emisión naturales, especialmente poractividad volcánica, genera una gran preocupación la contaminación antropológica, originadapor combustión de compuestos fósiles y en procesos de fumigación, entre otros. Este compuestopresenta serios riesgos para la salud humana, siendo irritante para la piel, ojos y pulmones,además de causar migrañas y trastornos gastrointestinales [1]. Con el fin de evaluar potenciales materiales sensibles aptos para su detección, se estudióla adsorción de sulfuro de carbonilo sobre nanotubos de carbono de pared simple (SWCNTs)de quiralidad (8,0), los cuales presentan propiedades eléctricas adecuadas para sensado [2].Asimismo, se introdujeron monovacancias sobre la superficie de los SWCNTs, con el objetode aumentar la sensibilidad respecto a este gas. El análisis se llevó a cabo por medio de la Teoríadel Funcional de la Densidad (DFT) aplicando el código Vienna Ab initio Simulation Package(VASP). Se incluyeron fuerzas de van der Waals a través del funcional vdW-DF, aplicadopreviamente para describir sistemas similares [3]. En una primera etapa se analizó la interacción del gas sobre la monovacancia delSWCNT, dando como resultado la ruptura de la molécula. En consecuencia, en un segundoestudio, se doparon las vacancias del nanotubo con átomos de platino. Se evaluaron nueveconfiguraciones de adsorción del sulfuro de carbonilo en mediaciones de la decoración. Comoresultado de la optimización geométrica, se obtuvieron cuatro geometrías finales, de las cualesdos de ellas resultaron ser las más favorables energéticamente, con un valor de energía deadsorción de 4,12 eV, siguiéndoles, en orden de estabilidad, configuraciones con 3,97 eV y2,89 eV. Se comprobó que, en todos los casos, la adsorción involucra al átomo de platino delnanotubo y a los átomos de azufre y carbono de la molécula, sin existir, en ninguna de lasgeometrías finales alcanzadas, interacción alguna entre el oxígeno y el SWCNT dopado. Por otra parte, el estudio de las Densidades de Estado (DOS) de estos sistemas mostró uncambio significativo en la energía de gap del nanotubo dopado al interactuar con el sulfuro decarbonilo, pasando de 0,496 eV a 0,643 eV (~30%). Por lo tanto, puede asumirse que laadsorción del gas afecta notoriamente la conductancia del material, variación que puedeutilizarse como señal analítica. Los resultados obtenidos sugieren que el material propuestopodría aplicarse en forma óptima a la adsorción y posterior detección de sulfuro de carbonilo.