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Title: Estabilidade de bobinas de nanotubo de carbono de paredes simples, duplas e triplas
Authors: Oliveira, Felipe Moreira de
Keywords: Nanoindutores;Nanotubos de carbono;Dinâmica molecular;Estabilidade;Nanoinductors;Carbon Nanotube;Molecular Dynamics;stability
Issue Date: 4-Dec-2020
Publisher: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Citation: OLIVEIRA, Felipe Moreira de. Estabilidade de bobinas de nanotubo de carbono de paredes simples, duplas e triplas. 2020. 44 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) - Curso de Bacharel em Física, Departamento de Física Teórica e Experimental, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2021.
Portuguese Abstract: Um dos objetivos da nanociência e nanotecnologia é o desenvolvimento de componentes eletrônicos em escala nanométrica, que possuam desempenho igual ou superior aos componentes macroscópicos. Com base nesta perspectiva, este trabalho tem o propósito de estudar a estabilidade de bobinas formadas por nanotubos de carbono com uma, duas ou três paredes, que, em tese, poderiam ser usadas como indutores em nanoescala. Utilizamos como método de simulação a dinâmica molecular através do pacote LAMMPS (Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator) e do campo de força CHARMM (Chemis- try at Harvard Macromolecular Mechanics). É conhecido na literatura que a energia de nanotubos de carbono de parede simples é menor na configuração enrolada do que na configuração reta. A partir dos resultados das simulações, constatamos que esse efeito também ocorre para nanotubos de carbono de paredes duplas e triplas, indicando que a configuração enrolada é estável. A fim de verificar se haveria enrolamento espontâneo, deixamos evoluir em uma simulação um nanotubo de carbono que inicialmente formava uma pequena fração de volta. Constatamos a não ocorrência deste enrolamento, em virtude da presença de atrito entre segmentos adjacentes. Determinamos também o comprimento de nanotubo mínimo que torna energeticamente viável a formação da primeira volta, mantendo fixo o diâmetro do nanotubo e o número de paredes. Concluímos que bobinas de nanotubo de carbono de paredes duplas e triplas também são estáveis, assim como as de paredes simples.
Abstract: One of the goals of nanoscience and nanotechnology is the development of nano-scale electronic components that have a performance equal to, or higher than, macroscopic components. Based on this perspective, this work has the objective of studying the stability of multi-walled carbon nanotube coils that, in theory, could be used as nano-scale inductors. In our simulations we used the molecular dynamics method, employing the CHARMM (Chemistry at Harvard Macromolecular Mechanics) force field as implemented in the LAMMPS (Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator) software package. It is known from the literature that the energy of a coiled single-walled carbon nanotube is smaller than that of a straight single-walled carbon nanotube. From the our results of the simulations, we found that this is also true for multi-walled carbon nano- tubes, indicating that the coiled configuration is stable. In order to verify if spontaneous self-coiling would occur, we simulated a coiled carbon nanotube with an initially small overlap length. We did not observe spontaneous self-coiling, due to the presence of friction between adjacent segments. We also determined the minimum length that makes the formation of the first turn energetically viable, by changing the nanotube length while ke- eping its diameter and number of walls constant. Our simulations show that multi-walled carbon nanotube coils are stable.
URI: http://monografias.ufrn.br/handle/123456789/11245
Other Identifiers: 2015023195
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