Parametrización de las interacciones cobalto-carbono para el estudio computacional del crecimiento catalítico de nanotubos de carbono

Abstract

A través de estudios teóricos de mecánica cuántica basados en la teoría de los funcionales de densidad (DFT), se realizaron optimizaciones y cálculos de frecuencia de diferentes estructuras carbono Œ cobalto para determinar las energías y distancias de equilibrio de los enlaces C - Co, junto con su dependencia al número de coordinación. Los resultados fueron usados para ajustar los parámetros de la función de energía potencial modificada de Yamaguchi y Maruyama para interacciones carbono - metal (C - M). La función de energía potencial desarrollada permite realizar simulaciones de mecánica molecular clásica con formación y rompimiento de enlaces para estudiar el crecimiento catalítico de nanotubos de carbono sobre cobalto. Se desarrollaron pruebas preliminares con un grupo de átomos de 0.8 nm de diámetro (32 átomos) en un gas precursor (el cual suministra los átomos de carbono), donde se obtuvo el crecimiento exitoso de estructuras de nanotubos de carbono a partir de temperaturas superiores a los 1000 K. Las interacciones carbono - carbono son tratadas con el potencial de Brenner y las interacciones metal - metal con el potencial de Sutton - Chen. Los resultados reproducen ciertas observaciones experimentales obtenidas con microscopía de transmisión electrónica (TEM), evidenciando el uso potencial de estas simulaciones para obtener detalles y