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http://hdl.handle.net/1843/50020
Tipo: | Tese |
Título: | Efeitos de confinamento quântico em nanoestruturas quase unidimensionais de carbono investigados por espalhamento Raman ressonante |
Título(s) alternativo(s): | Quantum confinement effects on nearly one-dimensional carbon nanostructures investigated by resonant Raman scattering |
Autor(es): | Viviane Valquíria do Nascimento |
Primeiro Orientador: | Cristiano Fantini Leite |
Primeiro membro da banca : | Luiz Gustavo de Oliveira Lopes Cançado |
Segundo membro da banca: | Flávio Orlando Plentz Filho |
Terceiro membro da banca: | Luciano de Moura Guimarães |
Quarto membro da banca: | Pedro Paulo de Mello Venezuela |
Resumo: | Neste trabalho apresentamos um estudo dos efeitos de confinamento em dois tipos de estruturas quase unidimensionais: nanofitas de grafeno e cadeias de enxofre encapsuladas em nanotubos de carbono de parede única, através do espalhamento Raman ressonante. Utilizamos o espalhamento Raman ressonante para determinar as energias de transição ótica em nanofitas de grafeno com bordas tipo armchair, com largura de 7 e 9 átomos, denominadas 7AGNRs e 9AGNRs. Expostas ao ar e em temperatura ambiente as nanofitas se degradam sob a ação de laser, contudo sob atmosfera de nitrogênio a 80K, foi possível obter o perfil de excitação Raman (REP) para ambas nanofitas, utilizando-se diversas energias de excitação. A partir dos quais verificamos que as 7AGNRs apresentam transições óticas em 2,26 e 2,51 eV e as 9AGNRs em ≈1,4, 2,38 e ≈2,78 eV. As cadeias lineares de enxofre são instáveis em condições ambiente, no entanto podem ser sintetizadas a partir do vapor de enxofre dentro de nanotubos de carbono. O sistema híbrido resultante apresenta um sinal Raman muito intenso para as cadeias de enxofre, quando encapsuladas por nanotubos tipo HiPco. Além disso, as bandas atribuídas às cadeias encapsuladas exibem um comportamento ressonante para energias de excitação entre 1,91 e 2,81 eV. Com isso, elaboramos o perfil de excitação Raman para as cadeias de enxofre encapsuladas, a partir do qual identificamos energias de ressonância em 2,35 e 2,59 eV. Ao compararmos o REP para o sistema híbrido com o gráfico de Kataura, que relaciona as energias de transição como função do diâmetro e os modos de respiração radial observados nos espectros dos nanotubos de carbono, concluímos que o intenso sinal Raman observado se deve a uma interação bastante específica entre os modos vibracionais da cadeia de enxofre encapsulada e os nanotubos (8,5) na condição de confinamento. |
Abstract: | This work was focused on the study of confinement effects in optical properties of quasi-one dimensional structures: armchair graphene nanoribbons and sulfur chains encapsulated by single wall carbon nanotubes. We performed resonant Raman scattering experiments over 7 and 9 atoms wide armchair graphene nanoribbons, named 7AGNRs and 9AGNRs. Exposed to air, in room conditions, graphene nanoribbons quickly degraded under laser excitation. We found that under a nitrogen atmosphere at 80K, the degradation process slowed down, allowing us to obtain the Raman excitation profile (REP) for both samples. Thus we found that the 7AGNRs exhibit optical transition energies at 2.26 and 2.51 eV, and the 9AGNRs showed transitions energies at ≈1.4, 2.38 e ≈2.78 eV. The linear sulfur chains are unstable in room conditions. However they can be synthesized inside the carbon nanotubes by sulfur vapor. The resulting hybrid system shown a giant Raman signal for the sulfur chains encapsulated by HiPco carbon nanotubes. Furthermore, the Raman modes assigned to the encapsulated chains exhibit a resonant behavior for excitation energies between 1.91 and 2.81 eV. Thereby, in this work we have obtained the Raman excitation profile for the sulfur chains encapsulated by HiPco single walled carbon nanotubes, which showed resonance energies at 2.35 and 2.59 eV. From Kataura plot information about transition energies related to the nanotubes diameters and the radial breathing modes observed in the sample, we concluded that the giant Raman signal is due to a specific interaction between the nanotubes (8,5) and the vibrational modes of the sulfur chain in this confined environment. |
Assunto: | Espectroscopia de Raman Nanoestruturas de carbono Nanofitas de grafeno Nanotubos de carbono |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Editor: | Universidade Federal de Minas Gerais |
Sigla da Instituição: | UFMG |
Departamento: | ICX - DEPARTAMENTO DE FÍSICA |
Curso: | Programa de Pós-Graduação em Física |
Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
URI: | http://hdl.handle.net/1843/50020 |
Data do documento: | 28-Jul-2022 |
Aparece nas coleções: | Teses de Doutorado |
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