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Title: Transporte térmico em nanofitas de grafeno-nitreto de boro
Authors: Félix, Isaac de Macêdo
Keywords: Dinâmica molecular de não-equilíbrio;Super-redes BNC;Transporte térmico de fônons;Materiais termoelétricos
Issue Date: 29-Mar-2016
Citation: FÉLIX, Isaac de Macêdo. Transporte térmico em nanofitas de grafeno-nitreto de boro. 2016. 116f. Dissertação (Mestrado em Física) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2016.
Portuguese Abstract: A capacidade de manipular propriedades térmicas de super-redes pode ajudar na descoberta de materiais mais promissores para aplicações na nanotecnologia. Por meio de simulações de dinâmica molecular de não-equilíbrio, investigamos o transporte térmico em nanofitas BNC, revezando periodicamente quantidades equivalentes de grafeno e nitreto de boro ao longo do seu comprimento, nomeando de período de rede o tamanho de cada par de domínio (grafeno-nitreto de boro). Este trabalho revela que a condutividade térmica nessa super-rede varia não-monotonicamente com o períodos de rede, podendo dessa forma ser controlada de acordo com os domínios de grafeno e nitreto de boro. Isso possibilita identificar o período de rede que fornece a menor condução de calor nessa super-rede. Nesse sentido, para nanofitas com período de rede de 3,43 nm, registramos uma condutividade térmica de ~ 89 W/m·K. Este valor é muito menor do que o encontrado para grafeno e nitreto de boro isolados. O transporte térmico em nanofitas BNC é dominado por vibrações na sua rede cristalina (fônons). Associamos o comportamento não-monotônico da condutividade térmica dessa super-rede com o transporte térmico de fônons coerentes e incoerentes. Por meio da densidade de estados vibracionais (VDOS) e da dispersão de fônons, analisamos seu espectro vibracional.
Abstract: The ability to manipulate thermal properties of superlattices can help in finding the most promising materials for applications in nanotechnology. Through nonequilibrium molecular dynamics simulations, we investigate the thermal transport in graphene-boron nitride nanoribbons (BNC nanoribbons), alternating periodically equivalent amounts of graphene and boron nitride along its length, by naming the size of each domain pair (graphene-boron nitride) a lattice period. This work shows that the thermal conductivity in BNC nanoribbons varies non-monotonically for different lattice periods, which can thus be controlled according to the domains of graphene and boron nitride. This allows the identification of a lattice period that provides the lowest heat conduction in these superlattices. Accordingly, for nanoribbons with lattice period 3; 43 nm, we find a thermal conductivity of 89 W=m K. This value is much lower than the value found for both graphene and boron nitride isolated. The thermal transport in BNC nanoribbons is dominated by vibrations in their crystal lattice (phonons). We associate this non-monotonic behavior of the thermal conductivity of this super-lattice with the thermal transport of coherent and incoherent phonons. Through the density of vibrational states (VDOS) and phonon dispersion we analyze its vibrational spectrum.
URI: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/21498
Appears in Collections:PPGFIS - Mestrado em Física

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