بررسی اصول اولیه تأثیر آرایش‌دهی نانولوله‌کربنی با اتم‌ نیکل در خواص حسگری آن در معرض گاز متان

نوع مقاله: ویژه نامه

نویسندگان

هیئت علمی

چکیده

در مقاله حاضر، با استفاده از نظریه تابعی چگالی به بررسی اصول اولیه تأثیر آرایش‌دهی نانولوله‌کربنی (0و8) توسط اتم نیکل بر خواص حسگری آن در معرض مولکول متان پرداخته شده است. ابتدا تأثیر جذب متان بر نانولوله‌های خالص بررسی شده و نشان داده شده است که در غیاب نیکل، این نانولوله‌ها حسگر ضعیفی با انرژی جذب بسیار کم برای گاز متان هستند. سپس به بررسی جذب مولکول متان بر نانولوله‌کربنی (0و8) آرایش یافته با اتم‌های نیکل پرداخته شده و نشان داده شده است که آرایش‌دهی نانولوله‌کربنی (0و8) توسط اتم نیکل موجب افزایش انرژی جذب مولکول متان بر روی آن می‌شود. همچنین ساختار الکترونی نانولوله‌کربنی (0و8) آراسته با اتم نیکل بر خلاف نانولوله‌کربنی خالص در اثر جذب مولکول متان دستخوش تغییرات زیادی می‌شود. این تغییرات شامل افزایش گاف انرژی و چگالی حالات الکترونی در لبه نوار ظرفیت است که نشان دهنده امکان استفاده از این ساختار به عنوان حسگر گاز متان است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

A first-principles study on the role of Ni-decoration in methane sensing properties of carbon nanotubes

نویسندگان [English]

  • Zahra Karami Horastani
  • Rosa Safaiee
  • S. J. Hashemifar
چکیده [English]

The present article is devoted to first-principles investigation of methane-sensing properties of (8, 0) carbon nanotube decorated with nickel atom using density functional theory. As we shall show the pure (8, 0) carbon nanotube is a weak methane sensor with very low adsorption energy whereas nickel decoration increases methane adsorption energy in this system and significantly affects its electronic structure. Our results also show that nickel decoration of (8, 0) carbon nanotube enhances the band gap energy as well as density of states near the valance band, indicating the feasibility of nickel-decorated (8, 0) carbon nanotube as a methane gas sensor.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Methane Gas Sensor
  • Carbon nanotubes
  • Nickel
  • Density functional theory