PARÁMETROS DE REACTIVIDAD DEL GRAFENO NEGRO VS. GRAFENO BLANCO DE DIMENSIONES DE 1,0 NM2: ESTUDIO QUÍMICO CUÁNTICO COMPUTACIONAL

Abstract

Se investigaron los parámetros de reactividad del grafeno extendido (grafeno negro con simetría D2h) y el nitruro de boro (h-BN) (grafeno blanco con simetría C2v), ambos con dimensiones de 1.0 nm2, usando la teoría del funcional de la densidad (DFT) combinada con la metodología HCTH/GGA/DNP. Para la estabilidad estructural se consideró el criterio de obtención de autovalores positivos de la matriz hessiana. Para obtener los parámetros de reactividad (potencial químico, dureza química, gap e índice electrofílico) se consideraron los orbitales moleculares HOMO y LUMO; además, se reportan la densidad de estados molecular (DOS) y las propiedades eléctricas y electrónicas. Los resultados indican que el grafeno blanco es mucho más estable, pero más reactivo que el grafeno negro, debido a los valores obtenidos para la dureza química (1,157 eV y 0,329 eV, respectivamente), el potencial químico (2,39 eV y 3,85 eV, respectivamente) y el gap (2,313 eV y 0,657 eV respectivamente). Los valores del índice electrofílico indican que el grafeno negro podría adsorber sobre su superficie alguna molécula prefiriendo el proceso de fisisorción (ε=0,0 eV), mientras que al grafeno blanco podría tener preferencia por la quimisorción dado que se observan valores diferentes de cero (ε=0,28 eV).

Se investigaron los parámetros de reactividad del grafeno extendido (grafeno negro con simetría D2h) y el nitruro de boro (h-BN) (grafeno blanco con simetría C2v), ambos con dimensiones de 1.0 nm2, usando la teoría del funcional de la densidad (DFT) combinada con la metodología HCTH/GGA/DNP. Para la estabilidad estructural se consideró el criterio de obtención de autovalores positivos de la matriz hessiana. Para obtener los parámetros de reactividad (potencial químico, dureza química, gap e índice electrofílico) se consideraron los orbitales moleculares HOMO y LUMO; además, se reportan la densidad de estados molecular (DOS) y las propiedades eléctricas y electrónicas. Los resultados indican que el grafeno blanco es mucho más estable, pero más reactivo que el grafeno negro, debido a los valores obtenidos para la dureza química (1,157 eV y 0,329 eV, respectivamente), el potencial químico (2,39 eV y 3,85 eV, respectivamente) y el gap (2,313 eV y 0,657 eV respectivamente). Los valores del índice electrofílico indican que el grafeno negro podría adsorber sobre su superficie alguna molécula prefiriendo el proceso de fisisorción (ε=0,0 eV), mientras que al grafeno blanco podría tener preferencia por la quimisorción dado que se observan valores diferentes de cero (ε=0,28 eV).