تأثیر هیدروژن در گاف انرژی نانوتیوب های نیمه هادی (زیگزاگ)

هیدروژن به عنوان یک سوخت پاک می تواند نقش مهمی در مصرف انرژی ایفا نماید. از طرفی ذخیره سازی و حمل و نقل هیدروژن از مشکلات اصلی استفاده از آن است که با کشف نانولوله های کربنی تا حدود زیادی این مشکل برطرف شده است در این پروژه ابتدا نانولوله های کربنی، به ویژه نانولوله های با قطر کوچک را مدل سازی کردیم و نشان دادیم چگونه انحناء لوله در خواص الکترونی نانولوله های کربنی تأثیر می گذارد. نتایج به دست آمده حاکی آز آن است که کاهش شعاع و در نتیجه افزایش انحناء در نانولوله های با قطر کوچکتر از 4 آنگستروم، موجب تغییر خواص الکترونی این نانولوله ها از نیمه هادی به فلزی می شود. سپس جذب هیدروژن در نانولوله های کربنی را در حالت های مختلف بررسی کردیم و نشان داده ایم که خواص ساختاری و الکترونی نانولوله های کربنی در حالت های مختلف جذب چگونه تغییر می کنند. در واقع جذب خارجی هیدروژن به صورت اتمی صورت می گیرد و موجب ایجاد گافی در حدود 1 ~ 3 ev در سطح فرمی ساختار نواری نانولوله ها می شود. در حالی که جذب داخلی هیدروژن بسته به نوع نانولوله به صورتی اتمی و یا مولکولی بوده که در این حالت جذب خواص الکترونی نانولوله نسبت به حالت قبل از جذب، حفظ می شود. محاسبات انجام شده با استفاده از بسته نرم افزاری quantum espresso می-باشد. این نرم افزار بر اساس تقریب نظریه تابعی چگالی و استفاده از روش شبه پتانسیل می باشد. در شبه پتانسیلی که در محاسبات برای اتم های کربن و هیدروژن مورد استفاده قرار دادیم تقریب چگالی موضعی در تولید آن استفاده شده است.