Etude par simulation numérique des propriétés électroniques des nanotubes de carbone à faible diamètre (3,3) et (4,0)

Abstract

Notre travail se résume à l'étude des propriétés électroniques des nanotubes de carbone et de silicène à faible diamètre (3,3) et (4,0), en utilisant l'approche ab-initio à l'aide du code de calcul SIESTA. Dans un premier temps, nous avons donné un aperçu sur les nanotubes de carbone, en décrivant leurs structures, leurs propriétés et leurs potentielles applications. Dans un deuxième volet de ce mémoire, nous avons décrit l'approche ab-initio, où on a parlé de la DFT, et des di érentes approximations et méthodes de calcul qui ont permis la réalisation de notre travail. Nous avons essayer de décrire le code de calcul SIESTA, en décrivant les di érentes théories et approximations implémentées dans ce dernier. Après avoir généré et véri é la transférabilité des deux pseudo-potentiels (C et Si), et le choix de l'approximation LDA pour la fonctionnelle d'échange - corrélation, nous avons fait un calcul de structure de bande et de densité d'états de chaque nanotube. Les résultats obtenus ont révélé que sous l'e et de la courbure des parois des nanotubes, et du faible diamètre de ces derniers, les propriétés électroniques changent et la règle 3K est violée. Dans le cas du NTC armchair (3,3), nous avons trouvé qu'il est semi-métallique, mais pour les NTC's zigzag (4,0) et (5,0), qui devait être semi-conducteur (d'après la règle 3K), nos calculs ont révélé qu'ils sont métalliques. Après l'intérêt qu'on a porté sur les nanotubes de silicène (3,3) et (4,0), nous avons fait un calcul DFT - LDA pour la structure de bande et la densité d'états de chaque nanotube, nous avons trouvé qu'ils sont tous les deux métalliques. En réalisant ce modeste travail de recherche, nous avons remarqué que les nanotubes de carbonepossédant un faible diamètre (d<0.5 nm), manifestent des propriétés électroniques très importantes qui sont di érentes de celles prédites par la règle 3K sur les propriétés électroniques des NTC's. Comme perspectives, on peut essayer d'étudier d'autres propriétés (optiques, mécaniques et vibrationnelles) manifestées par ces nanotubes de carbone et de silicène, afin de pouvoir envisager d'éventuelles applications de ces derniers, mais aussi essayer de développer les diférentes méthodes de synthèse de ces nanotubes à faible diamètre, afin de pouvoir les produire en masse.