Estudio comparativo de los efectos del funcional de correlación-intercambio sobre las propiedades estructurales y electrónicas del Rutilo

Se presenta un estudio comparativo, basado en la teoría de la densidad funcional, de la influencia que tienen las diferentes aproximaciones de la función de correlación de intercambio en las propiedades estructurales y electrónicas del dióxido de titanio en la fase rutilo. En este trabajo, el método...

Full description

Autores:
Bolívar Marín, Yovanny
Tipo de recurso:
Trabajo de grado de pregrado
Fecha de publicación:
2020
Institución:
Universidad de Córdoba
Repositorio:
Repositorio Institucional Unicórdoba
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:repositorio.unicordoba.edu.co:ucordoba/2619
Acceso en línea:
https://repositorio.unicordoba.edu.co/handle/ucordoba/2619
Palabra clave:
Rutilo
Dióxido de titanio
Funcional
Rutile
Titanium dioxide
Functional
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description Se presenta un estudio comparativo, basado en la teoría de la densidad funcional, de la influencia que tienen las diferentes aproximaciones de la función de correlación de intercambio en las propiedades estructurales y electrónicas del dióxido de titanio en la fase rutilo. En este trabajo, el método de ondas planas y pseudopotenciales, tal como se implementa en el paquete Quantum Espresso se utilizó. Las aproximaciones a la correlación de intercambio funcional que se consideraron son la aproximación de densidad local, la aproximación de gradiente generalizada en forma de Perdew-Burke-Ernzerhof, Perdew-Burke-Ernzerhof for solids y Perdew-Wang 91. Para cada caso, los efectos debidos a la inclusión de spin (polarización de spin) y la corrección de Hubbard (U = 4.2 eV para Ti) también se estudiaron.
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[2] E. Araujo-Lopez, L. Alcalá Varilla, N. Seriani, J. A. Montoya, TiO2 anatase’s bulk and (001) surface, structural and electronic properties: A DFT study on the importance of Hubbard and van der Waals contributions, Surface Science 653 (2016) 187–196.
[3] T. S. Bjorheim, A. Kuwabara, C. E. Mohn, T. Norby, Defects at the (1 1 0) surface of rutile TiO2 from ab initio calculations, international journal of hydrogen energy 37 (2012) 8110-8117.
[4] B. J. Morgan, G. W. Watson, A DFT + U description of oxygen vacancies at the TiO2 rutile (1 1 0) surface, Surface Science 601 (2007) 5034–5041.
[5] I. A. Gonzáles Ramires, L. A. Alcalá Varilla, and J. A. Montoya, A DFT study about the effects of exchange- correlation functional on the structural and electronic properties of Anatase, Journal of Physics: Conf. Series 1219 (2019) 012019.
[6] L. Chiodo, M. Salazar, A. H. Romero, S. Laricchia,F. D. Sala, and A. Rubio, Structure, electronic, and optical properties of TiO2 atomic clusters: An ab initio study, the journal of chemical physics 135, 244704 (2011).
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Para cada caso, los efectos debidos a la inclusión de spin (polarización de spin) y la corrección de Hubbard (U = 4.2 eV para Ti) también se estudiaron.2. ESTADO ACTUAL ………………………........................................................................... 23. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ………………….................................................. 54. JUSTIFICACIÓN ………………………….......................................................................... 65. OBJETIVOS …………………………………........................................................................ 75.1. OBJETIVO GENERAL .………………………................................................................ 75.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS ………………….............................................................. 76. MARCO TEÓRICO ………………………………………………............................................. 86.1. DIÓXIDO DE TITANIO .……………………................................................................ 86.2. TEORÍA DEL FUCIONAL DE LA DENSIDAD ...................................................... 86.2.1. Densidad Electrónica .…………………................................................................ 96.2.2. Modelo de Thomas y Fermi …………............................................................... 96.2.3. Teoremas de Hohenberg y Kohn ….............................................................. 106.2.4. El método de Kohn-Sham .…………................................................................ 116.2.5. Aproximaciones para calcular la energía de intercambio y correlación ………............................................................................................................................. 136.3. El conjunto base de ondas planas y pseudopotenciales .............................. 156.3.1. Conjunto base de ondas planas .................................................................... 156.3.2. Aproximación del pseudopotencial .............................................................. 157. METODOLOGÍA …………………………………............................................................... 178. RESULTADOS ……………………………………................................................................ 188.1. Estudio de convergencia de la energía de corte ............................................ 188.2. Estudio de convergencia de los puntos k ........................................................ 198.3. Optimización estructural .....……………................................................................. 208.3.1. Propiedades estructurales ...……….................................................................. 208.3.2. Propiedades electrónicas ..…………................................................................. 218.3.3. Gráficas de densidad de estado del rutilo para todos los funcionales .. 229. CONCLUSIONES …...…………………………................................................................ 26PregradoQuímico(a)Trabajo de Investigación/Extensiónapplication/pdfspaUniversidad de CórdobaFacultad de Ciencias BásicasQuímicaCopyright Universidad de Córdoba, 2019https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessAtribución 4.0 Internacional (CC BY 4.0)http://purl.org/coar/access_right/c_abf2Estudio comparativo de los efectos del funcional de correlación-intercambio sobre las propiedades estructurales y electrónicas del RutiloTrabajo de grado - Pregradoinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesishttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1finfo:eu-repo/semantics/publishedVersionTexthttps://purl.org/redcol/resource_type/TPhttp://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85[1] M. Mohamad, B. Ul, R. Ahmed, A. Shaari, N. Ail, R. Hussian, A density functional study of structural, electronic and optical properties of titanium dioxide: Characterization of rutile, anatase and brookite polymorphs, Materials Science in Semiconductor Processing 31 (2015) 405–414.[2] E. Araujo-Lopez, L. Alcalá Varilla, N. Seriani, J. A. Montoya, TiO2 anatase’s bulk and (001) surface, structural and electronic properties: A DFT study on the importance of Hubbard and van der Waals contributions, Surface Science 653 (2016) 187–196.[3] T. S. Bjorheim, A. Kuwabara, C. E. Mohn, T. Norby, Defects at the (1 1 0) surface of rutile TiO2 from ab initio calculations, international journal of hydrogen energy 37 (2012) 8110-8117.[4] B. J. Morgan, G. W. Watson, A DFT + U description of oxygen vacancies at the TiO2 rutile (1 1 0) surface, Surface Science 601 (2007) 5034–5041.[5] I. A. Gonzáles Ramires, L. A. Alcalá Varilla, and J. A. 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Rubio, Structure, electronic, and optical properties of TiO2 atomic clusters: An ab initio study, the journal of chemical physics 135, 244704 (2011).RutiloDióxido de titanioFuncionalRutileTitanium dioxideFunctionalPublicationORIGINALYovannyBolívarMarín.pdfYovannyBolívarMarín.pdfapplication/pdf10088767https://repositorio.unicordoba.edu.co/bitstreams/b3a0f8c0-4642-451b-951a-5b407fd5bae6/download456e5732ac1af95d1771c57675255519MD51Formato de autorización.pdfFormato de autorización.pdfapplication/pdf204781https://repositorio.unicordoba.edu.co/bitstreams/87008dad-d326-4576-9275-f827be431cb8/downloadb57065e3b60be23245950e3c4dedf11dMD52LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-814828https://repositorio.unicordoba.edu.co/bitstreams/dba227e9-ade7-4cc9-ac21-699cdab4ecf8/download2f9959eaf5b71fae44bbf9ec84150c7aMD53TEXTYovannyBolívarMarín.pdf.txtYovannyBolívarMarín.pdf.txtExtracted 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