FRBB - CIENCIAS BÁSICAS
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Item Estudio teórico comparativo del efecto del coeficiente U de Hubbard en los semiconductores TiO2 Y ZnO(2020-05) Rossi Fernández, Ana Cecilia; Schvval, Ana Belén; Jiménez, María Julia; Cabeza, Gabriela Fernanda; Morgade, Cecilia Inés NoraLas nanoestructuras de semiconductores como el TiO2 y el ZnO han demostrado ser capaces de mediar la oxidación fotocatalítica de contaminantes orgánicos para su eliminación del agua. Por eso es interesante la descripción correcta de sus propiedades electrónicas. En el caso de estos óxidos de metales de transición se conoce que la Teoría del Funcional Densidad (DFT)1 suele subestimar el ancho de su banda prohibida (BG). Un enfoque viable para resolver los errores de auto-interacción para materiales de electrones fuertemente correlacionados es el uso de métodos conocidos como DFT + U2. Este método impone un adicional (U) de funcional tipo Coulomb para la representación correcta de los orbitales d de metales de transición como el Ti y el Zn. La determinación de este factor de corrección para un elemento dado requiere varias pruebas y la comparación de la estructura calculada con datos experimentales. Es interesante destacar que el factor U utilizado en los cálculos afecta a los parámetros de red y esta variación se produce en sentido opuesto para dichos óxidos. En TiO2 a medida que el factor U se incrementa aumentan tanto el BG como el parámetro de red. Por el contrario, para el ZnO, al crecer U aumenta el valor del BG pero disminuye el valor del parámetro de celda.Item Efecto del coeficiente U de Hubbard sobre las propiedades ópticas y cargas de los semiconductores TiO2 y el ZnO(2021-10) Rossi Fernández, Ana Cecilia; Meier, Lorena A.; Schvval, Ana Belén; Jiménez, María Julia; Cabeza, Gabriela Fernanda; Morgade, Cecilia Inés NoraLas nanoestructuras de semiconductores como el TiO2 y el ZnO han demostrado ser capaces de mediar la oxidación fotocatalítica de contaminantes orgánicos para su eliminación del agua. Por eso es interesante la descripción correcta de sus propiedades electrónicas y ópticas. La Teoría del Funcional de la Densidad (DFT)1) suele subestimar por ejemplo el ancho de banda prohibida (BG) de estos óxidos. Entonces para resolver los errores de auto-interacción para materiales de electrones fuertemente correlacionados se utiliza el método conocido como DFT + U2). Este método impone un coeficiente U, de Hubbard, de funcional tipo Coulomb para la representación correcta de los orbitales d de metales de transición como el Ti y el Zn. En el presente trabajo teórico se pudo evaluar como el factor U utilizado afecta las distintas propiedades ópticas y la carga de los átomos. Se pudieron calcular las partes imaginarias y reales de la función dieléctrica, reflectividad R (ω), Índice de refracción n (ω), coeficiente de extinción k (ω), coeficiente de absorción α (ω) y la función de pérdida de energía de electrones L (ω). Es importante destacar que las curvas obtenidas considerando la inclusión del parámetro U aplicado a los orbitales d muestran un excelente acuerdo con los datos reportados experimentalmente. Con respecto al efecto sobre las cargas, se pudo determinar que en TiO2 (anatasa o rutilo) el volumen de la esfera con la que se calculan las cargas de Bader aumenta con el valor del U, mientras que en ZnO ocurre lo opuesto.Item Estudio teórico comparativo de la adsorción de fluoruros en diferentes óxidos(2021-10) Meier, Lorena A.; Morgade, Cecilia Inés Nora; Schvval, Ana Belén; Rossi Fernández, Ana Cecilia; Fuente, Silvia AndreaEl anión fluoruro es uno de los contaminantes presentes en aguas de diferentes orígenes en muchas partes del mundo. Entre las diversas tecnologías utilizadas para la defluoruración se han probado algunas basadas en coagulación, precipitación, procesos de membrana, tratamientos electrolíticos e intercambio iónico. También han sido estudiados experimentalmente procesos de adsorción en diferentes materiales, entre los que se encuentran Fe2O3, MgO y TiO2 [1]. Por esta razón, y con la finalidad de buscar la optimización de estos, por su menor costo comparativo se decidió estudiar, en forma teórica y con la metodología DFT [2], la adsorción de fluoruros (NaF en este caso) en dichos óxidos para explicar las interacciones de los mismos a nivel molecular. En todos los casos se modelaron las superficies más estables ((0001) para Fe2O3, (100) para MgO, (101) para TiO2 anatasa y (110) para TiO2 rutilo). Las energías de adsorción obtenidas fueron -3.73 eV para Fe2O3, -2.62 eV para MgO, -2.98 eV para TiO2 anatasa y -3.42 eV para TiO2 rutilo, todas ellas indicativas de afinidad adsortiva. En todos los casos, se observa elongación del enlace Na-F respecto a la molécula libre, siendo más notorio en el caso del Fe2O3. Además, se obtienen valores elevados de bond order entre el átomo de flúor y el metal de la superficie del óxido correspondiente (0.53 para Fe2O3, 0.25 para MgO, 0.35 TiO2 anatasa y 0.29 para TiO2 rutilo). La transferencia de carga electrónica en todos los casos, se produce desde el F al metal a excepción del sistema MgO.