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Green hydrogen production through the electrocatalytic hydrogen evolution reaction (HER) is a promising solution for transition from fossil fuels to renewable energy. To enable the use of a variety of electrolytes with different pH values, HER catalysts with pH universality are highly desirable but their performance remains mediocre. Herein, a pH-universal HER catalyst composed of ruthenium nanoparticles decorated on amorphous Ni-doped MoO3 (a–Ni–MoO3) nanowire support is reported, that is, Ru/a–Ni–MoO3, which achieves enhanced performance as compared to the commercial Ru/C catalyst. Electron transfer from Ru to a–Ni–MoO3 is identified by spectroscopic techniques, which results in a modified electronic structure of the Ru active sites with a reduced electron density of 4d states near the Fermi level. Density functional theory calculations further reveal that the modulated electronic structure weakens the interactions between the Ru active sites and the reaction intermediates, which facilitates the HER reaction steps including H intermediate desorption and water dissociation. Experimental and theoretical findings provide insight into enhancing pH-universal HER performance through modulation of electrocatalyst electronic structure., Postprint (published version)

En el presente Trabajo Fin de Grado se ha realizado un análisis de la estructura electrónica a nivel molecular de una mezcla binaria con comportamiento de cristal líquido mediante métodos de la química cuántica, principalmente aquellos basados en la teoría del funcional de la densidad (DFT, en inglés Density Functional Theory). Concretamente se ha estudiado un sistema formado, principalmente por dos complejos de Pt, el cual presenta una mesofase columnar discótica, cuya estructura está formada por el apilamiento de fragmentos orgánicos/inorgánicos de forma alternada. En la caracterización de la estructura electrónica se ha presentado especial atención al proceso de transferencia de carga entre orbitales moleculares localizados sobre distintos componentes de la mezcla., In this present Final Degree Project, an analysis of the electronic structure at the molecular level of the binary mixture with liquid crystal behaviour has been carried out using quantum chemistry methods, mainly those based on Density Functional Theory (DFT). Specifically, a system formed mainly by two Pt complexes, it presents a discotic columnar mesophase, whose structure is formed by the stacking of organic/inorganic fragments alternated form. In the characterization of the electronic structure has been presented special attention to the charge transfer process between molecular orbitals located about different compounds of the mixture., Departamento de Química Física y Química Inorgánica, Grado en Química

En el presente Trabajo Fin de Grado se ha realizado un análisis de la estructura electrónica a nivel molecular de una mezcla binaria con comportamiento de cristal líquido mediante métodos de la química cuántica, principalmente aquellos basados en la teoría del funcional de la densidad (DFT, en inglés Density Functional Theory). Concretamente se ha estudiado un sistema formado, principalmente por dos complejos de Pt, el cual presenta una mesofase columnar discótica, cuya estructura está formada por el apilamiento de fragmentos orgánicos/inorgánicos de forma alternada. En la caracterización de la estructura electrónica se ha presentado especial atención al proceso de transferencia de carga entre orbitales moleculares localizados sobre distintos componentes de la mezcla., In this present Final Degree Project, an analysis of the electronic structure at the molecular level of the binary mixture with liquid crystal behaviour has been carried out using quantum chemistry methods, mainly those based on Density Functional Theory (DFT). Specifically, a system formed mainly by two Pt complexes, it presents a discotic columnar mesophase, whose structure is formed by the stacking of organic/inorganic fragments alternated form. In the characterization of the electronic structure has been presented special attention to the charge transfer process between molecular orbitals located about different compounds of the mixture., Departamento de Química Física y Química Inorgánica, Grado en Química

This work reports fabrication of centimetre-size, flexible, self-adhesive ZnO-based heterojunction patches with a tuned electronic band and outstanding electrochemical activity, offering promising alternatives for noble electrocatalysts such as Pt., Peer Reviewed, Postprint (author's final draft)

[ES] Dado su tamaño subnanométrico, los clusters metálicos están regidos por el confinamiento cuántico, lo que les hace más "moleculares" y menos "metálicos". En consecuencia, manifiestan propiedades que difieren con respecto a las de partículas más grandes del mismo elemento, y que a menudo son ventajosas para la catálisis de reacciones específicas. Además, su menor tamaño los hace más económicos, con una mayor superficie expuesta. Todo ello hace que los clusters sean opciones muy interesantes en catálisis, y su estudio, síntesis y aplicación ha crecido continuamente desde su descubrimiento en los años 90. Esta tesis se ha centrado principalmente en el cobre, del que se presenta, en primer lugar, un estudio fundamental sobre la disociación de oxígeno por clusters de diferentes tamaños. Después, se explora computacionalmente la catálisis de las oxidaciones de CO y propeno, confirmando que los clusters de Cu5 (o inferior) son prometedores para reacciones de oxidación. Las dos reacciones utilizadas son buenos ejemplos de la aplicación potencial en industria, sea para reducir emisiones de CO o para producir epóxido de propeno, que es un intermedio importante en la producción de plásticos y adhesivos, entre otros. Además, también se estudió la influencia de dos soportes en los clusters de cobre y su capacidad de oxidación: N-grafeno como un sistema más inerte y ceria como uno que puede participar activamente en reacciones de oxidación. Finalmente, se incluyen otros dos estudios más específicos, sobre la capacidad de los clusters de Pt3 y Pd3 para catalizar reaciones de acoplamiento C-C como la reacción de Heck, importante para la síntesis de productos de la química fina, y sobre la reacción CO + NO en clusters de Pt, motivado por su uso potencial como catalizadores para la conversión de esas especies en los menos perjudiciales CO2 y N2 en motores de combustión interna., [CA] Atès que són de grandària subnanomètrica, els clusters metàl·lics estan regits pel confinament quàntic, el qual els fa més "moleculars" i menys "metàl·lics". En conseqüència, manifesten propietats que són diferents a les de partícules més grans del mateix element, i que sovint són avantatjoses per a la catàlisi de reaccions específiques. A més a més, la seua menor grandària fa que siguen més econòmics, amb una major superfície exposada. Així, els clusters són una opció molt interesant en catàlisi, i el seu estudi, síntesi i aplicació ha cres-cut contínuament des del seu descobriment als anys 90. Aquesta tesi s'ha centrat principalment en el coure, del qual es presenta, en primer lloc, un estudi fonamental sobre la dissociació de l'oxígen per clusters de diferents grandàries. Després, s'explora computacionalment la catàlisi de les oxidacions de CO i de propè, confirmant que els clusters de Cu5 (o inferior) són prometedors per a reaccions d'oxidació. Les dues reaccions utilitzades són bons exemples de l'aplicació potencial en indústria, siga per reduir emissions de CO o per produir epòxid de propè, que és un intermedi important en la producció de plàstics i adhesius, entre altres. A més, també es va estudiar la influència de dos suports en els clusters de coure i la seua capacitat d'oxidació: N-grafè com a un sistema més inert i cèria com a un que pot participar activament en reaccions d'oxidació. Finalment, s'inclouen altres dos estudis més específics, sobre la capacitat dels clusters de Pt3 y Pd3 per catalitzar reaccions d'acoblament C-C com la reacció de Heck, important per a la síntesi de productes de la química fina, i sobre la reacció CO + NO als clusters de Pt, motivat pel seu ús potencial com a catalitzadors per a la conversió d'eixes espècies en els menys perjudicials CO2 i N2 als motors de combustió interna., [EN] Due to their subnanometric size, metal clusters belong to the regime affected by quantum confinement, which makes them more "molecular" and less "metallic". As a result, they exhibit properties that differ with respect to those of larger particles of the same element, and which are often advantageous in the catalysis of specific reactions. Besides, their smaller size makes them more economic and with a higher surface exposed. All of this renders metal clusters very interesting options for catalysis, and their study, synthesis and application has steadily increased since their discovery in the 90s. In this work we have largely focused on copper, of which a fundamental study on the oxygen dissociation by clusters of different sizes is first presented. Then, the catalysis of the CO and propene oxidation reactions is theoretically explored, confirming that Cu5 (or smaller) clusters are promising systems for oxidation reactions. The two reactions used are good examples of the potential application in industry, either to reduce CO emissions or to produce propene epoxide, an important intermediate in the production of plastics and adhesives, among others. In addition, the influence of two supports in the copper clusters and their oxidation capability is explored: on N-graphene as a more inert system and on ceria as one that can actively participate in oxidation reactions. Finally, two other more specific studies are included, regarding the capability of Pt3 and Pd3 clusters to undergo C-C coupling reactions such as the Heck reaction, important for the synthesis of many products of fine chemistry, and regarding the CO + NO reaction on Pt clusters, motivated by their potential use as catalysts for the conversion of those species in less harmful CO2 and N2 in internal combustion engines.

Producción Científica, Putative global minimum structures for neutral CdN and singly charged Cd+ N and Cd− N clusters in the small size regime up to N = 21 atoms are reported. A global optimization approach based on the basin hopping method and a Gupta potential fitted to cluster properties is employed to generate a diverse databank of trial structures, which are then re-optimized at the densityfunctional level of theory. Novel, previously unreported, structures are found for many sizes. Our results successfully reproduce and interpret the size-dependent stabilities known from mass spectrometry, and strongly suggest that experiments aimed at determining the relative stabilities of neutral cadmium clusters are really measuring cation stabilities. We provide an in-depth analysis of electronic structure and use it to explain the gradual emergence of metallic-like behaviour as the cluster size increases., Junta de Castilla y León (Project VA124G18), Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades (Project PGC2018-093745- B-100)

Producción Científica, Nickel and silver are metals with interesting properties of technological relevance: nickel is a well known ferromagnet and silver has antibacterial properties. Both exist in the face centered cubic phase but are immiscible. In the context of alloys at the nanoscale, one can play with the size to ne tune a desired property, or to achieve new properties and functionalities that do not exist at the macroscopic regime. In this work, we explore how the subtle interaction between Ni and Ag triggers the chemical order, the electronic structure, and the magnetic properties of a AgNi nanoalloy of 55 atoms, a size that can accommodate core/shell con gurations with sizable parts. Calculations are conducted within the density functional theory at the generalized gradient approximation for exchange and correlation. We determine, in the whole composition range, the chemical order, absolute and relative stabilities by means of binding energy, excess energy and second energy di erence, as well as total and part-projected spin-polarized electronic densities of states and local charge and spin magnetic moments distribution. Ni-core/Ag-shell structures are particularly stable, but contrary to what one would expect by simply extrapolating the properties of the pure Ag and Ni clusters or of pure fcc bulks, we nd unexpected behaviors along the composition range, such as quenched magnetic moments in Ni, total magnetic moments essentially contributed in some cases by Ag, or electronic charge transfer that changes its sign depending on the stoichiometry. These behaviors lead to magnetic transitions as a function of the composition, and di er, in some cases, from those of the smaller 13-atoms AgNi nanoalloys of the same symmetry with which we compare, a further demonstration of the complex nature of nanostructures. The above trends are robust against ionization and electron capture., Ministerio de Economía, Industria y Competitividad y Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER) (project FIS2014-59279-P ), Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologia (CONACyT) (project n. 237882)

Aquesta tesi te com a objecte l'estudi de l'estructura electrònica de metalls de baixa dimensionalitat tant en la forma de monocapes com en el bulk. Aquest tipus de metalls sovint presenten inestabilitats electròniques del tipus ona de densitat de càrrega (CDW) o de espí (SDW). La major part dels esquemes teòrics utilitzats per entendre l'origen d'aquestes inestabilitats es basen en la noció de nesting de la superfície de Fermi. Tanmateix, si es considera en detall la informació experimental, en un nombre important dels materials que exhibeixen aquestes inestabilitats no es gens clar que aquest tipus de mecanisme sigui apropiat. L'objecte d'aquest treball es el de reconsiderar críticament aquesta situació, basant-se en el càlcul precís per mètodes de primers principis DFT de la funció de resposta de Lindhard i/o l'estructura de bandes de fonons.Hem estudiat un nombre considerable de materials d'aquest tipus: dicalcogenurs de metalls de transició (TiSe2, TiTe2 i NbSe2), òxids i bronzes ( bronze blau, bronzes monofosfats de tungstè, perovskites laminars AnBnO3n+2, amb B: Nb, Ti, fases de Magnéli com Mo4O11 i Mo8O23), tricalgogenurs (NbS3, NbSe3, TaS3, ZrTe3) i tetracalcogenurs de metalls de transició (TaTe4, (TaSe2)4I), conductors moleculars com les sals de Bechgaard (TMTSF)2X amb X = ClO4, NO3, PF6 ) i compostos intermetàl·lics de terres rares (LaAgSb2). En aquest document exposem en detall els nostres resultats per sis d'aquests materials: TiSe2, TiTe2, NbSe2, els bronzes blaus, les salts de Bechgaard i TaTe4.Com a resultat d'aquest treball hem pogut demostrar que: 1) El mecanisme de formació de CDW a TiSe2, TiTe2, NbSe2 i TaTe4 es degut a una inestabilitat de fonons que no te rés a veure amb el nesting de la superfície de Fermi; 2) fins a sis diferents estructures poden coexistir en l'estat CDW del NbSe2; 3) en el cas del bronze blau, es pot explicar la seva transició de Peierls sobre la base d'un mecanisme basat en un acoblament electrò-fonò feble dins l'aproximac, This thesis deals with the electronic structure of low dimensional metals in the form of either single layers or bulk. Low dimensional metals often exhibit electronic instabilities like charge or spin density waves. A central role in most of the theoretical approaches to understand these instabilities is played by the notion of Fermi surface nesting. Very often this is considered to be the driving force of these instabilities. Yet a careful examination of the experimental information casts strong doubts about the appropriateness of such notion for a considerable number of these conductors. The object of the present thesis is an appraisal of this situation based on the calculation of the Lidhard response function as well as the phonon band structure for a series of low dimensional conductors based on accurate first-principles DFT calculations. Altogether we have studied from the first principles calculations standpoint the following classes of materials: transition metal dichalcogenides (TiSe2, TiTe2 and NbSe2), oxides (blue bronze, monophosphate tungsten bronzes, layered perovskite-related AnBnO3n+2 niobates and titanates, Magnèli phases Mo4O11 and Mo8O23), transition metal trichalcogenides (NbS3, NbSe3, TaS3, ZrTe3) and tetrachalcogenides (TaTe4, (TaSe2)4I), Bechgaards salts ( (TMTSF)2X with X = ClO4, NO3, PF6) and rare earth intermetallics (LaAgSb2) . In this document we report the results for six of these materials: TiSe2, TiTe2, NbSe2, the potassium blue bronze, the Bechgaard salts and TaTe4. As a result of this work, we have been able to show that: 1) The CDW mechanism in TiSe2, TiTe2, NbSe2 and TaTe4 is a phonon mediated mechanism and completely unrelated to the Fermi surface nesting mechanism; 2) 6 different structure can coexist in the CDW state of NbSe2; 3) in the blue bronze the Peierls transition can be well accounted for by the weak electron-phonon coupling theory in the adiabatic approximation. 4) that in the Bechgaard salts the Lindhard response is fou

Aquesta tesi te com a objecte l'estudi de l'estructura electrònica de metalls de baixa dimensionalitat tant en la forma de monocapes com en el bulk. Aquest tipus de metalls sovint presenten inestabilitats electròniques del tipus ona de densitat de càrrega (CDW) o de espí (SDW). La major part dels esquemes teòrics utilitzats per entendre l'origen d'aquestes inestabilitats es basen en la noció de nesting de la superfície de Fermi. Tanmateix, si es considera en detall la informació experimental, en un nombre important dels materials que exhibeixen aquestes inestabilitats no es gens clar que aquest tipus de mecanisme sigui apropiat. L'objecte d'aquest treball es el de reconsiderar críticament aquesta situació, basant-se en el càlcul precís per mètodes de primers principis DFT de la funció de resposta de Lindhard i/o l'estructura de bandes de fonons.Hem estudiat un nombre considerable de materials d'aquest tipus: dicalcogenurs de metalls de transició (TiSe2, TiTe2 i NbSe2), òxids i bronzes ( bronze blau, bronzes monofosfats de tungstè, perovskites laminars AnBnO3n+2, amb B: Nb, Ti, fases de Magnéli com Mo4O11 i Mo8O23), tricalgogenurs (NbS3, NbSe3, TaS3, ZrTe3) i tetracalcogenurs de metalls de transició (TaTe4, (TaSe2)4I), conductors moleculars com les sals de Bechgaard (TMTSF)2X amb X = ClO4, NO3, PF6 ) i compostos intermetàl·lics de terres rares (LaAgSb2). En aquest document exposem en detall els nostres resultats per sis d'aquests materials: TiSe2, TiTe2, NbSe2, els bronzes blaus, les salts de Bechgaard i TaTe4.Com a resultat d'aquest treball hem pogut demostrar que: 1) El mecanisme de formació de CDW a TiSe2, TiTe2, NbSe2 i TaTe4 es degut a una inestabilitat de fonons que no te rés a veure amb el nesting de la superfície de Fermi; 2) fins a sis diferents estructures poden coexistir en l'estat CDW del NbSe2; 3) en el cas del bronze blau, es pot explicar la seva transició de Peierls sobre la base d'un mecanisme basat en un acoblament electrò-fonò feble dins l'aproximac, This thesis deals with the electronic structure of low dimensional metals in the form of either single layers or bulk. Low dimensional metals often exhibit electronic instabilities like charge or spin density waves. A central role in most of the theoretical approaches to understand these instabilities is played by the notion of Fermi surface nesting. Very often this is considered to be the driving force of these instabilities. Yet a careful examination of the experimental information casts strong doubts about the appropriateness of such notion for a considerable number of these conductors. The object of the present thesis is an appraisal of this situation based on the calculation of the Lidhard response function as well as the phonon band structure for a series of low dimensional conductors based on accurate first-principles DFT calculations. Altogether we have studied from the first principles calculations standpoint the following classes of materials: transition metal dichalcogenides (TiSe2, TiTe2 and NbSe2), oxides (blue bronze, monophosphate tungsten bronzes, layered perovskite-related AnBnO3n+2 niobates and titanates, Magnèli phases Mo4O11 and Mo8O23), transition metal trichalcogenides (NbS3, NbSe3, TaS3, ZrTe3) and tetrachalcogenides (TaTe4, (TaSe2)4I), Bechgaards salts ( (TMTSF)2X with X = ClO4, NO3, PF6) and rare earth intermetallics (LaAgSb2) . In this document we report the results for six of these materials: TiSe2, TiTe2, NbSe2, the potassium blue bronze, the Bechgaard salts and TaTe4. As a result of this work, we have been able to show that: 1) The CDW mechanism in TiSe2, TiTe2, NbSe2 and TaTe4 is a phonon mediated mechanism and completely unrelated to the Fermi surface nesting mechanism; 2) 6 different structure can coexist in the CDW state of NbSe2; 3) in the blue bronze the Peierls transition can be well accounted for by the weak electron-phonon coupling theory in the adiabatic approximation. 4) that in the Bechgaard salts the Lindhard response is fou

Producción Científica, Putative global minimum structures for neutral CdN and singly charged Cd+ N and Cd− N clusters in the small size regime up to N = 21 atoms are reported. A global optimization approach based on the basin hopping method and a Gupta potential fitted to cluster properties is employed to generate a diverse databank of trial structures, which are then re-optimized at the densityfunctional level of theory. Novel, previously unreported, structures are found for many sizes. Our results successfully reproduce and interpret the size-dependent stabilities known from mass spectrometry, and strongly suggest that experiments aimed at determining the relative stabilities of neutral cadmium clusters are really measuring cation stabilities. We provide an in-depth analysis of electronic structure and use it to explain the gradual emergence of metallic-like behaviour as the cluster size increases., Junta de Castilla y León (Project VA124G18), Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades (Project PGC2018-093745- B-100)

Producción Científica, Nickel and silver are metals with interesting properties of technological relevance: nickel is a well known ferromagnet and silver has antibacterial properties. Both exist in the face centered cubic phase but are immiscible. In the context of alloys at the nanoscale, one can play with the size to ne tune a desired property, or to achieve new properties and functionalities that do not exist at the macroscopic regime. In this work, we explore how the subtle interaction between Ni and Ag triggers the chemical order, the electronic structure, and the magnetic properties of a AgNi nanoalloy of 55 atoms, a size that can accommodate core/shell con gurations with sizable parts. Calculations are conducted within the density functional theory at the generalized gradient approximation for exchange and correlation. We determine, in the whole composition range, the chemical order, absolute and relative stabilities by means of binding energy, excess energy and second energy di erence, as well as total and part-projected spin-polarized electronic densities of states and local charge and spin magnetic moments distribution. Ni-core/Ag-shell structures are particularly stable, but contrary to what one would expect by simply extrapolating the properties of the pure Ag and Ni clusters or of pure fcc bulks, we nd unexpected behaviors along the composition range, such as quenched magnetic moments in Ni, total magnetic moments essentially contributed in some cases by Ag, or electronic charge transfer that changes its sign depending on the stoichiometry. These behaviors lead to magnetic transitions as a function of the composition, and di er, in some cases, from those of the smaller 13-atoms AgNi nanoalloys of the same symmetry with which we compare, a further demonstration of the complex nature of nanostructures. The above trends are robust against ionization and electron capture., Ministerio de Economía, Industria y Competitividad y Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER) (project FIS2014-59279-P ), Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologia (CONACyT) (project n. 237882)

Producción Científica, Nickel and silver are metals with interesting properties of technological relevance: nickel is a well known ferromagnet and silver has antibacterial properties. Both exist in the face centered cubic phase but are immiscible. In the context of alloys at the nanoscale, one can play with the size to ne tune a desired property, or to achieve new properties and functionalities that do not exist at the macroscopic regime. In this work, we explore how the subtle interaction between Ni and Ag triggers the chemical order, the electronic structure, and the magnetic properties of a AgNi nanoalloy of 55 atoms, a size that can accommodate core/shell con gurations with sizable parts. Calculations are conducted within the density functional theory at the generalized gradient approximation for exchange and correlation. We determine, in the whole composition range, the chemical order, absolute and relative stabilities by means of binding energy, excess energy and second energy di erence, as well as total and part-projected spin-polarized electronic densities of states and local charge and spin magnetic moments distribution. Ni-core/Ag-shell structures are particularly stable, but contrary to what one would expect by simply extrapolating the properties of the pure Ag and Ni clusters or of pure fcc bulks, we nd unexpected behaviors along the composition range, such as quenched magnetic moments in Ni, total magnetic moments essentially contributed in some cases by Ag, or electronic charge transfer that changes its sign depending on the stoichiometry. These behaviors lead to magnetic transitions as a function of the composition, and di er, in some cases, from those of the smaller 13-atoms AgNi nanoalloys of the same symmetry with which we compare, a further demonstration of the complex nature of nanostructures. The above trends are robust against ionization and electron capture., Ministerio de Economía, Industria y Competitividad y Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER) (project FIS2014-59279-P ), Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologia (CONACyT) (project n. 237882)

Producción Científica, Putative global minimum structures for neutral CdN and singly charged Cd+ N and Cd− N clusters in the small size regime up to N = 21 atoms are reported. A global optimization approach based on the basin hopping method and a Gupta potential fitted to cluster properties is employed to generate a diverse databank of trial structures, which are then re-optimized at the densityfunctional level of theory. Novel, previously unreported, structures are found for many sizes. Our results successfully reproduce and interpret the size-dependent stabilities known from mass spectrometry, and strongly suggest that experiments aimed at determining the relative stabilities of neutral cadmium clusters are really measuring cation stabilities. We provide an in-depth analysis of electronic structure and use it to explain the gradual emergence of metallic-like behaviour as the cluster size increases., Junta de Castilla y León (Project VA124G18), Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades (Project PGC2018-093745- B-100)

Producción Científica, Putative global minimum structures for neutral CdN and singly charged Cd+ N and Cd− N clusters in the small size regime up to N = 21 atoms are reported. A global optimization approach based on the basin hopping method and a Gupta potential fitted to cluster properties is employed to generate a diverse databank of trial structures, which are then re-optimized at the densityfunctional level of theory. Novel, previously unreported, structures are found for many sizes. Our results successfully reproduce and interpret the size-dependent stabilities known from mass spectrometry, and strongly suggest that experiments aimed at determining the relative stabilities of neutral cadmium clusters are really measuring cation stabilities. We provide an in-depth analysis of electronic structure and use it to explain the gradual emergence of metallic-like behaviour as the cluster size increases., Junta de Castilla y León (Project VA124G18), Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades (Project PGC2018-093745- B-100)

Producción Científica, Nickel and silver are metals with interesting properties of technological relevance: nickel is a well known ferromagnet and silver has antibacterial properties. Both exist in the face centered cubic phase but are immiscible. In the context of alloys at the nanoscale, one can play with the size to ne tune a desired property, or to achieve new properties and functionalities that do not exist at the macroscopic regime. In this work, we explore how the subtle interaction between Ni and Ag triggers the chemical order, the electronic structure, and the magnetic properties of a AgNi nanoalloy of 55 atoms, a size that can accommodate core/shell con gurations with sizable parts. Calculations are conducted within the density functional theory at the generalized gradient approximation for exchange and correlation. We determine, in the whole composition range, the chemical order, absolute and relative stabilities by means of binding energy, excess energy and second energy di erence, as well as total and part-projected spin-polarized electronic densities of states and local charge and spin magnetic moments distribution. Ni-core/Ag-shell structures are particularly stable, but contrary to what one would expect by simply extrapolating the properties of the pure Ag and Ni clusters or of pure fcc bulks, we nd unexpected behaviors along the composition range, such as quenched magnetic moments in Ni, total magnetic moments essentially contributed in some cases by Ag, or electronic charge transfer that changes its sign depending on the stoichiometry. These behaviors lead to magnetic transitions as a function of the composition, and di er, in some cases, from those of the smaller 13-atoms AgNi nanoalloys of the same symmetry with which we compare, a further demonstration of the complex nature of nanostructures. The above trends are robust against ionization and electron capture., Ministerio de Economía, Industria y Competitividad y Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER) (project FIS2014-59279-P ), Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologia (CONACyT) (project n. 237882)

Perovskite-like materials, which include magnetic elements, have relevance because their technological perspectives of applications in the spintronics industry. In this work, the magnetic, structural, electronic and thermodynamic properties of the Ba2TiMnO6 of the perovskite-like manganite are investigated. Calculations are carried out through the Full-Potential Linear Augmented Plane Wave method (FP-LAPW) within the framework of the Density Functional Theory (DFT) with exchange and correlation effects in the Generalized Gradient (GGA) and Local Density (LDA) approximations, including spin polarization. From the minimization of energy as a function of volume using the Murnaghan’s state equation the equilibrium lattice parameter and cohesive properties of this compound were obtained. The study of the electronic structure was based in the analysis of the electronic density of states (DOS), and the band structure, showing that this compound evidences an effective magneticmoment of 3.0 μB. The pressure and temperature dependence of specific heat, entropy, thermal expansion coefficient, Debye temperature and Grüneisen parameter were calculated by DFT from the state equation using the quasi-harmonic model of Debye. A specific heat behavior CV≈CP was found at temperatures below T = 400 K, with Dulong-Petit limit values, which are quite higher than those, reported for simple perovskites., Los materiales de tipo perovskita que incluyen elementos magnéticos son relevantes debido a sus perspectivas de aplicabilidad tecnológica en la industria de la espintrónica. En este trabajo fueron investigadas las propiedades magnéticas, estructurales, electrónicas y termodinámicas de la manganita de tipo perovskita Ba2TiMnO6. Los cálculos fueron realizados a través del método del potencial de ondas planas aumentadas y linealizadas (FP-LAPW), en el marco de la Teoría del Funcional Densidad (DFT), con efectos de intercambio y correlación en las aproximaciones de gradiente generalizado (GGA) y de densidad local (LDA), incluyendo polarización de espín. A partir de la minimización de la energía en función del volumen, usando la ecuación de estado de Murnaghan se obtuvieron los parámetros de equilibrio de la red las propiedades de cohesión de este compuesto. El estudio de la estructura electrónica se basó en el análisis de la densidad de estados (DOS) y la estructura de bandas, mostrando que este compuesto evidencia un momento magnético efectivo de 3.0 μB. la dependencia con la temperatura y la presión del calor específico, la entropía, el coeficiente de expansión térmica, la temperatura de Debye y el parámetro de Grüneisen fueron calculados mediante DFT a partir de la ecuación de estado, usando el modelo cuasi-armónico de Debye. Se encontró que el calor específico CV≈CP para temperaturas por debajo de T = 400 K, con un límite de Dulong-Petit relativamente mayor que el reportado para perovskitas simples.

[ES] El principal objetivo de este proyecto es el de mostrar las aplicaciones de las Funciones de Wannier en los cálculos de estructura electrónica. Para ello, se muestra la equivalencia entre propiedades de distintos materiales calculadas utilizando la teoría del funcional de la densidad y las Funciones de Wannier.

[ES] El principal objetivo de este proyecto es el de mostrar las aplicaciones de las Funciones de Wannier en los cálculos de estructura electrónica. Para ello, se muestra la equivalencia entre propiedades de distintos materiales calculadas utilizando la teoría del funcional de la densidad y las Funciones de Wannier.

El efecto de la imposición del ordenamiento magnéticos en la estabilidad y la estructura electrónica en fases sólidas de nitruro de cromo (CrN) fue estudiada, basado en cálculos con la teoría del funcional densidad (DFT, siglas en inglés) y funcional híbrido no local PBE0, tal y como se implementa en el programa CRYSTAL14 -- Los cálculos fueron realizados en dos fases hipotéticas y dos fases reportadas de CrN previamente analizadas en el marco del presente proyecto -- Para analizar el efecto de los momentos magnéticos netos en la estabilidad se calculó la dispersión fonónica de la red con el fin de verificar la estabilidad dinámica del sólido -- Además se realizó un barrido de deformaciones en los modos imaginarios de algunas de las fases que resultaron inestables, con el fin de obtener estructuras nuevas más estables -- Para estudiar el efecto de los momentos magnéticos netos se calcularon las bandas de energía electrónica, la densidad de estados electrónicos (DOS, siglas en ingles) y se analizó la topología de la densidad electrónica con base en la teoría cuántica de átomos en moléculas (QTAIM, siglas en inglés) -- Se comprobó que la imposición de arreglos magnéticos tiene como primer efecto disminuir la energía de cohesión aumentando la estabilidad termodinámica de las estructuras -- Además se obtuvieron tres estructuras dinámicamente estables, una de las cuales surge de inestabilidades dinámicas y es completamente nueva -- Se observa además que la imposición de momentos magnéticos a los átomos de cromo tiene como efecto disminuir la DOS al nivel de Fermi al punto de que una de las fases estables pasa de ser un conductor a ser un semiconductor de banda prohibida indirecta -- Se evidenció cómo la DOS pone de manifiesto el arreglo de espines que existe en la estructura -- Por último fue posible mostrar cómo el tipo de enlace entre átomos no se ve afectado por la adición de un ordenamiento magnético a la estructura, además se pudo calcular el momento magnético de lo

[ES] El principal objetivo de este proyecto es el de mostrar las aplicaciones de las Funciones de Wannier en los cálculos de estructura electrónica. Para ello, se muestra la equivalencia entre propiedades de distintos materiales calculadas utilizando la teoría del funcional de la densidad y las Funciones de Wannier.

[Abstract]: In this work we present a detailed computational study that aims to shed light on the anti-trend properties of the different boron halides in terms of their Lewis acidities (BF3 < BCl3 < BBr3). This trend in Lewis acidity is contrary to that expected considering the electronegativity of the halogen atoms. For this purpose we conducted a detailed investigation using density functional theory (DFT) calculations at the M062X/aug-cc-pVQZ level. The geometries and vibrational frequencies of the BX3 species and their adducts formed with NH3 were obtained and compared with the available experimental data. Subsequently, we carried out an energy analysis to gain information on the different energy contributions the lead to the observed trend. Finally, we performed a molecular orbital analysis. This study indicated that the increasing Lewis acidity on descending the halogens group is related to the stronger B-N bonds formed as the LUMO of the BX3 fragment approaches the energy of the HOMO of NH3., [Resumen]: En este trabajo se presenta un estudio computacional detallado que tiene como objetivo arrojar luz sobre la sorprendente tendencia en acidez de Lewis de los haluros de boro (BF3 < BCl3 < BBr3). Esta tendencia en acidez de Lewis es contraria a la esperada considerando la electronegatividad de los halógenos. Para este propósito se realizó una investigación minuciosa empleando la Teoría del Funcional de Densidad (DFT), con cálculos realizados al nivel M062X/aug-cc-pVQZ. Las geometrías moleculares y frecuencias vibracionales de las especies BX3 y sus aductos con NH3 fueron calculadas y comparadas con los valores experimentales. A continuación se realizó un análisis energético para evaluar como afectan las diferentes contribuciones energéticas a la tendencia observada. Finalmente se realizó un análisis de orbitales moleculares. Este estudio indicó que el aumento de la acidez de Lewis al descender en el grupo de los halógenos está relacionado con una mayor fortaleza de los enlaces B-N formados a medida que desciende la energía del LUMO del fragmento BX3 y ésta se aproxima a la del HOMO del NH3.

We report experimental and theoretical results of crystal structure, morphology, magnetic and electric features, and electronic structure for the Sr2DyNbO6 ceramic compound. Samples were produced by the solid-state reaction recipe. X-ray diffraction experiments show that the material crystallizes in a monoclinic structure, P21/n space group. SEM images exhibit a granular submicrometric surface. Temperature curves of magnetic susceptibility reveal a paramagnetic response. Curie law fitting permitted to obtain a magnetic moment 10.28 μB. Polarization as a function of electric fields shows a hysteretic feature with 264.28 relative dielectric constant at 300 K. DFT calculations of electronic structure suggest the semiconductor character of this material, energy gap 3.21 eV for the spin-up polarization and 0.26 eV for spin-down. The calculated effective magnetic moment was 10.0 μB, which is strongly in accordance with the measured value. The theoretical cell parameters obtained from the Murnaghan state-equation are 98.5% in agreement with the experimental result., Se reportan resultados experimentales y teóricos de estructura cristalina, morfología, carácter magnético y eléctrico, y estructura electrónica para el material cerámico Sr2DyNbO6. Las muestras fueron producidas mediante reacción sólida. Resultados de difracción de rayos X muestran que el material cristaliza en una estructura monoclínica, grupo espacial P21/n. Imágenes de MEB muestran superficies granulares submicrométricas. La susceptibilidad en función de la temperatura revela una respuesta paramagnética con momento magnético 10.28μB. La histéresis de polarización en función del campo eléctrico a 300K permitió obtener una constante dieléctrica de 264.28. Cálculos de estructura electrónica por DFT sugieren que el material es semiconductor con brecha de energía 3.21 eV para la orientación espín arriba y 0.26 eV para espín abajo. El momento magnético calculado es 10.0μB, muy próximo del valor medido. Los parámetros de red obtenidos mediante la ecuación de Murnaghan están de acuerdo con los resultados experimentales en un 98.5%.

Filiació URV: SI, Density functional theory, Complete Active Space Self-Consistent Field (CASSCF) and perturbation theory (CASPT2) methodologies have been used to explore the electronic structure of a series of trichromium Extended Metal Atom Chains (EMACS) with different capping ligands. The study is motivated by the very different structural properties of these systems observed in X-ray experiments: the CN−-capped example has a symmetric Cr3 unit while for the NO3−-capped analogue the same unit has two very different Cr–Cr bond lengths. Density functional theory fails to locate an unsymmetric minimum for any of the systems studied, although the surface corresponding to the asymmetric stretch is very flat. CASPT2, in contrast, does locate an unsymmetric minimum only for the NO3−-capped system, although again the surface is very flat. We use the Generalized active space (GASSCF) technique and effective Hamiltonian theory to interrogate the multi-configurational wavefunctions of these systems, and show that the increase in the σ–σ* separation as the chain becomes unsymmetric plays a defining role in the stability of the ground state and its expansion in terms of configuration state functions.

Filiació URV: SI, Electronic structure calculations have been performed on four dierent Mn corrole and corrolazine complexes to clarify the role of the imide axial ligand on the relative stability of the dierent spin states and the stabilization of the high valent Mn ion in these complexes. Multicongurational perturbation theory energy calculations on the DFT optimized geometries shows that all complexes have a singlet ground state except the complex with the strongest electron with- drawal axial ligand, which is found to have a triplet ground state. The analysis of the sigma and pi interaction between metal and imide ligand shows that this spin crossover is caused by a subtle interplay of geometrical factors (Mn-N distance and coordination angle) and the electron withdrawal character of the imide. The analysis of the multicongurational wave functions reveals that the formally MnV ion is stabilized by an important electron transfer from both the equatorial cor-role/corrolazine ligand and the axial imide. The macrocycle donates roughly half an electron, being somewhere between the closed-shell trianionic and the dian-ionic radical form. The imide ligand transfers 2.5 electrons to the metal center, resulting in an eective d-electron count close to ve in all complexes.

Filiació URV: SI, Electronic structure calculations have been performed on four dierent Mn corrole and corrolazine complexes to clarify the role of the imide axial ligand on the relative stability of the dierent spin states and the stabilization of the high valent Mn ion in these complexes. Multicongurational perturbation theory energy calculations on the DFT optimized geometries shows that all complexes have a singlet ground state except the complex with the strongest electron with- drawal axial ligand, which is found to have a triplet ground state. The analysis of the sigma and pi interaction between metal and imide ligand shows that this spin crossover is caused by a subtle interplay of geometrical factors (Mn-N distance and coordination angle) and the electron withdrawal character of the imide. The analysis of the multicongurational wave functions reveals that the formally MnV ion is stabilized by an important electron transfer from both the equatorial cor-role/corrolazine ligand and the axial imide. The macrocycle donates roughly half an electron, being somewhere between the closed-shell trianionic and the dian-ionic radical form. The imide ligand transfers 2.5 electrons to the metal center, resulting in an eective d-electron count close to ve in all complexes.

Filiació URV: SI, The key role of the molecular orbitals in describing electron transfer processes is put in evidence for the intervalence charge transfer (IVCT) of a synthetic non-haem binuclear mixed-valence Fe3+/Fe2+ compound. The electronic reorganization induced by the IVCT can be quantified by controlling the adaptation of the molecular orbitals to the charge transfer process. We evaluate the transition energy and its polarization e¿ects on the molecular orbital by means of ab initio calculations. The resulting energetic profile of the IVCT shows strong similarities to the Marcus¿ model, suggesting a response behaviour of the ensemble of electrons analogue to that of the solvent. We quantify the extent of the electronic reorganization induced by the IVCT process to be 11.74 eV, a very large e¿ect that induces the crossing of states reducing the total energy of the transfer to 0.89 eV.

The key role of the molecular orbitals in describing electron transfer processes is put in evidence for the intervalence charge transfer (IVCT) of a synthetic nonheme binuclear mixed-valence Fe3+/Fe2+ compound. The electronic reorganization induced by the IVCT can be quantified by controlling the adaptation of the molecular orbitals to the charge transfer process. We evaluate the transition energy and its polarization effects on the molecular orbitals by means of ab initio calculations. The resulting energetic profile of the IVCT shows strong similarities to the Marcus' model, suggesting a response behaviour of the ensemble of electrons analogue to that of the solvent. We quantify the extent of the electronic reorganization induced by the IVCT process to be 11.74 eV, a very large effect that induces the crossing of states reducing the total energy of the transfer to 0.89 eV. © 2015 Wiley Periodicals, Inc.

Filiació URV: SI, The key role of the molecular orbitals in describing electron transfer processes is put in evidence for the intervalence charge transfer (IVCT) of a synthetic non-haem binuclear mixed-valence Fe3+/Fe2+ compound. The electronic reorganization induced by the IVCT can be quantified by controlling the adaptation of the molecular orbitals to the charge transfer process. We evaluate the transition energy and its polarization e¿ects on the molecular orbital by means of ab initio calculations. The resulting energetic profile of the IVCT shows strong similarities to the Marcus¿ model, suggesting a response behaviour of the ensemble of electrons analogue to that of the solvent. We quantify the extent of the electronic reorganization induced by the IVCT process to be 11.74 eV, a very large e¿ect that induces the crossing of states reducing the total energy of the transfer to 0.89 eV.

We report the synthesis, the structural characterization, the ferroelectric behavior and the electronic properties of complex perovskite Ba2ZrTiO6. Samples of Ba2ZrTiO6 were synthesized through the standard solid state reaction method. The crystalline structure was studied by means of X-ray diffraction experiments and Rietveld-like analysis. Results reveal that the material crystallizes in a rhomboidal structure, space group R-3 (#148), with cell parameter a=5.8038(7) Å. The ferroelectric response of material was established from curves of polarization as a function of applied electric field. Our results reveal that the double perovskite Ba2ZrTiO6 has a ferroelectric hysteretic behavior at room temperature. The studies of the electronic structure show that Ba2ZrTiO6 behaves as a nonmetallic material with gap energy 2.32 eV. The structural parameters obtained from energy minimization, through the Murnaghan equation state are 99.5% in agreement with the experimental data., En este trabajo reportamos la síntesis, la caracterización estructural, el comportamiento ferroeléctrico y las propiedades electrónicas de la perovskita compleja Ba2ZrTiO6. Las muestras fueron sintetizadas mediante el método estándar de reacción de estado sólido. La estructura cristalina se estudió a través de experimentos de difracción de rayos X y análisis de tipo Rietveld. Los resultados revelan que el material cristaliza en una estructura romboédrica, perteneciente al grupo espacial R-3 (#148), con un parámetro de red a= 5,8038(7) Å. La respuesta ferroeléctrica del material se estableció a partir de curvas de polarización en función del campo eléctrico aplicado. Nuestros resultados muestran que la perovskita Ba2ZrTiO6 evidencia un comportamiento histerético ferroeléctrico a temperatura ambiente. Los estudios de la estructura electrónica muestran que esta cerámica se comporta como un material no metálico con brecha de energía 2,32 eV. Los parámetros estructurales obtenidos a partir de la minimización de energía, a través de la ecuación de estado Murnaghan, son 99.5% acordes con los datos experimentales.

We report the synthesis, the structural characterization, the ferroelectric behavior and the electronic properties of complex perovskite Ba2ZrTiO6. Samples of Ba2ZrTiO6 were synthesized through the standard solid state reaction method. The crystalline structure was studied by means of X-ray diffraction experiments and Rietveld-like analysis. Results reveal that the material crystallizes in a rhomboidal structure, space group R-3 (#148), with cell parameter a=5.8038(7) Å. The ferroelectric response of material was established from curves of polarization as a function of applied electric field. Our results reveal that the double perovskite Ba2ZrTiO6 has a ferroelectric hysteretic behavior at room temperature. The studies of the electronic structure show that Ba2ZrTiO6 behaves as a nonmetallic material with gap energy 2.32 eV. The structural parameters obtained from energy minimization, through the Murnaghan equation state are 99.5% in agreement with the experimental data., En este trabajo reportamos la síntesis, la caracterización estructural, el comportamiento ferroeléctrico y las propiedades electrónicas de la perovskita compleja Ba2ZrTiO6. Las muestras fueron sintetizadas mediante el método estándar de reacción de estado sólido. La estructura cristalina se estudió a través de experimentos de difracción de rayos X y análisis de tipo Rietveld. Los resultados revelan que el material cristaliza en una estructura romboédrica, perteneciente al grupo espacial R-3 (#148), con un parámetro de red a= 5,8038(7) Å. La respuesta ferroeléctrica del material se estableció a partir de curvas de polarización en función del campo eléctrico aplicado. Nuestros resultados muestran que la perovskita Ba2ZrTiO6 evidencia un comportamiento histerético ferroeléctrico a temperatura ambiente. Los estudios de la estructura electrónica muestran que esta cerámica se comporta como un material no metálico con brecha de energía 2,32 eV. Los parámetros estructurales obtenidos a partir de la minimización de energía, a través de la ecuación de estado Murnaghan, son 99.5% acordes con los datos experimentales.

Los materiales de tipo Perovskita doble con fórmula genérica A2BB’O6 han sido ampliamente estudiados en los últimos años debido a su gran versatilidad, la cual permite la inclusión de iones de tipo alcalino térreo en los sitios A de la estructura y metales de transición en los sitios B y B’, dando origen a diversas propiedades físicas que redundan en múltiples aplicaciones industriales. En este trabajo estudiamos las propiedades estructurales y electrónicas del compuesto Ba2InTaO6, el cual es de particular interés ya que dichos sistemas podrían aplicarse en el desarrollo de resonadores dieléctricos y filtros para señal de microondas en teléfonos móviles y otros dispositivos inalámbricos, entre otras. Mediante modelamiento computacional ab-initio, basado en la Teoría de Funcional Densidad (DFT), y partiendo de la estructura de grupo espacial Fm-3m, evaluamos los parámetros de red, las energías de equilibrio y la ecuación de estado entre otras cantidades. La minimización de la energía en función del volumen permite la obtención de un parámetro de red de 15.861 Bohr. Los resultados de la Densidad de Estados Electrónicos (DOS) muestran que la doble Perovskita Ba2InTaO6 tiene un gap indirecto de ~ 4.25 eV.

Los materiales de tipo Perovskita doble con fórmula genérica A2BB’O6 han sido ampliamente estudiados en los últimos años debido a su gran versatilidad, la cual permite la inclusión de iones de tipo alcalino térreo en los sitios A de la estructura y metales de transición en los sitios B y B’, dando origen a diversas propiedades físicas que redundan en múltiples aplicaciones industriales. En este trabajo estudiamos las propiedades estructurales y electrónicas del compuesto Ba2InTaO6, el cual es de particular interés ya que dichos sistemas podrían aplicarse en el desarrollo de resonadores dieléctricos y filtros para señal de microondas en teléfonos móviles y otros dispositivos inalámbricos, entre otras. Mediante modelamiento computacional ab-initio, basado en la Teoría de Funcional Densidad (DFT), y partiendo de la estructura de grupo espacial Fm-3m, evaluamos los parámetros de red, las energías de equilibrio y la ecuación de estado entre otras cantidades. La minimización de la energía en función del volumen permite la obtención de un parámetro de red de 15.861 Bohr. Los resultados de la Densidad de Estados Electrónicos (DOS) muestran que la doble Perovskita Ba2InTaO6 tiene un gap indirecto de ~ 4.25 eV.

Los materiales de tipo Perovskita doble con fórmula genérica A2BB’O6 han sido ampliamente estudiados en los últimos años debido a su gran versatilidad, la cual permite la inclusión de iones de tipo alcalino térreo en los sitios A de la estructura y metales de transición en los sitios B y B’, dando origen a diversas propiedades físicas que redundan en múltiples aplicaciones industriales. En este trabajo estudiamos las propiedades estructurales y electrónicas del compuesto Ba2InTaO6, el cual es de particular interés ya que dichos sistemas podrían aplicarse en el desarrollo de resonadores dieléctricos y filtros para señal de microondas en teléfonos móviles y otros dispositivos inalámbricos, entre otras. Mediante modelamiento computacional ab-initio, basado en la Teoría de Funcional Densidad (DFT), y partiendo de la estructura de grupo espacial Fm-3m, evaluamos los parámetros de red, las energías de equilibrio y la ecuación de estado entre otras cantidades. La minimización de la energía en función del volumen permite la obtención de un parámetro de red de 15.861 Bohr. Los resultados de la Densidad de Estados Electrónicos (DOS) muestran que la doble Perovskita Ba2InTaO6 tiene un gap indirecto de ~ 4.25 eV.

Los materiales de tipo Perovskita doble con fórmula genérica A2BB’O6 han sido ampliamente estudiados en los últimos años debido a su gran versatilidad, la cual permite la inclusión de iones de tipo alcalino térreo en los sitios A de la estructura y metales de transición en los sitios B y B’, dando origen a diversas propiedades físicas que redundan en múltiples aplicaciones industriales. En este trabajo estudiamos las propiedades estructurales y electrónicas del compuesto Ba2InTaO6, el cual es de particular interés ya que dichos sistemas podrían aplicarse en el desarrollo de resonadores dieléctricos y filtros para señal de microondas en teléfonos móviles y otros dispositivos inalámbricos, entre otras. Mediante modelamiento computacional ab-initio, basado en la Teoría de Funcional Densidad (DFT), y partiendo de la estructura de grupo espacial Fm-3m, evaluamos los parámetros de red, las energías de equilibrio y la ecuación de estado entre otras cantidades. La minimización de la energía en función del volumen permite la obtención de un parámetro de red de 15.861 Bohr. Los resultados de la Densidad de Estados Electrónicos (DOS) muestran que la doble Perovskita Ba2InTaO6 tiene un gap indirecto de ~ 4.25 eV.

Los materiales de tipo Perovskita doble con fórmula genérica A2BB’O6 han sido ampliamente estudiados en los últimos años debido a su gran versatilidad, la cual permite la inclusión de iones de tipo alcalino térreo en los sitios A de la estructura y metales de transición en los sitios B y B’, dando origen a diversas propiedades físicas que redundan en múltiples aplicaciones industriales. En este trabajo estudiamos las propiedades estructurales y electrónicas del compuesto Ba2InTaO6, el cual es de particular interés ya que dichos sistemas podrían aplicarse en el desarrollo de resonadores dieléctricos y filtros para señal de microondas en teléfonos móviles y otros dispositivos inalámbricos, entre otras. Mediante modelamiento computacional ab-initio, basado en la Teoría de Funcional Densidad (DFT), y partiendo de la estructura de grupo espacial Fm-3m, evaluamos los parámetros de red, las energías de equilibrio y la ecuación de estado entre otras cantidades. La minimización de la energía en función del volumen permite la obtención de un parámetro de red de 15.861 Bohr. Los resultados de la Densidad de Estados Electrónicos (DOS) muestran que la doble Perovskita Ba2InTaO6 tiene un gap indirecto de ~ 4.25 eV.

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Los materiales de tipo Perovskita doble con fórmula genérica A2BB’O6 han sido ampliamente estudiados en los últimos años debido a su gran versatilidad, la cual permite la inclusión de iones de tipo alcalino térreo en los sitios A de la estructura y metales de transición en los sitios B y B’, dando origen a diversas propiedades físicas que redundan en múltiples aplicaciones industriales. En este trabajo estudiamos las propiedades estructurales y electrónicas del compuesto Ba2InTaO6, el cual es de particular interés ya que dichos sistemas podrían aplicarse en el desarrollo de resonadores dieléctricos y filtros para señal de microondas en teléfonos móviles y otros dispositivos inalámbricos, entre otras. Mediante modelamiento computacional ab-initio, basado en la Teoría de Funcional Densidad (DFT), y partiendo de la estructura de grupo espacial Fm-3m, evaluamos los parámetros de red, las energías de equilibrio y la ecuación de estado entre otras cantidades. La minimización de la energía en función del volumen permite la obtención de un parámetro de red de 15.861 Bohr. Los resultados de la Densidad de Estados Electrónicos (DOS) muestran que la doble Perovskita Ba2InTaO6 tiene un gap indirecto de ~ 4.25 eV.

Los materiales de tipo Perovskita doble con fórmula genérica A2BB’O6 han sido ampliamente estudiados en los últimos años debido a su gran versatilidad, la cual permite la inclusión de iones de tipo alcalino térreo en los sitios A de la estructura y metales de transición en los sitios B y B’, dando origen a diversas propiedades físicas que redundan en múltiples aplicaciones industriales. En este trabajo estudiamos las propiedades estructurales y electrónicas del compuesto Ba2InTaO6, el cual es de particular interés ya que dichos sistemas podrían aplicarse en el desarrollo de resonadores dieléctricos y filtros para señal de microondas en teléfonos móviles y otros dispositivos inalámbricos, entre otras. Mediante modelamiento computacional ab-initio, basado en la Teoría de Funcional Densidad (DFT), y partiendo de la estructura de grupo espacial Fm-3m, evaluamos los parámetros de red, las energías de equilibrio y la ecuación de estado entre otras cantidades. La minimización de la energía en función del volumen permite la obtención de un parámetro de red de 15.861 Bohr. Los resultados de la Densidad de Estados Electrónicos (DOS) muestran que la doble Perovskita Ba2InTaO6 tiene un gap indirecto de ~ 4.25 eV.

Los materiales de tipo Perovskita doble con fórmula genérica A2BB’O6 han sido ampliamente estudiados en los últimos años debido a su gran versatilidad, la cual permite la inclusión de iones de tipo alcalino térreo en los sitios A de la estructura y metales de transición en los sitios B y B’, dando origen a diversas propiedades físicas que redundan en múltiples aplicaciones industriales. En este trabajo estudiamos las propiedades estructurales y electrónicas del compuesto Ba2InTaO6, el cual es de particular interés ya que dichos sistemas podrían aplicarse en el desarrollo de resonadores dieléctricos y filtros para señal de microondas en teléfonos móviles y otros dispositivos inalámbricos, entre otras. Mediante modelamiento computacional ab-initio, basado en la Teoría de Funcional Densidad (DFT), y partiendo de la estructura de grupo espacial Fm-3m, evaluamos los parámetros de red, las energías de equilibrio y la ecuación de estado entre otras cantidades. La minimización de la energía en función del volumen permite la obtención de un parámetro de red de 15.861 Bohr. Los resultados de la Densidad de Estados Electrónicos (DOS) muestran que la doble Perovskita Ba2InTaO6 tiene un gap indirecto de ~ 4.25 eV.

Los materiales de tipo Perovskita doble con fórmula genérica A2BB’O6 han sido ampliamente estudiados en los últimos años debido a su gran versatilidad, la cual permite la inclusión de iones de tipo alcalino térreo en los sitios A de la estructura y metales de transición en los sitios B y B’, dando origen a diversas propiedades físicas que redundan en múltiples aplicaciones industriales. En este trabajo estudiamos las propiedades estructurales y electrónicas del compuesto Ba2InTaO6, el cual es de particular interés ya que dichos sistemas podrían aplicarse en el desarrollo de resonadores dieléctricos y filtros para señal de microondas en teléfonos móviles y otros dispositivos inalámbricos, entre otras. Mediante modelamiento computacional ab-initio, basado en la Teoría de Funcional Densidad (DFT), y partiendo de la estructura de grupo espacial Fm-3m, evaluamos los parámetros de red, las energías de equilibrio y la ecuación de estado entre otras cantidades. La minimización de la energía en función del volumen permite la obtención de un parámetro de red de 15.861 Bohr. Los resultados de la Densidad de Estados Electrónicos (DOS) muestran que la doble Perovskita Ba2InTaO6 tiene un gap indirecto de ~ 4.25 eV.

Los materiales de tipo Perovskita doble con fórmula genérica A2BB’O6 han sido ampliamente estudiados en los últimos años debido a su gran versatilidad, la cual permite la inclusión de iones de tipo alcalino térreo en los sitios A de la estructura y metales de transición en los sitios B y B’, dando origen a diversas propiedades físicas que redundan en múltiples aplicaciones industriales. En este trabajo estudiamos las propiedades estructurales y electrónicas del compuesto Ba2InTaO6, el cual es de particular interés ya que dichos sistemas podrían aplicarse en el desarrollo de resonadores dieléctricos y filtros para señal de microondas en teléfonos móviles y otros dispositivos inalámbricos, entre otras. Mediante modelamiento computacional ab-initio, basado en la Teoría de Funcional Densidad (DFT), y partiendo de la estructura de grupo espacial Fm-3m, evaluamos los parámetros de red, las energías de equilibrio y la ecuación de estado entre otras cantidades. La minimización de la energía en función del volumen permite la obtención de un parámetro de red de 15.861 Bohr. Los resultados de la Densidad de Estados Electrónicos (DOS) muestran que la doble Perovskita Ba2InTaO6 tiene un gap indirecto de ~ 4.25 eV.

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Los materiales de tipo Perovskita doble con fórmula genérica A2BB’O6 han sido ampliamente estudiados en los últimos años debido a su gran versatilidad, la cual permite la inclusión de iones de tipo alcalino térreo en los sitios A de la estructura y metales de transición en los sitios B y B’, dando origen a diversas propiedades físicas que redundan en múltiples aplicaciones industriales. En este trabajo estudiamos las propiedades estructurales y electrónicas del compuesto Ba2InTaO6, el cual es de particular interés ya que dichos sistemas podrían aplicarse en el desarrollo de resonadores dieléctricos y filtros para señal de microondas en teléfonos móviles y otros dispositivos inalámbricos, entre otras. Mediante modelamiento computacional ab-initio, basado en la Teoría de Funcional Densidad (DFT), y partiendo de la estructura de grupo espacial Fm-3m, evaluamos los parámetros de red, las energías de equilibrio y la ecuación de estado entre otras cantidades. La minimización de la energía en función del volumen permite la obtención de un parámetro de red de 15.861 Bohr. Los resultados de la Densidad de Estados Electrónicos (DOS) muestran que la doble Perovskita Ba2InTaO6 tiene un gap indirecto de ~ 4.25 eV.

We report structural analysis, magnetic ordering, ferroelectric behavior, and the electronic structure of SR2TIMNO6 complex perovskite. Samples were produced by the solid state reaction recipe. Crystallographic analysis was performed by Rietveld refinement of experimental X-ray diffraction patterns. Results show that this material crystallizes in a perovskite tetragonal structure which corresponds to the space group I4/mmm. We obtain a matching of 99% between structural properties predicted by the density functional theory and structural ordering, found from the Rietveld refinement method. From field cooling measurements of susceptibility as a function of temperature, we determine the occurrence of a magnetic ordering for a critical temperature of 44.8 K. From a fitting with the molecular field theory of ferrimagnetism, we establish that the ordering corresponds to a paramagnetic-ferrimagnetic transition, which is corroborated by the behavior of the inverse of susceptibility as a function of temperature. The Curie constant allowed for us to obtain an effective magnetic moment of 3.5 mB. The result of magnetization as a function of the applied field, measured at T = 40 K, shows a ferromagnetic-hysteretic behavior. The curve of polarization as a function of applied voltage evidences a ferroelectric character. It is shown experimentally that below 44.8 K this perovskite material evidences a multiferroic feature. Ab initio calculations of density of states and band structure for this manganite-like material were carried out by means of the density functional theory (DFT) and the linearized augmented plane waves method for both spin orientations. For calculations, the exchange and correlation potentials were included through the local density LDA+U approximation. The density of states study was carried out considering both up and down spin polarizations by the generalized gradient approximation (GGA). Results of total and partial density of states reveal the insulator ch, En este trabajo reportamos el análisis estructural, ordenamiento magnético, carácter ferroeléctrico y estructura electrónica de la perovskite compleja SR2TIMNO6. Las muestras fueron producidas mediante reacción de estado sólido. El análisis cristalográfico fue realizado a través de refinamiento Rietveld de los patrones experimentales de rayos x. Los resultados muestran que este material cristaliza en una perovskita tetragonal correspondiente al grupo espacial I4/mmm. Hemos obtenido un acuerdo del 99% entre las propiedades estructurales predichas por la teoría del funcional de la densidad y el ordenamiento estructural determinado mediante refinamiento Rietveld. A través de medidas de susceptibilidad en función de la temperatura encontramos ordenamiento magnético para una temperatura crítica de 44.8 K. Por medio del ajuste con la teoría molecular de ferrimagnetismo establecimos que el ordenamiento magnético se relaciona con una transición paramagnético-ferrimagnético, la cual se corrobora por el comportamiento del inverso de la susceptibilidad en función de la temperatura. La constante de Curie permitió determinar un momento magnético efectivo de 3.5 mB. Medidas de magnetización en función del campo aplicado a T = 40 K, muestra un comportamiento histerético. La curva de polarización en función del campo eléctrico evidencia una característica ferroeléctrica. Experimentalmente se demuestra que el material se comporta como un multiferróico. Cálculos Ab initio de la densidad de estados fueron realizados por medio de la teoría de funcional densidad y del método ondas planas aumentadas linealizadas para orientaciones de espín arriba y abajo. Los cálculos de intercambio y potencial de correlación fueron incluidos a través de la aproximación de densidad local LDA+U. Los resultados de la densidad de estados muestran la característica aislante de este material con un momento magnético efectivo de 3.3mB

We report structural analysis, magnetic ordering, ferroelectric behavior, and the electronic structure of SR2TIMNO6 complex perovskite. Samples were produced by the solid state reaction recipe. Crystallographic analysis was performed by Rietveld refinement of experimental X-ray diffraction patterns. Results show that this material crystallizes in a perovskite tetragonal structure which corresponds to the space group I4/mmm. We obtain a matching of 99% between structural properties predicted by the density functional theory and structural ordering, found from the Rietveld refinement method. From field cooling measurements of susceptibility as a function of temperature, we determine the occurrence of a magnetic ordering for a critical temperature of 44.8 K. From a fitting with the molecular field theory of ferrimagnetism, we establish that the ordering corresponds to a paramagnetic-ferrimagnetic transition, which is corroborated by the behavior of the inverse of susceptibility as a function of temperature. The Curie constant allowed for us to obtain an effective magnetic moment of 3.5 mB. The result of magnetization as a function of the applied field, measured at T = 40 K, shows a ferromagnetic-hysteretic behavior. The curve of polarization as a function of applied voltage evidences a ferroelectric character. It is shown experimentally that below 44.8 K this perovskite material evidences a multiferroic feature. Ab initio calculations of density of states and band structure for this manganite-like material were carried out by means of the density functional theory (DFT) and the linearized augmented plane waves method for both spin orientations. For calculations, the exchange and correlation potentials were included through the local density LDA+U approximation. The density of states study was carried out considering both up and down spin polarizations by the generalized gradient approximation (GGA). Results of total and partial density of states reveal the insulator ch, En este trabajo reportamos el análisis estructural, ordenamiento magnético, carácter ferroeléctrico y estructura electrónica de la perovskite compleja SR2TIMNO6. Las muestras fueron producidas mediante reacción de estado sólido. El análisis cristalográfico fue realizado a través de refinamiento Rietveld de los patrones experimentales de rayos x. Los resultados muestran que este material cristaliza en una perovskita tetragonal correspondiente al grupo espacial I4/mmm. Hemos obtenido un acuerdo del 99% entre las propiedades estructurales predichas por la teoría del funcional de la densidad y el ordenamiento estructural determinado mediante refinamiento Rietveld. A través de medidas de susceptibilidad en función de la temperatura encontramos ordenamiento magnético para una temperatura crítica de 44.8 K. Por medio del ajuste con la teoría molecular de ferrimagnetismo establecimos que el ordenamiento magnético se relaciona con una transición paramagnético-ferrimagnético, la cual se corrobora por el comportamiento del inverso de la susceptibilidad en función de la temperatura. La constante de Curie permitió determinar un momento magnético efectivo de 3.5 mB. Medidas de magnetización en función del campo aplicado a T = 40 K, muestra un comportamiento histerético. La curva de polarización en función del campo eléctrico evidencia una característica ferroeléctrica. Experimentalmente se demuestra que el material se comporta como un multiferróico. Cálculos Ab initio de la densidad de estados fueron realizados por medio de la teoría de funcional densidad y del método ondas planas aumentadas linealizadas para orientaciones de espín arriba y abajo. Los cálculos de intercambio y potencial de correlación fueron incluidos a través de la aproximación de densidad local LDA+U. Los resultados de la densidad de estados muestran la característica aislante de este material con un momento magnético efectivo de 3.3mB

We report structural analysis, magnetic ordering, ferroelectric behavior, and the electronic structure of SR2TIMNO6 complex perovskite. Samples were produced by the solid state reaction recipe. Crystallographic analysis was performed by Rietveld refinement of experimental X-ray diffraction patterns. Results show that this material crystallizes in a perovskite tetragonal structure which corresponds to the space group I4/mmm. We obtain a matching of 99% between structural properties predicted by the density functional theory and structural ordering, found from the Rietveld refinement method. From field cooling measurements of susceptibility as a function of temperature, we determine the occurrence of a magnetic ordering for a critical temperature of 44.8 K. From a fitting with the molecular field theory of ferrimagnetism, we establish that the ordering corresponds to a paramagnetic-ferrimagnetic transition, which is corroborated by the behavior of the inverse of susceptibility as a function of temperature. The Curie constant allowed for us to obtain an effective magnetic moment of 3.5 mB. The result of magnetization as a function of the applied field, measured at T = 40 K, shows a ferromagnetic-hysteretic behavior. The curve of polarization as a function of applied voltage evidences a ferroelectric character. It is shown experimentally that below 44.8 K this perovskite material evidences a multiferroic feature. Ab initio calculations of density of states and band structure for this manganite-like material were carried out by means of the density functional theory (DFT) and the linearized augmented plane waves method for both spin orientations. For calculations, the exchange and correlation potentials were included through the local density LDA+U approximation. The density of states study was carried out considering both up and down spin polarizations by the generalized gradient approximation (GGA). Results of total and partial density of states reveal the insulator ch, En este trabajo reportamos el análisis estructural, ordenamiento magnético, carácter ferroeléctrico y estructura electrónica de la perovskite compleja SR2TIMNO6. Las muestras fueron producidas mediante reacción de estado sólido. El análisis cristalográfico fue realizado a través de refinamiento Rietveld de los patrones experimentales de rayos x. Los resultados muestran que este material cristaliza en una perovskita tetragonal correspondiente al grupo espacial I4/mmm. Hemos obtenido un acuerdo del 99% entre las propiedades estructurales predichas por la teoría del funcional de la densidad y el ordenamiento estructural determinado mediante refinamiento Rietveld. A través de medidas de susceptibilidad en función de la temperatura encontramos ordenamiento magnético para una temperatura crítica de 44.8 K. Por medio del ajuste con la teoría molecular de ferrimagnetismo establecimos que el ordenamiento magnético se relaciona con una transición paramagnético-ferrimagnético, la cual se corrobora por el comportamiento del inverso de la susceptibilidad en función de la temperatura. La constante de Curie permitió determinar un momento magnético efectivo de 3.5 mB. Medidas de magnetización en función del campo aplicado a T = 40 K, muestra un comportamiento histerético. La curva de polarización en función del campo eléctrico evidencia una característica ferroeléctrica. Experimentalmente se demuestra que el material se comporta como un multiferróico. Cálculos Ab initio de la densidad de estados fueron realizados por medio de la teoría de funcional densidad y del método ondas planas aumentadas linealizadas para orientaciones de espín arriba y abajo. Los cálculos de intercambio y potencial de correlación fueron incluidos a través de la aproximación de densidad local LDA+U. Los resultados de la densidad de estados muestran la característica aislante de este material con un momento magnético efectivo de 3.3mB

We have performed first principles calculations to determine the structural properties of InP compound, in zinc blende, NaCl, wurtzite, NiAs and CsCl structures, using density functional theory (DFT) and the full potential linearized augmented plane waves method (FP-LAPW). To represent the exchange and correlation effects we used the generalized gradient approximation (GGA), with the Wu-Cohen, as implemented in the Wien2k package. We find that the most stable structure is the zincblende type and under pressure is observed. We analyze in detail the band structure and density of states in the more stable phase, being shown a semiconductor behavior with direct energy band gap., Se ha realizado cálculos de primeros principios para determinar las propiedades estructurales del compuesto InP, en las estructuras zinc blenda, NaCl, wurzita, NiAs y CsCl, utilizando la teoría del funcional densidad (DFT) y el método de ondas planas aumentadas y linealizadas con potencial completo (FP-LAPW). Para representar los efectos de intercambio y correlación, empleamos la aproximación de gradiente generalizado (GGA); con el novedoso potencial de Wu-Cohen, como está implementado en el paquete Wien2k. Se encontró que la estructura más estable es la tipo zinc blenda y se observó la transición de fase estructural de ZB a NaCl bajo presión. Analizando en detalle la estructura de bandas y la densidad de estados en la fase más estable, evidenciándose un comportamiento semiconductor con brecha de energía prohibida directa.

The electronic structure and properties of cerium oxides (CeO2 and Ce2O3) have been studied in the framework of the LDA+U and GGA(PW91)+U implementations of density functional theory. The dependence of selected observables of these materials on the effective U parameter has been investigated in detail. The examined properties include lattice constants, bulk moduli, density of states, and formation energies of CeO2 and Ce2O3. For CeO2, the LDA+U results are in better agreement with experiment than the GGA+U results whereas for the computationally more demanding Ce2O3 both approaches give comparable accuracy. Furthermore, as expected, Ce2O3 is much more sensitive to the choice of the U value. Generally, the PW91 functional provides an optimal agreement with experiment at lower U energies than LDA does. In order to achieve a balanced description of both kinds of materials, and also of nonstoichiometric CeO2¿x phases, an appropriate choice of U is suggested for LDA+U and GGA+U schemes. Nevertheless, an optimum value appears to be property dependent, especially for Ce2O3. Optimum U values are found to be, in general, larger than values determined previously in a self-consistent way.

The observation of coherent tunnelling in Cu2+ - and Ag2+ -doped MgO and CaO:Cu2+ was a crucial discovery in the realm of the Jahn-Teller (JT) effect. The main reasons favoring this dynamic behavior are now clarified through ab initio calculations on Cu2+ - and Ag2+ -doped cubic oxides. Small JT distortions and an unexpected low anharmonicity of the eg JT mode are behind energy barriers smaller than 25 cm-1 derived through CASPT2 calculations for Cu2+ - and Ag2+ -doped MgO and CaO:Cu2+ . The low anharmonicity is shown to come from a strong vibrational coupling of MO610- units (M=Cu,Ag) to the host lattice. The average distance between the d9 impurity and ligands is found to vary significantly on passing from MgO to SrO following to a good extent the lattice parameter.