Estabilidad y propiedades electrónicas de agregados de metales de transición

• Autores: Guevara, Alejandro Javier
• Año de publicación: 1998
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Llois, Ana María; Weissmann, Mariana
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

Durante los últimos años ha habido un gran interés en el estudio de pequeños agregados (clusters) metálicos. En particular, los clusters de metales de transición (MT) sonmuy atractivos por su magnetismo y reactividad química en conección con los procesoscatalíticos. En esta tesis mostramos que es posible estudiar propiedades electrónicas depequeños agregados de MT teniendo como punto de partida parámetros del estado sólido. Proponemos primero un porencial modelo semiempírico para simular propiedades demateriales y clusters de MT. La parte atractiva del potencial se obtiene a partir de un Hamiltoniano de uniones fuertes que tiene en cuenta la simetría de los orbitales d y conducea una dependencia con la potencia 2/3 de la coordinación efectiva (o segundo momento de ladensidad local de estados) en lugar de la dependencia usual de la raíz cuadrada. Para el usode este modelo de potencial en materiales especificos, se deben ajustar cuatro parámetroscon datos experimentales del volumen. Presentamos dos tipos de parametrización y calculamospropiedades del volumen, defectos, superficies, y de clusters, comparando conexperimentos, cálculos ab initio, y la aproximación usual del segundo momento. En una segunda etapa mostramos que nuevamente el uso de parámetros del volumencon un buen tratamiento de las superficies da las herramientas necesarias para cálculosde estructura electrónica de clusters de MT, en el marco de un Hamiltoniano Hubbardparametrizado en la aproximación de Hartree-Fock irrestricta. El Hamiltoniano modelotiene en cuenta el ”spillover” electrónico que se produce en la superficie del cluster. Hacemoslos cálculos para clusters fcc y bcc de hasta 260 átomos haciendo uso de propiedadesde simetría. Obtenemos momentos magnéticos (por átomo y capa) y potenciales de ionizaciónpara clusters de Ni, de Co y de Fe. También calculamos las propiedades magnéticasde clusters mixtos, específicamente clusters de Co recubiertos de Ag. Mostramos como elmomento magnético total de estos sistemas presenta un amplio rango de posibles valoresdependiendo de la distibución de los átomos de Ag en la superficie. Esto último podríatener importantes consecuencias en la magnetorresistencia de sistemas granulares. Comparamoscon cálculos ab initio (FP-LAPW) periódicos hechos para algunas estructurasparticulares.
During the last decade there has been great interest in the study of small metallicclusters. In particular, transition-metal (TM) clusters are very attractive because of theirmagnetic and chemical reactivity in connection with catalytic processes. In this thesis weshow that it is possible to study the properties of small TM clusters by taking as startingpoint parameters from the bulk state. We propose first a semiempirical model potential to simulate properties of fcc TM materialsand clusters. The attractive part of the potential is obtained from a tight-binding Hamiltonian that takes into account the symmetry of the d orbitals and leads to a 2/3power dependence on the effective coordination (or second moment of the local densityof states) instead of the usual square-root dependence. In order to use this potential forspecific materials, four parameters are adjusted with bulk experimental data. We presenttwo different parametrizations and calculate hulk. defect, surface, and cluster propertiescomparing with experiment, ab initio calculations. and the usual second-moment approximation. In a second step we show that. again. the use of bulk parameters with a good treatmentof the surfaces gives the necessary tools for electronic structure calculations of TMclusters within a parametrized Hubbard Hamiltonian in the unrestricted Hartree-Fock approximation. The model Hamiltonian takes into account electron spillover on the clustersurface. We perform calculations for fcc and bcc clusters of up to 260 atoms making useof symmetry properties. We obtain magnetic moments per atom and shell. and ionizationpotentials for Ni, Co and Fe clusters. We also calculate the magnetic properties of mixedclusters, specifically, Co clusters covered by Ag atoms. We show that the total magneticmoment of these systems presents a wide range of possible values depending on the distributionof Ag atoms on the surface. This last finding could have important consequences forthe Giant Magnetoresistance Effect of granular systems. We compare with 3D FP-LAPWcalculations done for some particular structures.
Fil: Guevara, Alejandro Javier. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.