Efectos topológicos y transferencia de carga en reacciones catalíticas fuera del equilibrio

• Autores: Figueroa, Amparo
• Año de publicación: 2024
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis de grado
• Colaborador/a o director/a de tesis: Calvo, Hernán Laureano; Berdakin, Matías
• Materia: Materia condensada; Catálisis; Grafeno; Aislantes topológicos; Transporte cuántico; Condensed matter; Catalysis; Graphene; Topological insulators; Quantum transport
• Institución: Universidad Nacional de Córdoba

Tesis (Lic. en Física)--Universidad Nacional de Córdoba, Facultad de Matemática, Astronomía, Física y Computación, 2024.
Fil: Figueroa, Amparo. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomía, Física y Computación; Argentina.
En los últimos años, el área de física de la materia condensada y la ciencia de materiales vienen experimentando una revolución conceptual debido al surgimiento de nuevos materiales con propiedades electrónicas sin precedentes. Un ejemplo de estos materiales son los aislantes topológicos, que en su interior se comportan como aislantes, pero en su superficie permiten una conducción eléctrica robusta ante imperfecciones del material. Dicha "protección topológica" se debe a propiedades internas de la función de onda electrónica del material, y es lo que motiva su uso en una amplia gama de aplicaciones. Entre ellas, el empleo de aislantes topológicos como catalizadores resultaría en una marcada mejoría en las tasas de reacción en comparación a otros catalizadores convencionales, si bien los mecanismos participantes aún se encuentran en discusión. Por otro lado, la gran mayoría de los trabajos considera el proceso catalítico en condiciones termodinámicas de equilibrio, dejando de lado su estudio bajo condiciones fuera del equilibrio debido, por ejemplo, a la aplicación de campos electromagnéticos. Este trabajo intenta brindar información acerca del rol de los estados topológicos en procesos de transferencia de carga aplicados a la disociación de moléculas diatómicas sencillas como O2 y H2. Para ello, se utilizaron modelos atomísticos simplificados en combinación con funciones de Green de no-equilibrio, que permiten describir diferentes mecanismos de disociación inducidos por corriente en sustratos metálicos, semiconductores y topológicos.
In recent years, the fields of condensed matter physics and material science have undergone a conceptual revolution driven by the emergence of new materials exhibiting unprecedented electronic properties. One such example are topological insulators, which behave like insulators within their bulk but allow electric conduction on their surface, robust to material imperfections. This "topological protection" arises from the internal properties of the material's electronic wave function, prompting its widespread application. Among these applications, the use of topological insulators as catalysts promises a significant enhancement in reaction rates compared to conventional catalyzers, though the underlying mechanisms remain subject to debate. However, the majority of prior studies have focused on catalytic processes under conditions of thermodynamic equilibrium, overlooking investigations of out-of-equilibrium scenarios, such as those induced by electromagnetic fields. This work aims to shed light on the role of topological states in charge transfer processes, in particular in the dissociation of simple diatomic molecules like O2 and H2. To achieve this, we employ simple atomistic models combined with non-equilibrium Green functions, enabling the description of various current-induced molecular dissociation mechanisms across metallic, semiconductor, and topological substrates.
Fil: Figueroa, Amparo. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomía, Física y Computación; Argentina.