XXV SIMPOSIO PERUANO DE FÍSICA

SIMEON M. YARO MEDINA CARLOS V. LANDAURO SAENZ

LIMA, 10 DE OCTUBRE DE 2016

JUAN JOSÉ TORRES VEGA

BÚSQUEDA DE MÍNIMOS GLOBALES DE SISTEMAS ALXFEY (X,Y = 1,..,5) PARA SU USO COMO

UNIDADES DE CONSTRUCCIÓN DE NANOESTRUCTURAS 

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

¿QUE ES UN CLÚSTER?

Agregado de Átomos

Tamaño < 100nm

Presentan propiedades singulares

respecto al bulk

Faraday 1857

Nuevas Baterías

Almacenamiento de Hidrógeno

Catálisis

Ensamblaje de Clústeres

TECNOLOGÍA Y CIENCIA DE LOS CLÚSTERES

DEL CLÚSTER AL SÓLIDO

EL PUENTE DE LONDRES!!!!

Versión Nano

Versión LEGO

Celda Base

Nanoestructura

CRECIMIENTO CRISTALINO

Protocolo formulado con sistemas Silicio - Litio

CRECIMIENTO CRISTALINO

Celda Base

Nanoestructura

PROTOCOLO DE INVESTIGACIÓN

Selección de una Celda Base adecuada

Ensamblado de la Nanoestructura

La Celda Base debe ser una unidad de gran estabilidad

Una alternativa es utilizar el mínimo global

Para ubicar al mínimo global utilizamos Algoritmos Genéticos

EN BUSCA DE LA CELDA BASE

Cruce/Reproducción Mutaciones

Nueva Generación

Ranking de AptitudCalculo de la Energía H| i = E| i

Algoritmos Genéticos

SistemasInteligentes

Problema dela Optimización

Especies

i-Población

Especies Aleatorias

Converge?

Candidato a Mínimo Global

LA BÚSQUEDA DEL MÍNIMO GLOBAL

Tiempo Generacional

LA BÚSQUEDA DEL MÍNIMO GLOBAL

Hacia el mínimo global

PROTOCOLO DE INVESTIGACIÓN

Selección de una Celda Base adecuada

Ensamblado de la Nanoestructura

La Celda Base debe ser una unidad de gran estabilidad

Una alternativa es utilizar el mínimo global

Para ubicar al mínimo global utilizamos Algoritmos Genéticos

Análisis de la estabilidad de la Celda Base

Estudio de la formación de la nanoestructura

Estudio de propiedades de la nanoestructura

ENSAMBLANDO LA NANOESTRUCTURA

Análisis de la estabilidad de la Celda Base

Estudio de la formación de la nanoestructura

Estudio de propiedades de la nanoestructura

- Estudio de la densidad y distribución de Carga- Técnicas de Localización : ELF, AdNDP, LOC-ELF- Aromaticidad : NICS, FiPC- Estudios Topólogicos : BindZ, Integración de ELF

- Formación de unidades complejas:- Formación de Dímeros, trimeros, etc.- Dinámicas Cuánticas, QM/MM.

- Análisis de la Estructura Electrónica- Estudio del Transporte

ESTUDIANDOEL SISTEMA

FE - AL

Se buscaron los mínimos globales FEXALY (x,y=1,..,5) con el funcional de Perdew y Wang (PW91) y la base de Stuttgart.

BUSCANDO LA CELDA BASE FE-AL

Se optimizaron los mínimos hallados con PW91/6-311+g*

FeAl2 FeAl3 FeAl4

C2v

C3v

C2v

E = 3.33 Kcal/molE = 0.00 Kcal/mol

C4v

FeAl5

Se buscaron los mínimos globales FEXALY (x,y=1,..,5) con el funcional de Perdew y Wang (PW91) y la base de Stuttgart.

BUSCANDO LA CELDA BASE FE-AL

Se optimizaron los mínimos hallados con PW91/6-311+g*

Fe2Al

C2v

Fe2Al2

C2v

Fe2Al3

D3h

Fe2Al5

E = 0.00 Kcal/mol E = 0.92 Kcal/molC2v

Fe2Al4

Se buscaron los mínimos globales FEXALY (x,y=1,..,5) con el funcional de Perdew y Wang (PW91) y la base de Stuttgart.

BUSCANDO LA CELDA BASE FE-AL

Se optimizaron los mínimos hallados con PW91/6-311+g*

Fe3Al

Fe3Al4 Fe3Al5Fe3Al2

Fe3Al3

C2v

E = 0.00 Kcal/mol E = 3.1 Kcal/molC2v

Se buscaron los mínimos globales FEXALY (x,y=1,..,5) con el funcional de Perdew y Wang (PW91) y la base de Stuttgart.

BUSCANDO LA CELDA BASE FE-AL

Se optimizaron los mínimos hallados con PW91/6-311+g*

Fe4Al3

E = 3.40 Kcal/mol

Fe4Al5

E = 0.00 Kcal/mol

BUSCANDO PATRONES PREDOMINANTES

Fe4Al3 Fe4Al5

Fe3Al4 Fe3Al5Fe2Al5

DENSIDAD ELECTRÓNICA

FeAl3 FeAl4 Fe2Al5

Fe3Al4 Fe4Al3

ESTUDIANDO LA ESTABILIDAD

FUNCIÓN DE LOCALIZACIÓN ELECTRÓNICA (ELF)

Define regiones donde se puede encontrar un par electrónico(1 +

C(~r)

Ch(⇢(~r))

�2)

ELF =

⇢ =X

i

ni|'i|2 C(~r) =1

2

X

i

ni|r'i|2 �1

8

|r⇢|2

⇢

donde :

tal queValores Altos se encuentran dentro del par electrónicoValores Bajos cerca del borde entre pares electrónicos

FUNCIÓN DE LOCALIZACIÓN ELECTRÓNICA

FeAl2

FeAl5

FUNCIÓN DE LOCALIZACIÓN ELECTRÓNICA

Fe2Al3

Fe2Al4

FUNCIÓN DE LOCALIZACIÓN ELECTRÓNICA

Fe2Al5

Fe3Al4

FUNCIÓN DE LOCALIZACIÓN ELECTRÓNICA

Fe4Al3

Fe3Al5

CONCLUSIONES

Es recomendable utilizar clústeres estables como unidad de crecimiento de nanoestructuras de mayor

tamaño.

FALTA MUCHO TRABAJO POR REALIZARhay que probar AdNDP y Análisis BindZ.

Mediante la ELF no se observan enlaces formales entre los átomos de Aluminio y Hierro

CONCLUSIONES

Los basines de la ELF del aluminio son los que brindarían estabilidad al sistema.

GRACIAS!!!

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