Thermal and structural properties of nanoclusters and nanoalloys

Résumé

Un objetivo común en la comunidad científica actual es lograr un entendimiento de la estructura y propiedades de diversos materiales a nivel atómico. Sólo con este conocimiento detallado seremos capaces de mejorar el rendimiento y ampliar las posibilidades tecnológicas de estos materiales de un modo racional; asimismo, podremos predecir con cierta fiabilidad sus propiedades bajo condiciones físicas que sean difícilmente accesibles en experimentos. En este sentido, las simulaciones por ordenador están entrando cada vez más en escena, debido al desarrollo de algoritmos más eficientes y el aumento de la velocidad de calculo en los últimos años. Desde el punto de vista tecnológico, es muy importante alcanzar un buen entendimiento de las propiedades térmicas de nanoagregados. La creciente miniaturización de los principales componentes electrónicos en placas informáticas y otros dispositivos está llegando a un límite donde su calentamiento (inducido por el paso de corriente eléctrica) podría inducir las fusión de componentes básicos. Llegados a ese punto, es imprescindible poder predecir las temperaturas de fusión de los nanoagregados para así poder decidir qué material (o qué tamaño de agregado) es más apropiado en cada aplicación. A este respecto este proyecto de tesis se centrará concretamente en las propiedades térmicas y estructurales de nanoagregados de diferentes materiales alcalinos como son el sodio y el litio, haciendo particular hincapié en el fenómeno de la fusión. El deseo de fabricar materiales con propiedades controladas y bien definidas en la escala nanometrica (para aplicaciones que van desde la Electrónica y la catálisis hasta la Ingeniería en general) ha suscitado gran interés en los agregados bimetálicos y trimetálicos, llamados también nanoaleaciones. Desde el punto teórico-computacional, estas nanoaleaciones suponen un reto dada la dificultad de su espacio de fases, del gran número de mínimos locales que poseen, que aumenta exponencialmente con el tamaño del agregado, así como de la existencia de "homotops" (isoméros con la misma estructura y composición pero diferente distribución de los tipos de átomos). Asimismo dadas las limitaciones experimentales para la determinación directa de la estructura a nivel nanométrico tanto para el caso de materiales puros como para nanoaleaciones, un especial interés es pondrá en la búsqueda y optimización de las mismas, para el caso de agregados de galio pequeños como para nanaoaleaciones de aluminio-cobre y de plata-cobre.