• Titulo

    Estudio de estructura electrónica y de procesos dinámicos de sistemas químicos complejos
  • Autor (es) / Colaborador(es)

    Maricarmen Grisolía Cardona / Rafael Almeida Mata / Luis Rincón / José E. Alvarellos
  • Institución

    Universidad de Los Andes - Facultad de Ciencias - Postgrado en Física Fundamental
  • Tipo Documento

    Tesis doctoral
  • Resumen

    Español

    Esta tesis trata sobre el estudio teórico de varios sistemas y de algunos de sus procesos dinámicos. En primer lugar, aplicamos diferentes métodos de cálculo de estructura electrónica al estudio estructural de sistemas vítreos de galio, lantano y azufre, cuyas propiedades físicas muestran mejoras gracias al dopaje con cloruro de cesio. Confirmamos que los resultados experimentales reportados previamente resultan insuficientes para explicar los cambios observados, y que estos estudios deben completarse mediante otros experimentos. Particularmente, nuestros cálculos mostraron que se pueden obtener informaciones pertinentes estudiando estos vidrios por espectroscopia vibracional. En segundo lugar, estudiamos el compuesto Ag2V4O11 (SVO) mediante la Teoría del Funcional de la Densidad (DFT). Este compuesto es comúnmente utilizado como material de electrodo en baterías de ion litio. Obtuvimos resultados que aclaran una controversia relativa a la estructura cristalina del SVO, para el cual se han reportado tres estructuras diferentes. Luego, realizamos un estudio, mediante dinámica molecular ab initio, de la movilidad de los iones metálicos en dicho sistema. Nuestros resultados ofrecen informaciones que ayudan a comprender el mecanismo complejo de inserción de litio en el SVO. Finalmente, abordamos el caso de un sistema que no está sujeto a la aproximación de Born-Oppenheimer. Se trata de la simulación del proceso de túnel de una partícula cuántica que evoluciona en un pozo de potencial meta-estable, para el cual estimamos el tiempo de túnel, mediante un método original de dinámica molecular semiclásica. El uso de los métodos de cálculo ab initio para el estudio de estos tres distintos casos nos permitió evaluar su capacidad para elucidar problemas de estructura electrónica y para describir fenómenos fisicoquímicos existentes en sistemas complejos.


    Inglés

    This work is about the theoretical study of several systems and some of their dynamical processes. First, we have applied different electronic structure calculation methods to the structural study of glass systems made of gallium, lanthanum and sulfur, whose physical properties have been observed to be improved by cesium chloride doping. We have confirmed that previously obtained experimental results are insufficient to explain this changes and that these studies must be completed by additional experiments. Particularly, our calculations have shown that pertinent informations could be obtained by studying these glasses by vibrational spectroscopy. Second, we have studied the compound Ag2V4O11 (SVO) by means of the Density Functional Theory (DFT). This compound is largely used as electrode material for lithium batteries. We have obtained results partly clarifying a controversy relative to the crystal structure of SVO, for which three different structures have been reported. We have then made an ab initio molecular dynamics study of the mobility of metallic ions in this system. Our results give useful informations for the understanding of the complex mechanism of lithium insertion on SVO. Lastly, we have studied a case of a system which is not under the Born-Oppenheimer approximation. We have simulated the tunneling process of a quantum particle evolving in a metastable potential well, and we have estimated its tunneling time, by means of an original semiclassical molecular dynamics method. The use of these ab initio calculation methods for the study of these three different cases has allowed us to evaluate their capacity to elucidate electronic structure problems and to describe physical-chemical phenomena existing in complex systems.