Estudo da estrutura eletrônica do sistema MgMoO4 via DFT

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Casero, Natan Mendes
• Orientador(a): Moreira, Mario Lucio
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Pelotas
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Física
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: MgMoO4; DFT; Molibdatos; Molybdates
• Área do conhecimento CNPq: CIENCIAS EXATAS E DA TERRA
• Link de acesso: http://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/handle/prefix/14785

O presente trabalho estudou a estrutura e as propriedades elétricas do molibdato de magnésio (MgMoO4) na fase monoclínica e do molibdato de magnésio hidratado (MgMoO4H2O) na fase triclínica. Estes materiais são semicondutores que possuem algumas aplicações como: Laser sintonizáveis, baterias de hidrogênio e dispositivos ópticos eletrônicos. Para compreender essas propriedades foi proposto uma análise teórica, utilizando a teoria funcional da densidade (DFT) e o pacote computacional CRYSTAL17. A utilização da DFT é uma poderosa alternativa para descrever as propriedades elétricas e estruturais de materias sólidos cristalinos, juntamente com os funcionais que trazem aproximações para solução da interações de muitos corpos. Os funcionais utilizados neste trabalho foram desde o consolidado funcional puro PBE, à funcionais mais complexos e qua geram um maior custo computacional como o B3LYP e HSE. Ainda, foi utilizado juntamente ao B3LYP a aproximação D3 de Grimme, na qual leva em consideração interações de dispersão. Para a execução dos cálculos ainda foi utilizada bases disponíveis no CRYSTAL17, nas quais estão presentes informações a respeito dos átomos como orbitais atômicos. Os cálculos foram executados e assim obtidos estrutura de bandas, band gap, densidade de estados e Raman. A estrutura de banda nos mostrou como ocorre a transição entre a banda de valência e a banda de condução. Para a fase monoclínica essa transição foi indireta entre os pontos k da rede recíproca Y −Γ exceto para o PBE que mostrou uma transição direta entre os pontos Γ−Γ. O valor de band gap mais próximo do experimental foi calculado com o B3LYP-D3 com um valor de 5,4eV. Este foi o primeiro indício este funcional híbrido juntamente com a aproximação de dispersão obteve um melhor desempenho nos cálculos dos materiais. Para a fase triclínica o valor do band gap foi de 5,92eV para o B3LYP-D3 e a transição foi indireta entre os pontos k da rede recíproca U − V . Houve uma flutuação em torno deste valor nos funcionais híbridos e com o PBE obtevese 4,01eV. Todos os funcionais exceto o primeiro citado apresentaram transição indireta entre os pontos Γ − V . A densidade de estados mostrou que a contribuição no topo da banda de valência para as duas fases foi do orbital p do oxigênio e na banda de condução foi majoritariamente do orbital d do molibdênio com alguma contribuição dos orbitais p do oxigênio. O Raman mostrou detalhadamente como ocorre os modos vibracionais na estrutura do molibdato de magnésio, evidenciando um melhor desempenho do B3LYP-D3 em comparação com trabalhos experimentais.