Estudio teórico de propiedades estructurales y dinámicas de agregados de carbono y carbono-silicio

Zusammenfassung

En esta Tesis se ha presentado el estudio teórico, mediante técnicas de simulación de las propiedades estructurales, térmicas y dinámicas de pequeños agregados de carbono, de fullerenos y de fullerenos dopados con silicio. Dos modelos se han utilizado para describir las interacciones atómicas en estos sistemas: 1,- El potencial efectivo de muchos cuerpos introducido por Tersoff. 2,- El método Tight-Binding. El estudio de pequeños agregados de carbono y del fullereno C60, se ha realizado utilizando el potencial de Tersoff. Desde el punto de vista estructural, el panorama isomérico es profusamente extenso. La jerarquía isomérica obtenida en estos agregados obedecen fundamentalmente a la competición existente entre dos factores. Uno, la tendencia a que todos los enlaces estén saturados, y el otro, la reducción de las tensiones estructurales que surgen por las características geométricas de los isómeros. En cuanto al comportamiento dinámico, los agregados estudiados conforman a lo largo del proceso de calentamiento un exuberante mapa isomérico previo a su descomposición térmica. Sin embargo, se ha comprobado que isómeros pertenecientes a familias topológicamente diferentes permanecen térmicamente aislados durante un gran rango de temperaturas. Añadir, que estos agregados no son capaces de engendrar un comportamiento típico de una fase líquida. Cuando atraviesan la región energética en la que se manifiesta la transición sólido-líquido se produce la descomposición térmica (fragmentación), antes de que llegue a desarrollarse una verdadera fase líquida. El estudio del dopaje de fulleros con átomos de silicio se ha realizado utilizando tanto el potencial de Tersoff como la metodología Tight-Binding. Ambos niveles de aproximación predicen que los fullerenos dopados con un único átomo de silico presentan preferencia por un dopaje de tipo exoédrico cuando el número total de átomos en el sistema es