Cálculos de estructura electrónica en sistemas nanométricos

Resumen

El trabajo recogido en esta tesis doctoral presenta dos vertientes: por un lado se han desarrollado nuevas técnicas de autoconsistentes cálculo electrónico que permiten abordar, a un nivel de primeros principios, el estudio de sistemas de gran tamaño y, por otro lado, se ha aplicado esta nueva metodología a varios sistemas físicos de interés. El método de cálculo desarrollado está basado en el uso de funciones de onda localizadas, y de un funcional de la energía que permiten resolver el problema electrónico sin necesidad de ortogonalizar explicitamente las funciones de onda. La conjunción de ambos elementos permite que tanto el tiempo de cálculo, como la memoria escalen linealmente con el tamaño del sistema estudiado. Las funciones de onda se desarrollan en bases de orbitales atómicos, habiendose prestado una especial atención a la optimización de las mismas, siendo este un punto crucial para alcanzar resultados de alta calidad y fiabilidad. Las técnicas desarrolladas se han aplicado al estudio de tres sistemas físicos de tamaño nanométrico: i) el estudio de las propiedades estructurales, elásticas y vibracionales de los nanotubos de carbono, ii) la adsorción de C60 en la superficie Si(111)7x7, y la interpretación de las imágenes túnel de dicho sistema en términos de los orbitales moleculares del "fullereno" libre y, iii) interpretación del diferente comportamiento de la conductancia en experimentos con nanocontactos metálicos formados por diversos materiales, a través del diferente cambio de la estructura electrónica frente a las fuertes deformaciones uniaxiales presentes en estos experimentos.