DESARROLLO DE LIBRERÍA DE ALTO RENDIMIENTO PARA CÁLCULOS DE ESTRUCTURA ELECTRÓNICA: VALIDACIÓN EN NUEVAS ANTIPEROVSKITAS LAMINARES CON POTENCIALES APLICACIONES TERMOELÉCTRICAS EN ENERGÍAS RENOVABLES

Abstract

Códigos de física computacional, como lo es Vienna ab-initio Simulation Package (VASP), basados en Teoría Funcional de la Densidad (DFT), son desarrollos muy robustos en el estudio individual de compuestos y cristales en el campo de la materia condensada. No obstante, carecen de un enfoque para el estudio en masa de distintos sistemas, desaprovechando el potencial que tiene DFT para el descubrimiento de nuevos materiales. Con esta motivación en mente, en este trabajo se desarrolló una librería en lenguaje PYTHON, que permite realizar cálculos de estructura electrónica de forma masiva para una gran cantidad de compuestos, optimizando los procesos en base al código VASP, como la manipulación de archivos de entrada, la ejecución y verificación de cálculos de forma automatizada en una máquina local o remota, mediante una metodología de conexión que permite su integración con supercomputadoras; así como el posprocesamiento de resultados. Adicionalmente, se convalidó e implementó en el estudio de la familia de antiperovskitas laminares de tipo Ruddlesden-Popper A4M2O, con A = Mg, Ca, Sr, Ba y M = Si, Ge, Sn, Pb, P, As, Sb, Bi con potenciales aplicaciones termoeléctricas. Estos cálculos contemplaron relajación estructural, SCF, NSCF, DOS, estructura de bandas y de termoelectricidad, obteniendo la energía de Fermi y el Gap electrónico, gráficos de DOS, bandas electrónicas y de propiedades termoeléctricas como la figura de mérito ZT, que permitió identificar 15 nuevos compuestos que se perfilan como buenos candidatos para aplicaciones termoeléctricas en energías renovables. Finalmente, es de resaltar que esta metodología y código desarrollados en esta tesis, pueden extenderse al estudio de cientos de compuestos con múltiples aplicaciones en base a variadas propiedades que puedan exhibir.