Determinación por primeros principios de la capacitancia cuántica de nanotubos de óxido de titanio

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dc.contributor.advisorMiranda Mercado, David Alejandro
dc.contributor.advisorGarcía Castro, Andres Camilo
dc.contributor.authorGarcés Castro, Jesús Alberto
dc.contributor.evaluatorBeltrán Ríos, Carlos Leonardo
dc.contributor.evaluatorParedes Gutiérrez, Harold
dc.date.accessioned2025-05-22T12:15:03Z
dc.date.available2025-05-22T12:15:03Z
dc.date.created2025-05-21
dc.date.issued2025-05-21
dc.description.abstractEn este estudio se determinó la capacitancia cuántica mediante primeros principios en un cristal de dióxido de titanio en fase anatasa y en diversos modelos de nanotubos del mismo material. Los nanotubos fueron seleccionados por su relevancia en aplicaciones tecnológicas y por su caracterización previa por el grupo de investigación CIMBIOS. Para el análisis se empleó la teoría del funcional de la densidad (DFT) como marco teórico. Las simulaciones se realizaron con el software VASP, utilizando diferentes fuentes cristalográficas para modelar el cristal base y construir los nanotubos. Se revisaron estudios recientes sobre la determinación de la capacitancia cuántica en otros sistemas, adoptando y adaptando los métodos propuestos en la literatura. Debido a que la capacitancia cuántica es aún un fenómeno en exploración, con resultados experimentales que carecen de una explicación teórica completa, se emplearon dos enfoques. El primero, bien establecido, se basa en la relación entre la densidad de estados y la capacitancia. El segundo, desarrollado en este trabajo, se apoya en la teoría moderna de la polarización para estimar la capacitancia, aportando una metodología novedosa. Los resultados obtenidos a través de ambos métodos muestran buena concordancia con datos experimentales previos, lo que refuerza la validez de los modelos y plantea nuevas oportunidades para el diseño de dispositivos basados en nanotubos de TiO2.
dc.description.abstractenglishIn this study, the quantum capacitance was determined from first principles in a titanium dioxide crystal in the anatase phase and in various models of nanotubes made from the same material. The nanotubes were selected due to their relevance in technological applications and their prior characterization by the research group CIMBIOS. Density Functional Theory (DFT) was used as the theoretical framework for the analysis. Simulations were performed using the VASP software, employing different crystallographic sources to model the base crystal and construct the nanotube structures. Recent studies on quantum capacitance in other systems were reviewed, and the methods proposed in the literature were adopted and adapted. Given that quantum capacitance is still an emerging phenomenon, with experimental results lacking a complete theoretical explanation, two approaches were employed. The first, well-established, is based on the relationship between the density of states and capacitance. The second, developed in this work, relies on the modern theory of polarization to estimate capacitance, providing a novel methodology. The results obtained from both methods show good agreement with previous experimental data, reinforcing the validity of the models and opening new opportunities for the design of devices based on TiO2 nanotubes.
dc.description.degreelevelPregrado
dc.description.degreenameFísico
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.instnameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourlhttps://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.urihttps://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/45586
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ciencias
dc.publisher.programFísica
dc.publisher.schoolEscuela de Física
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coarhttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.licenseAtribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombia (CC BY-NC-ND 2.5 CO)
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectCapacitancia cuántica
dc.subjectdióxido de titanio
dc.subjectnanotubos
dc.subjectprimeros principios
dc.subjectteoría del funcional de la densidad
dc.subjectVASP
dc.subjectDFPT
dc.subjectsimulaciones computacionales
dc.subjectteoría moderna de la polarización
dc.subject.keywordQuantum capacitance
dc.subject.keywordtitanium dioxide
dc.subject.keywordnanotubes
dc.subject.keywordfirst principles
dc.subject.keyworddensity functional theory
dc.subject.keywordVASP
dc.subject.keywordDFPT
dc.subject.keywordcomputational simulations
dc.subject.keywordmodern theory of polarization
dc.titleDeterminación por primeros principios de la capacitancia cuántica de nanotubos de óxido de titanio
dc.title.englishFirst-principles determination of the quantum capacitance in titanium oxide nanotubes
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregrado
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