Investigación teórica de las estructuras Ruddlesden-Popper de los oxinitruros Sr2(Ta, Nb)O4−x Nx (x = 0.5 y 1.0) a través de la teoría funcional de la densidad

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dc.contributor.advisorGarcía Castro, Andrés Camilo
dc.contributor.authorPinto Castro, Juan Alejandro
dc.contributor.evaluatorQuintero Orozco, Jorge Hernán
dc.contributor.evaluatorGutiérrez Niño, Willian
dc.date.accessioned2022-06-08T11:14:32Z
dc.date.available2022-06-08T11:14:32Z
dc.date.created2021
dc.date.issued2021
dc.description.abstractLa fase Ruddlesden-Popper (RP) es una perovskita dispuesta en capas dislocadas, con un intercrecimiento de capas de perovskita ABX3 y una capa AX: (AX)(ABX3). Sustitución parcial de oxígeno por nitrógeno (debido a similitudes en electronegatividad, polarizabilidad, radio iónico) conlleva a modificaciones de sus propiedades eléctricas, ópticas, catalíticas y magnéticas. Adicionalmente, se prevé un posible comportamiento ferroeléctrico inducido por sustitución. En este trabajo se presenta el análisis de las propiedades estructurales, electrónicas y fonónicas del compuesto Sr2(Ta,Nb)O4¡xNx para dos concentraciones aniónicas x Æ 0.5 y x Æ 1.0. Esto se logró mediante DFT implementado en el paquete de simulación Vienna ab-initio (VASP) compilado en el cluster "Guane" de la supercomputadora de la Universidad industrial de Santander. Se realizó la sustitución a traves del código SOD obteniendo 11 configuraciones para x Æ 1, y dos configuraciones para x Æ 0.5, todas con diferente orden aniónico. Posteriormente se realizó la relajación estructural, encontrando dos configuraciones demínima energía con ordenamiento aniónico trans y cis, pertenecientes al grupo espacial Immm(S.G.71) y Cmcm(S.G.63), respectivamente. Cálculos de DFT indican que el orden aniónico cis es energéticamente más favorable que el orden trans. La estructura electrónica sugiere un material aislante con una reducción del bandgap en el punto ¡ permitiendo la fotocatálisis en el rango visible para la división de agua. La estructura fonónica evidencia modos imaginarios que conllevan a desplazamientos atómicos y caída en la simetría, logrando una transición de fase al más favorable modo suave quiral con grupo espacial C2221 (SG. 20).
dc.description.abstractenglishThe Ruddlesden-Popper phase (RP) phase is a perovskite arranged in dislocated layers, with an intergrowth of ABX3 perovskite layers and an AX layer:(AX)(ABX3). Partial replacement of oxygen by nitrogen (due to similarities in electronegativity, polarizability, ionic radio) leads to modifications of electrical, optical, catalytic and magnetic properties. Additionally, a possible substitution-induced ferroelectric behaviour is anticipated. This work presents the analysis of the structural, electronic and phononic properties of the compound Sr2(Ta,Nb)O4¡xNx for two anion concentrations x Æ 0.5 y x Æ 1.0. This was achieved by means of DFT implemented in the Vienna ab-initio simulation package (VASP) compiled in the "Guane" cluster of the supercomputer of the Industrial University of Santander. The substitution was carried out through the SOD code obtaining 11 configurations for x Æ 1.0, and two configurations for x Æ 0.5, all with different anionic orders. Subsequently, structural relaxation was carried out, finding two configurations of minimum energy with trans and cis anionic ordering, belonging to the space group Immm (S.G. 71) and Cmcm (S.G. 63), respectively. DFT Calculations indicate that the cis anion order is energetically more favourable than the trans order. The electronic structure suggests an insulating material with a reduction in bandgap at point ¡ allowing photocatalysis in the visible range for water splitting. The phononic structure shows imaginary modes that lead to atomic displacements and a drop in symmetry, achieving a phase transition to the most favourable chiral soft mode with space group C2221 (SG. 20).
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/20.500.14071/11015
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.licenseAttribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0)
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectPerovskita
dc.subjectRuddlesden-Popper
dc.subjectDFT
dc.subjectFerroelectricidad
dc.subjectFotocatálisis
dc.subject.keywordPerovskite
dc.subject.keywordRuddlesden-Popper
dc.subject.keywordDFT
dc.subject.keywordFerroelectricity
dc.subject.keywordPhotocatalysis
dc.titleInvestigación teórica de las estructuras Ruddlesden-Popper de los oxinitruros Sr2(Ta, Nb)O4−x Nx (x = 0.5 y 1.0) a través de la teoría funcional de la densidad
dc.title.englishTheoretical investigation of the Ruddlesden-Popper oxinitrides structures Sr2(Ta, N b)O4−x Nx via density functional theory
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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