Resumen de Estructura Electrónica de Sólidos Inorgánicos
Sergio Gabriel Conejeros Espíndola
Los sulfuros de metales de transición exhiben una amplia variedad de propiedades eléctricas y magnéticas que los hacen interesantes tanto en el ámbito científico como en el de las aplicaciones tecnológicas. En este trabajo se estudia, utilizando cálculos ab intio, la estructura electrónica y las propiedades de un conjunto de calcogenuros, la mayoría sulfuros de cobre complejos, para intentar relacionar su estructura electrónica con las propiedades de transporte electrónico y magnéticas. En el primer capítulo se presenta una metodología muy simple para asignar estados de oxidación de metales de transición en compuestos cristalinos que consiste en el análisis conjunto de las energías de los orbitales de core y la población de la capa d de valencia obtenidas en un cálculo de bandas. El método se ha aplicado con éxito a los sulfuros de cobre para los cuales es difícil establecer estados de oxidación de manera fiable a partir de datos experimentales y se ha extendido a compuestos de plata, en particular para elucidar los estados de oxidación de los metales en algunos óxidos mixtos de cobre y plata. Paralelamente se han estudiado también las propiedades magnéticas y electrónicas de CuFeS2 y CuS, dos sulfuros de cobre con propiedades eléctricas y magnéticas complejas para los que se encuentran ciertos datos contradictorios en la literatura. En particular, para la covelina, CuS, se han estudiado aspectos de su estructura electrónica con la finalidad de analizar si las interacciones débiles d10-d10 juegan un papel importante o no en la transición estructural que sufre este compuesto a baja temperatura y para CuFeS2 el trabajo se ha centrado en la determinación de las constantes de acoplamiento magnético para intentar explicar la curva compleja de susceptibilidad magnética que se encuentra para este compuesto. En la presente tesis también se incluye un estudio en el que se intenta predecir si los sulfuros cuaternarios laminares AFeCuS2 con estructura tipo ThCr2Si2 son capaces de soportar litio, tal como lo hacen los sulfuros cuaternarios con estructura CaAl2Si2. En este estudio también se explica porqué no es estable la estructura de tipo CaAl2Si2 cuando se elimina todo el litio de la fase laminar LiFeCuS2. Por último, se presenta un estudio de la estructura electrónica de los calcogenuros TaS3, NbSe3 y TaSe3. El compuesto NbSe3 es un conductor metálico para el cual hay cierta controversia en la literatura sobre si en su estructura de bandas hay cuatro o cinco bandas cruzando el nivel de Fermi. A raíz de un experimento reciente mediante la técnica ARPES en el que se muestra, sin lugar a dudas, que este compuesto presenta cuatro bandas que cruzan el nivel de Fermi hemos realizado un estudio pormenorizado de sus estructura electrónica junto a la de TaS, y TaSe3 en el que se pone de manifiesto que realmente solo hay cuatro bandas cruzando el nivel de Fermi pero que, debido a la importancia de las interacciones débiles Se•••Se que no se describen correctamente en la teoría del funcional de la densidad en algunos cálculos puede llegar a aparecer una quinta banda cruzando el nivel de Fermi.
