Estudio Teórico de la Adsorción y Difusión de Hidrógeno Atómico sobre Superficies de Pt(100), Cu(100), Ag(100) y Au(100)

AVALLE, LUCÍA B.; GÓMEZ, ELIZABETH; LINARES, DANIEL H.; AMAYA RONCANCIO, SEBASTIÁN; GIMENEZ, M. CECILIA

Santa Rosa, La Pampa

Congreso; XV Congreso Regional de Física Estadística y Aplicaciones a la Materia Condensada. TREFEMAC 2017; 2017

Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UNLPam

    El estudio del hidrógeno adsorbido sobre superficies metálicas representa un tema atractivo para la ciencia de las superficies desde hace tiempo, por lo que viene siendo investigado a través de diferentes métodos, tanto experimentales [1,2] como teóricos [3,4].      En el presente trabajo se estudiaron las energías de adsorción y la difusión del hidrógeno atómico sobre la superficie (100) de 4 metales de transición con estructura cristalina cúbica centrada en las caras (fcc): Pt, Cu, Ag y Au, mediante cálculos de primeros principios DFT, conforme al nivel de aproximación de gradiente generalizado (GGA- PBE), con un cubrimiento de 0,25 ML. Por su parte, la difusión del átomo de hidrógeno sobre las superficies metálicas se estudió utilizando el método de la banda elástica (NEB).Los cálculos se llevaron a cabo en el marco de la teoría del funcional de la densidad (DFT) haciendo uso de los código PWscf y PWneb, distribuidos con el paquete de Quantum-ESPRESSO [5]. Se utilizó una supercelda p(2x2) con cinco láminas de metal para describir la energía de adsorción del hidrógeno sobre los diferentes metales.    Se calcularon las energías y distancias de adsorción del átomo de hidrógeno en los sitios top, bridge y hollow con el fin de elucidar el sitio de adsorción preferencial del hidrógeno en cada metal. Esta información se complementó realizando el estudio de la diferencia de densidad electrónica que se produce como consecuencia de la interacción entre el átomo de hidrógeno y las diferentes superficies metálicas. Finalmente, para caracterizar la difusión del hidrógeno sobre las superficies en estudio, se tuvo en cuenta el sitio más estable para la adsorción del hidrógeno y los cálculos se llevaron a cabo desde éste sitio al próximo sitio más estable, de esta forma se obtuvieron las barreras de difusión y los valores de la velocidad de difusión.    De acuerdo a lo estudiado, se encontró que los sitios de adsorción más estables son el $hollow$ para la $Ag$ y el $Cu$ y el $bridge$ para el $Pt$ y el $Au$.En cuanto a las velocidades de difusión, la más alta registrada es de  $v = 6.44 times10 ^{11} s ^{-1} $ para el caso de $ Ag $, mientras que la más baja es de $ v= 1.13 times10 ^{7} s ^{- 1}$ para el $Au$.