Estudio teórico de la geometría óptima y las principales interacciones en la adsorción de ciclopenteno sobre Si(001)

ESTEFANÍA GERMÁN; IGNACIO LÓPEZ CORRAL; ALFREDO JUAN; GRACIELA BRIZUELA

La Plata

Encuentro; 4º Encuentro de Física y Química de Superficies; 2009

INIFTA

En el presente trabajo se estudió teóricamente la adsorción de ciclopenteno (c-C5H8) sobre una superficie semiconductora de Si(001), de especial interés en el desarrollo de sensores químicos, dispositivos electrónicos moleculares y un gran número de aplicaciones biotecnológicas [1]. Con este fin se aplicaron tanto el método semiempírico ASED-MO como el de primeros principios DFT, implementados respectivamente con los programas YAeHMOP [2] y ADF [3]. En primer término se obtuvieron el sitio y la geometría preferenciales de adsorción, haciéndose uso de un cluster formado por 41 átomos de silicio. Luego se analizaron las principales interacciones atómicas del sistema, utilizándose en este caso un modelo periódico de slab sobre el que se obtuvieron valores de población de solapamiento correspondientes a enlaces y orbitales atómicos. Se observó que el ciclopenteno se adsorbe preferentemente sobre el sitio dicoordinado asumiendo una estructura plana, a escasa distancia de equilibrio con respecto a la superficie de Si. Durante la adsorción se forman nuevos enlaces H-Si y C-Si, con participación destacada de los orbitales 2pz especialmente en el caso de los átomos de C olefínicos. Se verificó asimismo que el proceso provoca una significativa disminución en la fortaleza de los enlaces C=C (54 %), C-C (40 %), C-H (36 %) del ciclo y de los enlaces Si-Si (95 %) cercanos al sitio dicoordinado, de forma análoga a la observada sobre otras superficies semiconductoras como el Ge(001). Por último se evaluaron curvas DOS y OPDOS sobre los enlaces y orbitales atómicos responsables de la quimisorción, corroborándose las observaciones anteriores.