Adsorción de ciclopenteno sobre Ge(001): Estructura electrónica y enlace químico

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

Salta

Congreso; XVI Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2009

Asociación Argentina de Investigación Fisicoquímica, Universidad Nacional de Salta

La química de la superficie de materiales del grupo IV, incluyendo Si, Ge y C(diamante) es de interés para el desarrollo de nuevas tecnologías. Un área que recibe cada vez más atención es la unión de moléculas orgánicas a superficies (001) de Si, Ge y diamante [1,2]. La habilidad para formar una capa adsorbida en una superficie de semiconductor tiene aplicaciones potenciales en una amplia variedad de áreas. La adsorción de hidrocarburos sobre superficies de Ge(001) resulta de considerable interés dado su potencial en aplicaciones tecnológicas como sensores químicos, biotecnología y dispositivos electrónicos moleculares [3,4]. En este trabajo se propone estudiar teóricamente la adsorción de ciclopenteno sobre Ge(001) haciendo uso de métodos DFT y de orbitales moleculares (ASED-MO). En primer lugar se investigan las diferentes geometrías y sitios de adsorción posibles, y una vez conocida la situación más favorable se estudia el debilitamiento de enlaces en la molécula y en la superficie de Ge, la formación de nuevos enlaces entre ambos y las contribuciones orbitales más importantes en el proceso de quimisorción. Al optimizar la geometría de adsorción de la molécula se observó que el mínimo de energía corresponde a una estructura aproximadamente planar en el sitio dicoordinado, la cual coloca a los átomos a una distancia H-Ge, -C-Ge y =C-Ge de 1.50 Å, 1.65 Å y 1.80 Å respectivamente. Estos cambios posibilitan una mayor interacción orbital entre el adsorbato y la superficie, como se observa en la figura. En la adsorción intervienen principalmente los átomos de C saturados, los C insaturados y los átomos de H unidos a C saturados, con una importante participación de los orbitales 2py y 2pz de los átomos de C. Los átomos de Ge involucrados interactúan mayoritariamente con los orbitales 4pz. El análisis se completó con la comprobación del debilitamiento de los enlaces C=C, C-C y C-H del ciclo y los enlaces Ge-Ge que forman el sitio de adsorción.