Determinación teórica del corrimiento isomérico del 57Fe para diferentes basados en Fe: Métodos de primeros principios y espectrocopís Móssbauer

C. G. BRUSASCO; A. M. MUDARRA NAVARRO; L. A. ERRICO; E. PELTZER Y BLANCÁ; A. V. GIL REBAZA

La Plata

Congreso; XXII Congreso Argentino de Físicoquímica y Química Inorgánica; 2021

Las técnicas nucleares han sido ampliamente empleadas para el estudio y caracterización de moléculas y materiales. Uno de los isótopos del Fe, el 57Fe, es una de las sondas más adecuadas en el caso de sistemas que contienen Fe, ya que en este caso es una técnica no invasiva (la sonda es un átomo nativo del material) y que permite obtener información muy precisa a escala subnanoscópica en cada sitio Fe del sistema en estudio. A partir de la determinación de tres parámetros hiperfinos, el corrimiento isomérico (IS), el desdoblamiento cuadrupolar (QS) y el campo magnético hiperfino (BHF) es posible obtener información del estado químico de la sonda 57Fe, la densidad electrónica y la polarización de espín y la configuración magnética en el entorno de las sondas [1]. Desde el punto de vista teórico-computacional, la Teoría de la Funcional Densidad (DFT) es una potente herramienta ampliamente usada para el estudio y caracterización de materiales. La combinación predicción DFT-resultados Mössbauer permite ?extraer? toda la información que el experimento contiene a partir de la comparación entre las predicciones obtenidas en diferentes escenarios estructurales y/o electrónicos, con los valores obtenidos para el IS, el QS y el BHF, respectivamente. Para realizar esta tarea es necesario realizar una calibración entre las magnitudes que se obtienen de los cálculos (densidad electrónica en el sitio nuclear ρ(0), tensor gradiente de campo eléctrico, EFG, y momento magnético en el sitio Fe, μ y los parámetros que resultan del ajuste a los espectros Mössbauer (IS, QS y BHF) [2].En el presente trabajo mostramos los detalles, muchas veces omitidos en la literatura, para una correcta calibración entre ρ(0) y el IS experimental para una serie de diferentes compuestos de Fe y así obtener la constante de calibración. Esto permitirá modelar y caracterizar nuevos compuestos, como también ayudará en la interpretación de medidas experimentales. Se discutirá la importancia del modelo empleado en la determinación teórica del IS, para lo cual se usarán diferentes aproximaciones en el contexto de la DFT, por un lado considerando al núcleo como una masa puntual con carga Z (full potential lignearized plane waves, FP-LAPW, Ref. 3) y por otro lado el modelo nuclear de tamaño finito (full potential local orbitals, FPLO, Ref. 4). Alternativamente se comparará con modelos semiempíricos para el núcleo de Fe 5]. Referencias[1] P. Gütlich, E. Bill, A.X. Trautwein, M¨ossbauer Spectroscopy and Transition MetalChemistry, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 2011.[2] L. Errico, K. Lejaeghere, J. Runco, S.N. Mishra, M. Rentería, S. Cottenier, The Journal of Physical Chemistry C, 2016.[3] Blaha P., Schwarz K., Tran F., Laskowski R., Madsen G.K.H., Marks L.D., J. Chem. Phys, 2020, 152, 074101.[4] K. Koepernik, Velicky B, Hayn R, Eschrig H. Self-consistent LCAO-CPA method for disordered alloys. Phys Rev B 55; 1997; 5717; Koepernik K, Eschrig H. Full-potential non-orthogonal local orbital minimum-basis band-structure scheme, Phys Rev B 59, 1999, 1743; Opahle I, Koepernik K, Eschrig H. Full-potential band-structure calculation of iron pyrite, Phys Rev B 60, 1999, 14035; Koepernik K., Eschrig H., Phys. Rev. B 59, 1999, 1743.[5] Angeli I., Atomic Data and Nuclear Data Tables 2004, 87, 185.