Efecto de vacancias cargadas en MgH2 dopado con Nb, a través de cálculos de DFT.

FRANCISCO GAZTAÑAGA; ESTELA A. GONZALEZ; C. ROMINA LUNA; JULIAN JUAN; PAULA JASEN

Bahía Blanca

Jornada; IX Jornadas Abiertas de Física; 2018

Departamento de Física-IFISUR

Cuando se piensa en energías alternativas, la utilización del Hidrógeno gana terreno. Lamentablemente, existen algunos inconvenientes a superar para alcanzar un completo desarrollo de esta tecnología, entre los que se encuentra el almacenamiento de Hidrógeno [1-2]. El MgH2 ha mostrado grandes virtudes en este aspecto y su estudio es de gran relevancia en la actualidad [3].Este trabajo es una continuación del análisis del MgH2 sin impurezas [4], se estudió el efecto del Nb y vacancias cargadas, en las propiedades del MgH2. Se realizaron cálculos de DFT con espín polarizado, sustituyendo un átomo de Mg por un átomo de Nb. Los cálculos se realizaron utilizando la teoría DFT implementada por el paquete VASP [5]. Luego se incluyeron vacancias al sistema MgH2+Nb (VH, VMg o VMg-H) en cada uno de los estados de carga posibles (+1, 0 o -1). Se analizó la energía de cohesión del Nb, la energía de formación de las vacancias, el ancho de banda prohibida y el momento magnético. También se calculó la energía de nivel de transición y la densidad de estados. El dopado con Nb introdujo nuevos estados localizados principalmente en la región de bandaprohibida; al mismo tiempo que produjo un momento magnético en el material, fuertemente localizado en el sitio donde se localiza el dopante. También se observó un corrimiento en la curva de densidad electrónica hacia valores más bajos. Cuando se analizaron los distintos tipos de vacancias cargadas, seencontró que las vacancias más probables a formarse son de Hidrógeno, tanto neutras como positivas (VH0 y VH+ , respectivamente). Estas vacancias generaron una distorsión asimétrica principalmente en los átomos vecinos al Nb. Además, en ambos casos se observó una fuerte disminución en el ancho de la banda prohibida y una leve reducción del momento magnético, en comparación con el sistema MgH2+Nb. Finalmente, podemos resumir que se obtuvo un amplio panorama de los efectos de la introducción del Nb para el sistema con y sin vacancias cargadas, donde se destaca un fuerte momento magnético localizado, dándole un uso hipotético en el área de la espintrónica. Desde el punto de vista delalmacenamiento de Hidrógeno, el Nb y las vacancias debilitan los enlaces H-Mg, facilitando así la desorción del Hidrógeno.