UE-INN   27105
UNIDAD EJECUTORA INSTITUTO DE NANOCIENCIA Y NANOTECNOLOGIA
Unidad Ejecutora - UE
congresos y reuniones científicas
Título:
Ordenamiento y dinamica de vacancias de oxigeno en superficies de CeO(2-x)
Autor/es:
G. E. MURGIDA; V. FERRARI; Y. GAO; M. V. GANDUGLIA PIROVANO; D. ZHANG; A. M. LLOIS; Z.-K. HAN
Lugar:
Buenos Aires
Reunión:
Conferencia; XIX Encuentro de superficies y materiales nanostructurados NANO2019; 2019
Resumen:
La ceria (CeO2) es ampliamente utilizada en catálisis y también existen prometedoras  propuestas para emplearla en celdas de combustibles, sensores, resistive swiching y dispositivos espintrónicos entre otras aplicaciones. Todas estas aplicaciones están basadas en la singular capacidad de la ceria para liberar, atrapar y transportar oxígeno manteniendo su estructura cúbica y generando polarones Ce3+ al producirse vacancias de oxígeno. En este trabajo presentamos un estudio ab-initio del ordenamiento y la dinámica de las vacancias de oxígeno y de los polarones en superficies de ceria.  Los electrones liberados en ceria durante la formación de una vacancia de oxígeno se localizan en dos átomos de Ce cambiando su estado de valencia de Ce4+ a Ce3+, preferente mente en sitios de Ce segundos vecinos de la vacancia [1,2]. En ceria (111), que es la superficie más estable, las vacancias se localizan mayoritariamente en la subsuperficie y presentan una interacción repulsiva entre ellas que se desvanece a la distancia de tercerosvecinos, explicando la formación de estructuras superficiales 2x2 observadas experimentalmente. Basados en estudios experimentales más recientes que reportan la formación de otras estructuras periódicas en superficies (111), modelamos la distribución de vacancias y polarones en cada estructura y calculamos el rango de estabilidad de cada fase enfunción de la temperatura y la presión de oxígeno. Para una de las estructuras periódicas analizadas, propusimos como explicación la formación de una nueva estructura bulk cuasiestable de Ce3O5, que no fue confirmada aún experimentalmente. Mediante simulaciones AIMD analizamos los procesos de migración de vacancias y de hoppingelectrónico en ceria (111). De esta forma obtuvimos diferentes regímenes dinámicos a las temperaturas de 300, 500, 700 y 900 K, observamos un claro entrelazamiento entre los movimientos de vacancias y polarones, e identificamos diferentes mecanismos colectivos de migración.