Estudio teórico de las propiedades electrónicas y magnéticas de Pt depositado sobre Fe3O4(001) para futuras aplicaciones en electrocatálisis

SCHULTE, ERICA; BUSNENGO, HERIBERTO FABIO; ABUFAGER, PAULA

Santiago del Estero

Congreso; IX Encuentro de Física y Química de Superficies y I Encuentro de Biología de Superficies; 2022

La magnetita (Fe3O4), el material magnético más antiguo conocido, continúa captando la atención de investigaciones tanto teóricas como experimentales. Sus aplicaciones, son variadas y entre ellas se destaca su utilización en dispositivos espintrónicos, en biomedicina para la liberación controlada de drogas, biosensores, catálisis, etc1. Con el objetivo de expandir la aplicabilidad de la magnetita en nanosistemas con funcionalidades específicas uno de los requisitos imprescindibles es el control de las propiedades estructurales, electrónicas y estabilidad de las superficies de los nanocompuestos. Es así que gran parte de las investigaciones recientes, se han centrado en la reconstrucción y estabilización de superficies de magnetita y su asociación con la estructura electrónica local. En particular, la superficie comunmente estudiada es la Fe3O4(001), con terminación en hierro octaédrico (FeOct) y oxígeno, y una reconstrucción (√2x√2)R45∘. Dicha reconstrucción, inicialmente se explicó mediante un modelo de superficie polar de bulk truncado2, que luego fue reemplazado por la estructura SCV (subsurface cation vacancy)3, formada por vacancias de iones de FeOct en la subcapa y un hierro intersticial adicional en la capa superficial de hierros tetrahédricos (FeTet). Se pudo demostrar experimental y teóricamente que la SCV es estable a temperatura ambiente y en condiciones de ultra alto vacío4,5. Además, dicha superficie resulta estable en un amplio rango de potenciales químicos de O25, por ende, en los últimos años se la planteó cómo un posible catalizador para reacciones electroquímicas, como por ejemplo la reacción de evolución de oxígeno (OER)4,5. Por otra parte, dicha superficie se caracteriza también por permitir inmovilizar átomos metálicos individuales cómo Ag, Au, Pd3,6 que modifican las propiedades de la superficie. En este contexto, nuestro objetivo es estudiar, a partir de cálculos basados en la Teoría de la funcional Densidad y la aproximación termodinámica ab-initio, las propiedades estructurales, electrónicas y magnéticas de una superficie reconstruida SCV previa y luego de la deposición adatomos de Pt. Se analiza, además, la estabilidad de ambas superficies en distintas condiciones de temperatura y presión de un reservorio de oxígeno. Por último, se presenta un análisis detallado de posibles órdenes de carga en una estructura de bulk de magnetita, estudio necesario para la correcta simulación de las superficies.