Intercambio de carga en colisiones de iones H+ con superficies bidimensionales con impureza alcalinas adsorbidas.

M. ROMERO; GARCIA E.

Córdoba

Congreso; 106 Reunión de la Asociación Física Argentina; 2021

Se estudian los procesos de intercambio de carga en colisiones de H+ con superficies bidimensionales con impurezas alcalinas. Desde el punto de vista adiabático, se estudia la adsorción de metales alcalinos Na, K y Cs (en el límite de bajo recubrimiento) sobre una superficie de grafeno. En el modelo teórico se incluye la repulsión Coulombiana en el orbital de valencia tipo-s del alcalino. Se calculan las densidades de estados proyectadas en el átomo alcalino, así como también las proyectadas en los átomos de carbono próximos a la impureza (modificadas por la presencia del adsorbato), incluyendo los estados internos del adsorbato que resuenan con la banda del grafeno. Desde el punto de vista dinámico, la matriz densidad así obtenida para el sistema grafeno+alcalino se usa en el estudio del intercambio de carga en la colisión binaria entre H+ -átomo alcalino, y entre H+ -átomos de carbono vecinos próximos al adsorbato. La repulsión coulombiana en el estado 1s del H también es incluida. En ambos procesos (adsorción y colisión binaria), el sistema interactuante se describe con el Hamiltoniano de Anderson cuyos términos se calculan a partir de las propiedades químicas de los átomos interactuantes y de la naturaleza extendida de la superficie de grafeno. Las cantidades físicas de interés (ocupaciones, densidades de estados, fracciones de carga, etc) se obtienen utilizando el formalismo de funciones de Green-Keldysh y el método de ecuaciones de movimiento hasta un segundo orden en el acoplamiento del estado localizado con la banda. Cuando la dispersión es por el adsorbato, encontramos que los átomos de C no contribuyen al proceso de intercambio de carga frontal H+ - adsorbato, y en los casos de K y Cs, los estados internos 3p-K y 5p-Cs, ensanchados por la interacción con la superficie de grafeno, proveen una importante fuente de electrones para la ionización negativa del H, el cual también es promovido por la presencia de los estados internos 3s-K y 5s-Cs. La probabilidad de los tres estados de carga correlacionados del H en función de la energía incidente del proyectil muestra un comportamiento oscilatorio típico de la interacción con bandas estrechas. En particular en la dispersión por un átomo de Na, al no tener un estado interno resonando con la banda de grafeno el comportamiento es diferente, se observan oscilaciones a bajas energías y luego un crecimiento prácticamente monótono de las fracciones de carga.En la dispersión por diferentes átomos de C vecinos al adsorbato, se observan oscilaciones de las fracciones de carga de H en función de la energía incidente y esto está directamente relacionado con la estructura electrónica localizad introducida en la densidad de estados por la presencia de los adsorbatos.