Propiedades estructurales y estabilidad en cúmulos de oro, plata y cobre

Abstract

El propósito de esta tesis es hacer un estudio de las diversas estructura de mínima energía que adoptan los cúmulos de átomos de metales nobles (Au, Ag y Cu) con el número de agregación la estabilidad de estas estructuras y sus propiedades estructurales a través del factor de estructura. Se comparan los resultados teóricos de este trabajo con los de otros autores y también con información experimental existente. Para generar las estructuras de los cúmulos se emplea una estrategia de búsqueda global de mínimos conocida como algoritmos genéticos. Los cúmulos, son agregados de átomos (o moléculas), que contienen de entre dos y algunos miles de átomos. El estudio de estos ha ido creciendo notablemente desde 1980. Esto se debe al interés fundamental de estudiar completamente una nueva área de la física que permita ligar la física atómica con el estado sólido y que muestre algunas analogías a la física nuclear. Pero su estudio también se realiza por el interés que hay debido a su potencial tecnológico en áreas como la catálisis, fotografía, computación, etc. Los cúmulos se consideran un estado de agregación considerado como un puente entre el átomo y el sólido, no es gas ni líquido ni sólido. Son átomos aglomerados por fuerzas que determinan las propiedades del cúmulo. Al incrementarse el número de átomos aglomerados las propiedades pasan de ser molecular a parecerse a un sólido. Los primeros cúmulos fueron observados durante la investigación en Rice University por Richard Smalley por el cual recibió el premio Nóbel, al descubrir nuevas formas del elemento carbón, en el cual los átomos formaban arreglos de cáscara cerrada, al cual llamo fullerenos. Los cúmulos pueden encontrase desde el hollín de chimeneas y cámaras de combustión interna en motores e incluso hasta en el espacio exterior.