First-principles study of the electronic and magnetic properties of defective carbon nanostructures

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First-principles study of the electronic structure and dynamical electronic excitations of strong spin-orbit metal Pb: bulk, surface and nanosized films

En la presente tesis se ha realizado el estudio de primeros principios (esto es, sinhacer uso de parámetros ajustables) de la estructura electrónica y la dinámica deexcitaciones electrónicas en plomo, tanto en volumen como en superficie y en formade películas de espesor nanométrico. Al presentar el plomo un número atómico alto(82), deben tenerse en cuenta los efectos relativistas. Con este fin, el doctorando haimplementado el acoplo espín-órbita en los códigos computacionales que hanrepresentado la principal herramienta de trabajo.En volumen, se han encontrado fuertes efectos relativistas asi como de lalocalización de los electrones, tanto en la respuesta dieléctrica (excitacioneselectrónicas colectivas) como en el tiempo de vida de electrones excitados. Lacomparación de nuestros resultados con medidas experimentales ha ayudado aprofundizar en dichos efectos.En el estudio de las películas a escala nanométrica se han hallado fuertes efectoscuánticos debido al confinamiento de los estados electrónicos. Dichos efectos semanifiestan tanto en el estado fundamental (en acuerdo con estudiosexperimentales), como en la respuesta dieléctrica a través de la aparición y dinámicade plasmones de diversas características. Los efectos relativistas, a pesar de no serimportantes en la estructura electrónica de las películas, son los responsables de ladesaparación del plasmón de baja energía en nuestros resultados.

Hole-Phonon Relaxation and Photocatalytic Properties of Titanium Dioxide and Zinc Oxide: First-Principles Approach

First-principles calculations for the temporal characteristics of hole-phonon relaxation in the valence band of titanium dioxide and zinc oxide have been performed. A first-principles method for the calculations of the quasistationary distribution function of holes has been developed. The results show that the quasistationary distribution of the holes in TiO2 extends to an energy level approximately 1eV below the top of the valence band. This conclusion in turn helps to elucidate the origin of the spectral dependence of the photocatalytic activity of TiO2. Analysis of the analogous data for ZnO shows that in this material spectral dependence of photocatalytic activity in the oxidative reactions is unlikely.