Propuesta didáctica sistema de tareas para el desarrollo de la cualidad de generalización acerca de los conocimientos de la estructura electrónica en el nivel medio superior [por] Juana María Rodríguez Salas

Tesis (Maestría en la Enseñanza de las Ciencias con Especialidad en Química) U.A.N.L.

Estructura electrónica de fotocatalizadores compuestos ZnO-TiO2

Recientes publicaciones han mostrado propiedades fotocatalíticas interesantes en sistemas basados en TiO2 y ZnO. En unos casos hay presentes fases de ambos óxidos binarios en íntimo contacto [1] y en otros se tienen óxidos mixtos (titanatos de Zn) de distintas estequiometrías [2]; estos últimos, además, se han podido dopar con nitrógeno para obtener actividad con luz visible [3]. Las características electrónicas relevantes de estos sistemas (posición relativa de los niveles de ambas fases en el primero, estructura de bandas para los titanatos con o sin N) se conocen muy poco. Aquí se realiza un estudio teórico cuántico de estos materiales, usando para mayor exactitud funcionales híbridos (pues es sabido que la DFT estándar predice mal los bandgaps). Además se tienen en cuenta desarrollos teóricos recientes que permiten determinar ab initio, para semiconductores de gap alto, el coeficiente más adecuado de mezcla de intercambio HF [4, 5], y formular reglas para obtener con más exactitud el alineamiento de bandas que se establece a través de una interfaz [5, 6].

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.

Systematic trends in self-consistent calculations of linear quantum wires

Systematic trends in the properties of a linear split-gate heterojunction are studied by solving iteratively the Poisson and Schrödinger equations for different gate potentials and temperatures. A two-dimensional approximation is presented that is much simpler in the numerical implementation and that accurately reproduces all significant trends. In deriving this approximation, we provide a rigorous and quantitative basis for the formulation of models that assumes a two-dimensional character for the electron gas at the junction.

Integer filling facfor phases and isospin in vertical diatomic artificial molecules

Integer filling factor phases of many-electron vertically coupled diatomic artificial quantum dot molecules are investigated for different values of the interdot coupling. The experimental results are analyzed within local-spin density functional theory for which we have determined a simple lateral confining potential law that can be scaled for the different coupling regimes, and Hartree-Fock theory. Maximum density droplets composed of electrons in both bonding and antibonding or just bonding states are revealed, and interesting isospin-flip physics appears for weak interdot coupling when the systematic depopulation of antibonding states leads to changes in isospin.

Vertically coupled double quantum rings at zero magnetic field

Within local-spin-density functional theory, we have investigated the ¿dissociation¿ of few-electron circular vertical semiconductor double quantum ring artificial molecules at zero magnetic field as a function of interring distance. In a first step, the molecules are constituted by two identical quantum rings. When the rings are quantum mechanically strongly coupled, the electronic states are substantially delocalized, and the addition energy spectra of the artificial molecule resemble those of a single quantum ring in the few-electron limit. When the rings are quantum mechanically weakly coupled, the electronic states in the molecule are substantially localized in one ring or the other, although the rings can be electrostatically coupled. The effect of a slight mismatch introduced in the molecules from nominally identical quantum wells, or from changes in the inner radius of the constituent rings, induces localization by offsetting the energy levels in the quantum rings. This plays a crucial role in the appearance of the addition spectra as a function of coupling strength particularly in the weak coupling limit.

Extent and limitations of density functional theory in describing magnetic systems

The performance of density-functional theory to solve the exact, nonrelativistic, many-electron problem for magnetic systems has been explored in a new implementation imposing space and spin symmetry constraints, as in ab initio wave function theory. Calculations on selected systems representative of organic diradicals, molecular magnets and antiferromagnetic solids carried out with and without these constraints lead to contradictory results, which provide numerical illustration on this usually obviated problem. It is concluded that the present exchange-correlation functionals provide reasonable numerical results although for the wrong physical reasons, thus evidencing the need for continued search for more accurate expressions.