Computational modeling of semiconductor nanostructures

Résumé

Las nanoestructuras semiconductoras han acaparado un notable interés en diversos campos de la ciencia, debido a sus novedosas propiedades. En particular, han irrumpido con fuerza en campos tan dispares como el de la biomedicina o el de las células fotovoltáicas, en virtud de sus propiedades electrónicas y ópticas. Explotar el potencial que atesoran este tipo de nanomateriales exige un profundo conocimiento de los procesos que acaecen en la nanoescala. Desafortunadamente, muchas de las técnicas experimentales se dan de bruces con las minúsculas dimensiones de las nanoestructuras. En este sentido la modelización computacional se ha erigido como una muy útil herramienta para comprender las propiedades de los nanomateriales semiconductores.Esta Tesis supone una contribución a dicha modelización. En un primer paso, hemos establecido las base metodológicas DFT/TDDFT para el resto de nuestras investigaciones. Después, hemos caracterizado las propiedades ópticas de nanoestructuras de ZnX (X = O, S, Se, Te). Posteriormente, hemos analizado la interacción de este tipo de compuestos con ligandos orgánicos. Los resultados obtenidos han sido refrendados con cáculos en sistemas modelo de CdSe decorados con ligandos. Hecho esto, hemos abordamos dos proyectos con importantes implicaciones en el campo de la biomedicina. El primero, ha consistido en estudiar el comportamiento de nanopartículas de ZnS en medio acuoso. El segundo, ha radicado en el estudio de nanopartículas de CdSe / CdSe@ZnS con complejos de de Pt(IV) adheridos a su superficie, de gran potencial en terapia fotodinámica. Por último, hemos caracterizado dos tipos de nanocomposites de vital importancia en el campo de las células fotovoltáicas, leáse los DSSCs (del inglés Dye Sensitized Solar Cells) y los QDSSCs (del inglés Quantum Dot Sensitized Solar Cells).Los resultados obtenidos han cristalizado en ocho artículos, publicados en revistas de prestigio internacional, amén de un noveno en preparación.