Quantum size effects and stability of nanostructures

Abstract

El estudio de los mecanismos que controlan la estabilidad de la materia a escala nanométrica resulta ser fundamental de cara a fabricar estructuras organizadas a escala atómica para aplicaciones en nanodispositivos. A este nivel, el comportament cuántico juega un papel indudable, de manera que las propiedades de estos sistemas no son escalables respecto al comportamiento macroscópico. En esta tesis nos hemos centrado en la estabilidad de nanohilos y nanoislas metálicas, calculando su energía mediante la teoría del funcional de la densidad (DFT). Hemos utilizado modelos simples, tipo "jellium" que simplifican considerablemente el problema, ya que consideran los iones como un continuo homogéneo de carga positiva, pero por otra parte permiten obtener conclusiones importantes a cerca de las tendencias en el comportamiento de estos sistemas. El estudio de nanohilos metálicos está motivado por experimentos realizados con la técnica MCBJ (Mechanically controlable break junction), en la cual se pueden estudiar las geometrías de los manohilos formados junto con otras propiedades mecánicas y de transporte. Hemos puesto especial énfasis en las soluciones estables o radios mágicos. La parte de las nanoislas o láminas ultrafinas está motivada por experimentos realizados con STS (Scanning tunneling spectroscopy) sobre islas de Pb crecidas sobre Cu(111), en los que se ha probado la existencia de islas de determinados espesores que son especialmente estables. Hemos explicado la existencia de estas islas mágicas y por otra parte hemos analizado el problema de la determinación de la barrera de confinamiento.