Structure and electronic properties of endohedrally doped ii-vi hollow nanoclusters

Résumé

Los nanoclusters semiconductores de los materiales II-VI han acaparado un notable interés en los últimosaños en diversos campos de la ciencia, debido a sus novedosas propiedades. Además, los nanoclusters(pseudo)esféricos huecos tienen la ventaja de que se pueden dopar endohédricamente, es decir, introducirimpurezas dentro de la cavidad de los clusters, alterando así sus propiedades. Explotar el potencial quetienen este tipo de nanomateriales exige un profundo conocimiento de sus estructuras y propiedades. Sinembargo, debido a sus dimensiones (sub)nanométricas es extremadamente compleja su caracterizaciónexperimental. En este sentido la modelización computacional se ha erigido como una muy útil herramientapara comprender y predecir las propiedades de los nanoclusters II-VI. Esta tesis se enmarca dentro de lamodelización teórica de dichos clusters, basándonos en la teoría del funcional de la densidad. En un primerpaso hemos caracterizado nanoclusters de CdS dopados endohédricamente con átomos alcalinos, alcalinotérreos,halógenos y calcógenos. La mayoría de estas estructuras son estables, de acuerdo con nuestraspredicciones y el dopado endohédrico altera significativamente sus propiedades optoelectrónicas.Posteriormente, hemos caracterizado nanoclusters de ZnS dopados endohédricamente con metales detransición, tanto de la primera como de la segunda fila. Otro de los aspectos más excitantes de lananotecnología se encuentra en el campo de los agregados moleculares. Esto es: se trata de ensamblarnanoclusters para producir sólidos moleculares. En particular, el ensamblado de nanoclusters proporcionauna ruta prometedora para la síntesis de materiales con propiedades específicas, en el sentido de que sonóptimas para las aplicaciones para las que han sido designados de antemano. Por ello, hemos utilizado losnanoclusters dopados que se habían estudiado en la primera parte de la tesis, como monómeros. De estamanera, hemos estudiado la estabilidad y propiedades de diferentes fases de CdS, cuyas propiedadesoptoelectrónicas varían dependiendo de la unión entre monómeros y del dopado. De la misma manera,hemos contemplado la posibilidad de crear dímeros de nanoclusters de ZnS dopados con metales detransición, cuyas propiedades magnéticas son enormemente interesantes. Los resultados obtenidos hancristalizado en cinco artículos, publicados en revistas de prestigio internacional.