Estudio ab initio de propiedades electrónicas y estructurales de nanopartículas de SnO2 bajo presión

RESUMEN El oxido de estano (SnO2) tiene importantes aplicaciones, entre ellas como material de eleccion en el desarrollo de sensores de gases. Cuando el tamano de particula (NP) se reduce a la nanoescala, se observa un apreciable incremento en la eficiencia de dichos sensores, mejorando la sensibilidad y disminuyendo su temperatura de trabajo. Por este motivo, es esencial investigar su comportamiento a escala nanometrica. A partir de calculos ab-initio, se determinaron las energias totales y de formacion de superficie de nanoparticulas de SnO2 con diferentes concentraciones y tamano alrededor de 2.5 nm. El analisis muestra que, en el rango de presiones externas aplicadas de 0 a 10 GPa, la estabilidad estructural de las nanoparticulas aumenta con el incremento de la concentracion. Desde el estudio de los diagramas de desplazamientos atomicos fue posible determinar una region denominada nucleo cristalino y una capa distorsionada en la NP. Teniendo en cuenta la importancia para la deteccion del tamano de las NP mediante difraccion de rayos-X (DRX), se hallo el tamano del nucleo cristalino a P= 0 GPa, los cuales midieron 1.46 nm para concentraciones 1.9, 2.0 y 2.2 respectivamente. Este nucleo no fue visualizado para presiones de 5 y 10 GPa, y sus dimensiones fueron confirmadas mediante la observacion de las densidades de estados electronicas (DOS) de diferentes regiones en cada NP.