Propiedades Mecánicas del β-MnO2 por DFT

Abstract

Se sintetizaron nanovarillas de óxido de manganeso en fase cristalina beta (β-MnO2). Microscopía electrónica de barrido (SEM) y difracción de rayos-X (XRD) confirmaron la morfología y fase cristalina, respectivamente. Mediante la teoría del funcional de densidad (DFT), se calcularon las propiedades mecánicas teóricas de β-MnO2 con el programa CASTEP. Se realizó una optimización de la geometría de la celda unitaria, determinándose las constantes elásticas Cij, calculándose los valores del módulo de Young y de corte, y el coeficiente de Poisson, entre otros. Los resultados fueron comparados con los valores reportados en la literatura, encontrándose una significante similitud en los parámetros analizados. Las relaciones de Cij indicaron la aceptación de los criterios de Born, confirmando la estabilidad de la estructura cristalina de β-MnO2. La constante C44, así como el módulo de volumen y de corte, mostraron valores grandes, lo que indica un material con considerable dureza. Este comportamiento fue confirmado con el valor obtenido de la razón del módulo de volumen entre el módulo de corte por la aproximación de Hill. El entendimiento de las propiedades calculadas en este estudio usando CASTEP permitirá obtener parámetros adicionales de propiedades ópticas, termodinámicas, entre otras, así como el desarrollo de modelaciones y simulaciones que permitan entender y aplicar los conocimientos adquiridos a aplicaciones reales (experimentales), p. ej., en la remoción de contaminantes.

Keywords

• DFT
• CASTEP
• MnO2
• Propiedades mecánicas
• Constantes elásticas