Dr. Andrés Álvarez García
Facultad de Ciencias, UNAM
Título: Sitios de átomos individuales sobre el óxido de siliceno: Hacia una comprensión de su estabilidad
Resumen: La barrera de oxidación en siliceno es nula, por lo que se espera que se oxide
espontáneamente. En particular, el sistema de Si2O2 se mantiene estable ante la reconstrucción, la fractura y la transformación de fase en simulaciones NVT a 300 K, comparado a otras especies oxidadas. Aunque la reactividad química del Si2O2 es baja, debido a la pasivación con oxígeno, la adsorción de átomos individuales sobre este soporte puede tener propiedades fisicoquímicas significativas. Aquí, nosotros adsorbimos átomos metálicos (Ni, Pd, Cu, Ag) sobre un óxido de siliceno y evaluamos su estabilidad térmica.
Los átomos de Ni y Pd son los que se enlazan más fuertemente al óxido, mientras que la Ag presenta la menor energía de adsorción y menor acumulación de carga en los enlaces Ag-O
Además, los estados de los átomos metálicos se encuentran en medio de la brecha de energía del soporte, donde los átomos de Cu y Ag se localizan cerca del nivel de Fermi. Por otro lado, las dinámicas moleculares ab initio (AIMD, por sus siglas en inglés) muestran que a 300 K todos los sitios de átomos individuales son estables, particularmente presentan una vibración
metal-oxígeno alrededor del sitio más estable, un número de coordinación promedio cercano a 2.0 y un coeficiente de difusión bajo (~10-6 cm2/s). En contraste, las simulaciones NVT a 600 K evidencian que el átomo de Ag adsorbido sobre Si2O2 se mueve de forma libre en la superficie, el átomo de Pd cambia de sitio, y los átomos de Cu y Ni mantienen su posición.
Seguidamente, se adsorbieron las moléculas de CO, O2 y CO2 sobre metal/Si2O. El CO se adsorbe sobre el átomo metálico con una fuerza moderada (~1 eV), donde Ni y Pd presentan la mayor energía de interacción. El O2 presenta una preferencia por la disociación espontánea sobre el soporte, lo que es consistente con la tendencia del siliceno a la oxidación.
Finalmente, el CO2 se adsorbe a través del átomo de oxígeno con una energía de interacción débil. Esto sugiere que el sistema metal/Si2O2 constituye un material prometedor para el diseño y estudio de catalizadores de átomo único, particularmente en procesos de activación y transformación de moléculas pequeñas.
