Sólidos cristalinos a alta presión. Modelos teóricos y simulaciones mecano-cuánticas

Abstract

Esta tesis contiene los resultados de una investigación teórica y computacional dirigida al entendimiento de propiedades, fenómenos y procesos que exhiben los sólidos cristalinos a condiciones variables de presión y temperatura. Se divide en dos partes. Las primera está dedicada a los formalismos teóricos y metodológicos. Se tratan los fundamentos cristalográficos y de estructura electrónica, algoritmos no empíricos de obtención de ecuaciones de estado y métodos teóricos de evaluación de constantes elásticas, de las vibraciones cristalinas y de exploración de la topología de la densidad electrónica. En la segunda parte se presentan las simulaciones mecánico-cuánticas llevadas a cabo en una colección de sistemas cristalinos que cubren todo el abanico de los tipos de enlace químico tradicional: iónico (haluros), polarizado (óxidos y seleniuros), covalente (nitruros), metálico (AI) y molecular (CO2). Se determinan fundamentalmente geometrías cristalinas, ecuaciones de estado y secuencias polimórficas inducidas por presión en estos sistemas y se adoptan criterios microscópicos de racionalización de los resultados utilizando los entornos locales de sus átomos constituyentes y la topología de la densidad electrónica. El estudio conduce al establecimiento de estrategias de cálculo rigurosas y a la elaboración de modelos interpretativos de carácter general. Destacamos, entre ellos, el modelo de aniones en matrices metálicas, la generación de ecuaciones de estado atómicas y poliédricas y el diseño basado en argumentos de simetría de propuestas de mecanismos de transiciones de gases.