Propiedades vibracionales y magnéticas en la teoría del funcional de la densidad

Abstract

En esta tesis cabe distinguir una doble contribución: una metodológica, en la que se desarrollan nuevas técnicas de cálculo, y otra práctica, en donde se estudian propiedades vibracionales y magnéticas de sistemas con características que les hacen atractivos desde un punto de vista tecnológico. Se ha desarrollado un código de respuesta lineal en teoría de perturbaciones del funcional de la densidad, para obtener las segundas derivadas de la energía respecto a desplazamientos atómicos (la matriz dinámica) empleando una base de orbitales atómicos localizados. Esto permite obtener los modos de vibración partiendo de primeros principios. El código ha sido aplicado para estudiar el efecto de la trasferencia de carga en fullerenos (c60 -n con n=0,1,2,3…6), encontrándose que los corrimientos observados experimentalmente en las frecuencias son efecto principalmente del dopaje y que el entorno de la molécula juega un papel secundario. También se han analizado modos locales de vibración asociados a un buen número de defectos ligeros (diferentes complejos de hidrógeno, oxigeno, carbono y boro) en silicio. La precisión en las frecuencias obtenidas permite una mejor interpretación de los espectros Raman e infrarrojo obtenidos experimentalmente. Igualmente, se ha desarrollo una formulación de la teoría de perturbaciones dependientes del tiempo, que permite obtener excitaciones de sistemas magnéticos no colineales (magnones), generalizando así los métodos existentes hasta el momento. Finalmente, se ha realizado un estudio de las propiedades de acoplo magnético en sándwiches de Fe y FeSi, en función del espesor del FeSi, con el objetivo de comprender el mecanismo que hace que este dispositivo tenga un comportamiento diferentes al de otros sistemas que emplean materiales metálicos como espaciador.