Análisis de las estructuras cristalinas de los materiales CuF2 y AgF2 mediante simulaciones de primeros principios

Abstract

RESUMEN: Para entender las propiedades de los materiales sólidos, el primer paso consiste en analizar su estructura cristalina en condiciones ambiente. Sin embargo, entender el origen microscópico de cada estructura es un problema complejo, debido al gran número de posibles inestabilidades que conducen a diferentes estructuras con energías que pueden estar muy próximas. En este trabajo se desea estudiar el origen microscópico de las estructuras de los materiales CuF2 (grupo espacial monoclínico P21/n) y AgF2 (ortorrómbica Pbca), que tienen un notable interés tanto básico como aplicado. En particular, los fluoroargenatos son compuestos de interés como aislantes de transferencia de carga con electrones fuertemente correlacionados, así como en la búsqueda de nuevos superconductores. Ambos materiales tienen fórmula MF2 (M = Cu2+, Ag2+, iones de transición con configuraciones electrónicas 3d9 y 4d9, respectivamente), son aislantes eléctricos y tienen orden antiferromagnético. En ambos compuestos se ha indicado que la estructura cristalina está implicada por la existencia de una inestabilidad Jahn-Teller relacionada con el especial acoplamiento entre los electrones y un modo de vibración tetragonal. Sin embargo, un reciente trabajo ha mostrado que la estructura de CuF2 proviene de una de tipo rutilo (estructura tetragonal P42/mnm de ZnF2 o TiO2) a través de una inestabilidad ortorrómbica no Jahn-Teller. En este trabajo se usarán cálculos de primeros principios para analizar la estructura de AgF2, buscando encontrar la estructura madre y el tipo de inestabilidad.

ABSTRACT: To understand the properties of solid materials, the first step consist on analyzing its crystalline structure at normal temperature and pressure. However, understanding the microscopical origin of each structure is a complex issue, due to the amount of instabilities that lead to different structures with close energies. In this work it is going to be analyzed the microscopical origin of the structures of the materials CuF2 (spacial group monoclinic P21/n) and AgF2 (orthorhombic Pbca), which have basic and applied interests. In fact, silver fluorides are interesting as charge transfer insulating materials with strongly correlated electrons, as well as the search of new superconducting materials. Both materials are shaped as MF2 (M=Cu2+, Ag2+, transition ions with electron configuration 3d9 and 4d9 respectively) , they are electrical insulators and with antiferromagnetic order. In both materials the crystalline structure has been reported as a Jahn-Teller instability related to the coupling between the electrons and a tetragonal mode of vibration. However in a recent work it has been shown that the structure of CuF2 comes from one similar to rutile’s (tetragonal structure P42/mnm as ZnF2 or TiO2) through an orthorhombic instability no Jahn-Teller. In this work first principles simulations will be used to analyze the structure of AgF2, looking for its parent structure and the kind of instability.