Estudio teórico del transporte de carga y propiedades mecánicas de materiales basados en óxidos metálicos: ATiO3 (A=Ba2+, Sr2+), Li2MO3, (M=Ti4+, Si4+, Sn4+), Li2Si2O5 y Li2B6O13, (B= Ti4+, Sn4+)

Abstract

Los mecanismos de incorporación del dopante al titanato de bario (BaTiO₃) y titanato de estroncio (SrTiO₃) son un aspecto importante para la determinación de las propiedades estructurales y el transporte de masa y carga. Por medio del dopaje con iones trivalentes (RE³⁺) se pueden mejorar las propiedades antes mencionadas. Este trabajo propone nuevos mecanismos de incorporación para las RE³⁺, así como el efecto de la distribución del dopante sobre las propiedades estructurales, de formación y migración de defectos puntuales en estas estructuras perovskitas. Se demostró la existencia de estos mecanismos por un estudio combinado utilizando dinámica molecular y mediciones de impedancia compleja por el formalismo del módulo eléctrico imaginario. Por su parte, los materiales con base de litio son de gran importancia en la industria para las baterías de litio y la cubierta autogeneradora de tritio en reactores nucleares. En este contexto se modelaron las propiedades estructurales, electrónicas, mecánicas y de estabilidad de los compuestos Li₂MO₃, M=Ti⁴⁺, Si⁴⁺, Sn⁴⁺; Li₂Si₂O₅ y Li₂B₆O₁₃, B=Ti⁴⁺, Sn⁴⁺. Como resultado de esta parte de la investigación, se obtuvo un campo de fuerzas transferible para predecir las propiedades fundamentales de estos compuestos, con la ventaja de poder predecir propiedades con un menor costo computacional comparado con otros métodos atomísticos, así como la predicción de la existencia de un nuevo compuesto Li₂Sn₆O₁₃ con aplicación potencial en baterías de litio.