Efectos energéticos y electrónicos de los estados magnéticos de la superficie a-Fe2O3 (0001) en la adsorción de Au8

Abstract

En este trabajo se estudió teóricamente el efecto energético y electrónico de los electrones desapareados de la superficie más estable de la hematita, a-Fe2O3 (0001), en la adsorción del cúmulo Au8 usando la teoría de funcionales de la densidad (DFT, por sus siglas en inglés). Estos electrones desapareados modifican el momento magnético (m), por lo tanto, se determinó la variación de la energía total para los diferentes estados magnéticos de la superficie. Se realizaron cálculos de espín polarizado considerando la magnetización generada por los electrones desapareados de Fe de la superficie de a-Fe2O3 (0001). La a-Fe2O3, es un material abundante y de bajo costo, además de que no representa un peligro para el medio ambiente pues no es tóxico. La eliminación de CO de las emisiones de los automóviles durante el arranque del motor se dificulta porque el convertidor catalítico sólo es eficiente hasta que se alcanza una temperatura entre 250 a 350 °C, sin embargo, los cúmulos de Au son activos catalíticamente a 0 ºC. Particularmente se sabe que el cúmulo de Au8 es el cúmulo más pequeño que presenta actividad catalítica en la oxidación de CO, por lo cual el sistema Au/a-Fe2O3 es utilizado para tal fin. Además de la actividad catalítica del cúmulo, se sabe que la interfase del sistema proporciona sitios activos para la oxidación de CO, aunque no se tiene conocimiento preciso acerca de los momentos magnéticos (m) del Fe en la a-Fe2O3 (0001). Los métodos utilizados en química cuántica constituyen una herramienta que complementa la información experimental, entre estos la Teoría de Funcionales de la Densidad permite conocer detalladamente los momentos magnéticos del Fe y la estructura electrónica de la a-Fe2O3 (0001).