Análisis de la estructura de banda eléctrica y su densidad de estados obtenidas de forma ab initio con Quantum ESPRESSO utilizando la teoría del funcional de la densidad (DFT) para estanenos dopados con nuevos agentes dopantes.

Abstract

Un material superconductor es aquel capaz de conducir electricidad sin resistencia bajo cierta temperatura y puede ser la solución para evitar la pérdida de energía eléctrica en forma de calor, llegando dichas pérdidas a alcanzar hasta un 5% de la energía total transportada. El estaneno pertenece a los novedosos materiales 2D y, a pesar de no presentar superconductividad por sí mismo, se ha demostrado que al dopar este compuesto con átomos de litio y calcio provoca que se pueda comportar como un superconductor a temperatura muy bajas (2K). A su vez, la química computacional nos permite realizar cálculos a nivel teórico y realizar predicciones sobre las propiedades de nuevos compuestos, por lo que se ha vuelto una herramienta preliminar para determinar si un compuesto presenta cierto comportamiento de interés sin la necesidad de sintetizarlo. La estructura de banda electrónica (EBS) y su densidad de estados (DOS) nos dan información sobre las propiedades electrónicas (como la conductividad) de los materiales, y pueden ser calculadas por medio del programa de química computacional Quantum ESPRESSO. En este trabajo se calculó y analizó la EBS y DOS del estaneno al ser dopado en una proporción 1:6 con átomos de Na, K, Ga, As, Be y Mg, y compararlo la misma información del estaneno sin dopar, utilizando también el estaneno dopado con calcio (𝐶𝑎𝑆𝑛6) y litio (𝐿𝑖𝑆𝑛6)como control. En base al análisis de la DOS de estos compuestos, el estaneno dopado con berilio (𝐵𝑒𝑆𝑛6) es el compuesto más prometedor para presentar superconductividad. Le siguen el 𝐺𝑎𝑆𝑛6, 𝑀𝑔𝑆𝑛6, 𝐾𝑆𝑛6 y 𝑁𝑎𝑆𝑛6 en ese orden. El 𝐴𝑠𝑆𝑛6 no demostró ser un candidato prometedor para presentar superconductividad. Se recomienda, de contar con los recursos computacionales, someter a estos compuestos a cálculos más robustos para elaborar más en el conocimiento de estos materiales novedosos, avanzando así en la búsqueda de un superconductor a temperatura ambiente.