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dc.creatorBatista, Krys Elly de Araújo
dc.date.accessioned2025-12-10T15:05:02Z
dc.date.available2025-12-10
dc.date.available2025-12-10T15:05:02Z
dc.date.issued2016-02-19
dc.identifier.citationBATISTA, Krys Elly de Araújo. Estudo de nanopartículas bimetálicas de metais de transição com 55 átomos: Pt em combinação com Y - Tc via Teoria do Funcional da Densidade. 2016. 138 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Instituto de Física e Matemática, Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, 2016.pt_BR
dc.identifier.urihttp://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/handle/prefix/18955
dc.description.abstractIn this master’s thesis we performed a theoretical study about transition-metal (TM) bimetallic nanoparticles (NPs) with 55-atoms, using the Density Functional Theory (DFT). The study was based on Pt-based nanoalloys in combination with TMs from the beginning of the 4d series, PtnMT55−n (MT = Y, Zr, Nb, Mo, and Tc), we have tried to understand the energetic stabilization, structural patterns, and the changes in the energetic, structural, and electronic properties in relation to the Pt composition (from 0% to 100%). Firstly, we performed the study of the unary systems, in both configurations, bulk phase and TM55 NPs. From these results, we have confirmed the adopted methodology and obtained good agreement with the literature. In the 55-atoms unary systems study we focused on to prove that distorted reduced-core (DRC) structures are obtained for systems with a large occupation of the d states, as is the case of Zn55 (3d), Cd55 (4d), Pt55 and Au55 (5d). The DRC structures, with 8 − 11 atoms in the core, are obtained in contrast to compact high-symmetry structures, such as the icosahedron (ICO), with 13 atoms in the core. As a result, we found that Y55 adopts ICO structure, while Nb55, Mo55, and Tc55 adopt bulk fragment structures. Zr55 adopted a DRC structure, similar to Zn55, Cd55, Pt55, and Au55, so, we conclude that the preference for DRC structure is not related to the occupation of anti-ligand d-states, but with different effects, a combination of electronic and structural effects. Furthermore, the binding energy follows a trend of the occupation of the ligand and anti-ligand states, thus, the energetic stability increases from Y to Tc, which may also explain the averaged bond lengths tendency. For PtTM nanoalloys, we have obtained the most stable structures, as well as, the most interesting compositions from the experimental point of view, by analyzing the excess energy, i.e., n = 42 for PtY, n = 35 for PtZr and PtNb, n = 28 − 42 for PtMo, and n = 42 for PtTc. The structural patterns follow the trend where for low or no Pt composition the lowest energy structures belong to the TM55 family, for high or maximum Pt composition it occurs the formation of the DRC structural model (Pt55), and for intermediate Pt compositions, it occurs variations in the structural models, which may be DRC, ICO, or bulk fragments. The nanoalloy formation occurs through a combination of factors, specifically, the atomic size (atomic radius) and the strength of the nanoalloy bonds. The localization of the smaller atoms (small atomic radius) in the core region and larger atoms (large atomic radius) in surface region results in an internal strain relief in the NP, which represents an energetic gain for the system. However, the atomic radius differences argument is not enough to fully explain the TM localization (surface or core region), it is necessary to also consider information about the strength of the bonds between the nanoalloy constituents. For Pt42Mo13 and Pt42Tc13 core-shell structures are found, with Pt atoms in the surface and Mo/Tc atoms in the core, favouring the Pt-Pt and TM-TM bonds. About electronic properties, we found that only Y55 and PtY nanoalloys with low Pt percentage present a significant magnetic moment value. Considering the center of gravity of the d-band as an indicator of favourable systems for catalysis, we found that the change in Pt composition consists of a good way to change the center of gravity of the occupied d-states.pt_BR
dc.description.sponsorshipConselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPqpt_BR
dc.description.sponsorshipFundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul - FAPERGSpt_BR
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESpt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Pelotaspt_BR
dc.rightsOpenAccesspt_BR
dc.subjectTeoria do Funcional da Densidadept_BR
dc.subjectMetais de transiçãopt_BR
dc.subject55 átomospt_BR
dc.subjectNanoligaspt_BR
dc.subjectDensity Fuctional Theorypt_BR
dc.subjectTransition metalspt_BR
dc.subject55 atomspt_BR
dc.subjectNanoalloyspt_BR
dc.titleEstudo de nanopartículas bimetálicas de metais de transição com 55 átomos: Pt em combinação com Y - Tc via Teoria do Funcional da Densidadept_BR
dc.title.alternativeStudy of bimetallic nanoparticles of transition metals with 55 atoms: Pt in combination with Y - Tc via Density Functional Theorypt_BR
dc.typemasterThesispt_BR
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0000-0003-4192-0455pt_BR
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/2617156492588873pt_BR
dc.contributor.advisorIDhttps://orcid.org/0000-0003-3477-4437pt_BR
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/1132803048214294pt_BR
dc.description.resumoNesta dissertação de mestrado realizou-se o estudo teórico de nanopartículas (NPs) bimetálicas de metais de transição (MTs) com 55 átomos via Teoria do Funcional da Densidade (DFT). O estudo focou em nanoligas baseadas em Pt combinada com MTs do início da série 4 d PtnMT55-n (MT = Y, Zr, Nb, Mo e Tc), onde buscou-se o entendimento da estabilização energética, dos padrões estruturais e as mudanças nas propriedades energéticas, estruturais e eletrônicas em relação à variação da composição de Pt (de 0% a 100%). Primeiramente, realizou-se o estudo dos sistemas unários, tanto na configuração de bulks quanto de NPs MT55. Esses resultados serviram para confirmar a metodologia adotada e mostrar a boa concordância com a literatura. No estudo dos sistemas unários com 55 átomos, focou-se na verificação do fato de que estruturas distorcidas com caroço reduzido (DRC) são obtidas para sistemas com uma grande ocupação da camada d, como é o caso para Zn55 (3d), Cd55 (4d), Pt55 e Au55 (5d). As estruturas DRC com 8 - 11 átomos no caroço são obtidas em contrapartida às estruturas compactas de alta-simetria, como o icosaedro (ICO), com 13 átomos no caroço. Como resultado, obteve-se que Y55 adota a estrutura ICO, enquanto Nb55, Mo55 e Tc55 adotam estruturas que são fragmentos de {\sl{bulk}} com $55$ átomos. Já Zr55 adotou uma estrutura DRC, similar a Zn55, Cd55, Pt55 e Au55, logo, concluímos que a preferência pela estrutura DRC não está relacionada com a ocupação dos estados d anti-ligantes, mas com diferentes efeitos, uma combinação de efeitos eletrônicos e estruturais. Além disso, também obtivemos que a energia de ligação segue uma tendência de ocupação dos estados ligante e anti-ligante, assim, a estabilidade dos sistemas aumenta de Y a Tc, o que também explica a tendência nos comprimentos médios de ligação. Para as nanoligas PtMT realizamos a obtenção das estruturas mais estáveis, bem como, das composições mais interessantes do ponto de vista experimental, através da análise de excess energy, n = 42 para PtY, n = 35 para PtZr e PtNb, n = 28 - 42 para PtMo e n = 42 para PtTc. Os padrões estruturais seguem a tendência de que para baixa ou nenhuma composição de Pt as estruturas mais estáveis pertencem à família dos sistemas unários (MT55), para alta ou máxima composição de Pt tem-se a formação do modelo estrutural de Pt55 (DRC), e para composições intermediárias de Pt ocorrem variações nos modelos estruturais assumidos pelas nanoligas, os quais podem ser do tipo DRC, ICO ou, ainda, fragmentos de bulk. A formação das nanoligas PtMT se dá por uma combinação de fatores associados ao tamanho dos átomos (raio atômico) e à intensidade das ligações envolvidas nas nanoligas. O posicionamento dos átomos menores (menor raio atômico) na região do caroço e dos átomos maiores (maior raio atômico) na região da superfície resulta em um alívio de pressão interna na NP, o que representa um ganho energético para o sistema como um todo. Todavia, a diferença de raio atômico entre os MTs não é suficiente para explicar completamente qual MT prefere ficar na superfície ou no caroço, sendo necessário considerar também informações sobre a intensidade das ligações entre os constituintes das nanoligas. Para Pt42Mo13 e Pt42Tc13 obtivemos estruturas do tipo core-shell, com átomos de Pt na superfície e átomos de Mo/Tc no caroço, favorecendo as ligações Pt-Pt e MT-MT. Em termos de propriedades eletrônicas, verificamos que apenas Y55 e nanoligas PtY com baixa porcentagem de Pt apresentam valores de momento magnético significativos. Considerando o centro de gravidade da banda d como indicador de sistemas propícios para catálise, encontramos que a mudança na composição de Pt consiste em uma maneira de variar o centro de gravidade dos estados d ocupados.pt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Físicapt_BR
dc.publisher.initialsUFPelpt_BR
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRApt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.rights.licenseCC BY-NC-SApt_BR
dc.contributor.advisor1Piotrowski, Maurício Jeomar
dc.subject.cnpq1FISICApt_BR
dc.subject.cnpq2FISICA ATOMICA E MOLECULARpt_BR


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