An ¿ab-initio ¿study on superconductivity in the light group iva hydrides and melting of the alkali metals

Abstract

Ésta tesis doctoral presenta un análisis teórico ab-initio a alta presión de dos series de compuestos con propiedades muy diferenciadas: los hidruros ligeros del grupo IVa y los metales alcalinos. En el caso de los hidruros del grupo IVa (CH4, SiH4, GeH4) se han analizado en el marco de la Teoría del Funcional de la Densidad las transiciones de fase, metalización y superconductividad. Para ello, se ha hecho uso de algoritmos evolucionaros para la predicción de estructuras, dada la escasa o nula información experimental sobre estos compuestos a altas presiones. De estos compuestos se deduce que el CH4 no ha de metalizar antes de su posible disociación, y por lo tanto no es un buen candidato para buscar superconductividad. El SiH4, en cambio, presenta una transición de fase a unos 55 GPa hacia un ordenamiento de características poliméricas. A unos 200 GPa, metalizaría, y sería superconductor con una Tc de 17 K. Según el análisis realizado, el GeH4 metalizaría a unos 30 GPa, y su Tc por encima de 150 GPa sería de unos 60 K. En último lugar, se ha analizado la curva de fusión de tres metales alcalinos (Li, Na y Cs) a partir de un modelo simple (el criterio de Lindemann). Las curvas obtenidas para el sodio y el cesio se ajustan a los resultados experimentales, mostrando que las anomalías presentes en la fase sólida pueden explicar dicha curva de fusión sin necesidad de achacarlo a transiciones de fase líquido-líquido. El litio, para el cual no hay datos experimentales a alta presión, presenta una curva de fusión muy distinta a los otros dos elementos, y es monótonamente creciente en la fase fcc. Una disminución de la temperatura de fusión en el litio requiere un comportamiento complejo en su estado líquido.