Elaboração de um modelo baseado em IFCs para o cálculo da energia livre da fase alfa-F2
Date
2024-09-11Author
Cecconello, Ricardo
Orientador
Perottoni, Cláudio Antônio
Metadata
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O flúor é o elemento químico mais reativo da tabela periódica. Por isso, seu diagrama de fases é pouco explorado, tendo em vista a dificuldade de se realizar experimentos a diferentes pressões e temperaturas. Em pressão ambiente e temperaturas inferiores a 45 K, a fase mais estável do flúor é alfa-F2, um cristal monoclínico de base centrada e grupo espacial C2/c. Em pressões mais elevadas no limite atérmico, há indícios de uma transição de fase para uma estrutura ortorrômbica de base centrada e grupo espacial Cmce, que só foi explorada por meio de cálculos de primeiros princípios. A diferença de energia entre essas duas fases é muito pequena, chegando a ser inferior à exatidão dos métodos empregados para sua determinação. Com o objetivo de calcular a energia livre da fase C2/c de maneira mais acurada, este trabalho buscou uma abordagem para o cálculo dessa grandeza incorporando contribuições não-harmônicas da energia potencial à energia vibracional. A obtenção de constantes de força foi feita pelo método direto com a abordagem de supercelas. Foram explorados diferentes conjuntos de dados de deslocamentos e forças, por meio de padrão de deslocamentos e deslocamentos aleatórios. A determinação de fônons anarmônicos em função da temperatura foi feita pela teoria de fônons autoconsistente. Os cálculos DFT para a obtenção de forças interatômicas foram realizados com o funcional de troca e correlação meta-GGA r2SCAN com termo não-local rVV10, e com o funcional híbrido PBE0 com correção de Grimme. As frequências de vibração obtidas com r2SCAN+rVV10 foram mais elevadas que aquelas encontradas por outros pesquisadores por métodos de primeiros princípios e experimentais, o que indica que este funcional não é adequado na determinação das frequências de vibração dos modos intermoleculares do flúor. Com o funcional PBE0+Grimme foram encontradas frequências harmônicas condizentes com a literatura, embora os espectros anarmônicos tenham apresentado ramos negativos, indicando a necessidade de nova revisão. [resumo fornecido pelo autor]