Theoretical study of magnetic and conducting properties of transition metal nanowires

Abstract

En la presente tesis doctoral se ha realizado un estudio computacional de las propiedades electrónicas de sistemas basados en cadenas metálicas monodimensionales de la familia de los llamados nanowires, concretamente su magnetismo y conductividad. Estas cadenas lineales se sustentan gracias a los ligandos orgánicos que se organizan a su alrededor, cuyo número de sitios de unión determina la nuclearidad de la cadena. Para estas moléculas, llamadas cadenas metálicas extendidas, se han calculado los parámetros de acoplamiento magnético con el método CASPT2. El uso del Hamiltoniano de Heisenberg estándar para los sistemas M3(dpa)4Cl2 cuando hay dos electrones no desapareados en cada centro, ha sido examinado mediante el cálculo del valor de λ mediante cálculos DFT. Las diferentes conductividades eléctricas observadas en las cadenas MMX [Ni2(dta)4I]∞ y [Pt2(dta)4I]∞ (dta = CH3CS2) y sus estados de ordenación de carga han sido analizados con parámetros de estructura electrónica extraídos a partir de cálculos DFT periódicos y de correlación combinados con la teoría del Hamiltoniano efectivo.

In the present thesis, magnetic and conducting properties of systems, one-dimensional chains of the family of so-called nanowires, have been studied computationally. These linear chains are supported by organic ligands surrounding the metal backbone where the number of binding sites determines the nuclearity of the chain. For these molecules, also called extended metal atom chains, magnetic coupling parameters have been calculated with the CASPT2 method. The use of standard Heisenberg Hamiltonian for systems M3(dpa)4Cl2 when two unpaired electrons are localized on each magnetic center has been examined by calculating the value of λ from DFT calculations. The different electrical conductivities observed in MMX chains [Ni2(dta)4I]∞ and [Pt2(dta)4I]∞ (dta = CH3CS2) and the charge ordering state have been analyzed with DFT periodic calculations and also through the comparison of extracted electronic structure parameters from ab initio calculations combined with the effective Hamiltonian theory.