Factores que rigen la formación de vacíos de oxígeno en las perovskitas de óxido

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Química computacional
• Física del estado sólido

Sus antecedentes:

• El control de la formación de vacíos de oxígeno (V_O) es crucial para las tecnologías de óxido metálico-perovskita.
• La predicción precisa de la energía de formación V_O es esencial para el diseño de materiales.

Objetivo del estudio:

• Construir un modelo lineal compacto para la energía de formación V_O neutral en perovskitas ABO₃.
• Para lograr una fidelidad razonable con los cálculos de la teoría funcional de densidad corregida por Hubbard-U (DFT).

Principales métodos:

• Desarrolló un modelo lineal utilizando métricas físicamente intuitivas como las energías de disociación de enlaces y los potenciales de reducción.
• Se ha validado el modelo con datos experimentales de materiales de pila de combustible de óxido sólido.
• Utilizó funcionales de correlación de intercambio de última generación en los cálculos de DFT.

Principales resultados:

• Se logró un error medio absoluto de 0,45 eV para las perovskitas estables a 298 K.
• Precisión demostrada en una amplia gama de perovskitas ABO con varios elementos del sitio A (metales de tierra alcalina, lantánidos) y del sitio B (metales de transición 3d).
• Se han identificado nuevos perovskitas candidatos, como (Bi,Y) ((Fe,Co) O₃, con potencial para la escisión termoquímica del agua.

Conclusiones:

• El modelo desarrollado ofrece precisión, eficiencia e interpretabilidad para el control V_O.
• Facilita la detección computacional de alto rendimiento para el descubrimiento de materiales.
• Proporciona información sobre la física que rige la formación de V_O en las perovskitas de óxido metálico.