Programa

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Primera parte

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1) Introducción:

- Diversos problemas de física abordados desde la estructura electrónica de materiales.

- La naturaleza cuántica de los electrones

- De los átomos aislados a los sólidos: origen de la estructura electrónica.

- Clasificación de los sólidos mediante sus tipos de enlaces químicos.

- Repaso rápido de Física del estado sólido: Red de Bravais. Espacio recíproco. Teorema de Bloch. La aproximación de Born-Oppenheimer. Teoría de Bandas.

 

2) Gas de electrones uniforme y metales simples. Aproximación no interactuante. Apantallamiento de Thomas-Fermi. Aproximación de Hartree-Fock. “Agujero” de correlación.

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3) Teoría de la Funcional Densidad (DFT).

-Teoremas de Hohenberg-Kohn

-Método Kohn-Sham: problema efectivo de una partícula. Ecuaciones variacionales.

-Funcionales de intercambio y correlación electrónica: La aproximación local de la densidad (LDA), la aproximación de gradiente generalizado (GGA).

-Más allá de LDA I: funcionales dependientes del orbital (DFT+U), Corrección de “auto-interacción SIC, Funcionales híbridas, correcciones de Van der Waals, correcciones dipolares.

-Más alla de LDA II: Breve introducción a la Teoría dinámica de campo medio (DMFT), Correcciones de muchos cuerpos a DFT (DFT+DMFT). Este ítem será dictado en caso de haber interés en los/las estudiantes.

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4) Distintas implementaciones de DFT

-Full Potential, Pseudopotenciales

-Diferentes funciones base para escribir la matriz hamiltoniana

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Segunda parte

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5) Aplicaciones a diversos problemas a elección del o de la estudiante para el laboratorio computacional. Ejemplos:

- Materiales basados en carbono: Grafeno, grafito, nanotubos. Efectos de dimensionalidad.

- Estado fundamental magnético de algunos metales de transición (FM, AF, ondas de espín).

- Estructura electrónica de distintos materiales superconductores (convencionales y no convencionales).

- Materiales aplicables a espintrónica.

- Estudio de materiales para electrodos de algunas baterías o celdas de combustible.

- U otras propuestas de interés de parte de  los/las estudiantes.

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Bibliografía

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- Robert G. Parr and Weitao Yang, Density-Functional Theory of atoms and molecules, Oxford University Press- New York (1989).

- Attila Szabo y Neil S. Ostlund, Modern Quantum Chemistry: Introduction to advanced electronic structure theory, Dover Publications Inc., Mineola, New York.

- June Gunn Lee, Computational Materials Science : AN INTRODUCTION, CRC Press, Tasylor & Francis group, Boca Raton London New York.

- Richard M. Martin, Electronic Structure: Basic Theory and Practical Methods, Cambridge University Press (2004).