Estructura electrónica de Na2Zn3[Fe(CN)6]2 Público Deposited
Los Análogos del Azul de Prusia han recibido atención recientemente como materiales con potencial para ser usados en dispositivos de almacenamiento de energía. La estructura del sólido Zn3[FeIII(CN)6]2 contiene un número alto de sitios para acomodar los cationes alcalinos que ingresan en el proceso de intercalación. En este contexto se presenta un estudio teórico comparativo de la estructura electrónica de los sistemas K2Zn3[FeII(CN)6]2 y Na2Zn3[FeII(CN)6]2. La obtención de las estructuras más estables y los cálculos de las densidades de estados y cargas de Hirshfeld iterativo se realizaron dentro del formalismo de la Teoría de Funcionales de la Densidad, bajo la formulación de Kohn-Sham, empleando el funcional de intercambio y correlación propuesto por Perdew, Burke y Ernhzerhof, una base de ondas planas y el método de ondas planas aumentadas por proyectores. Se obtuvieron las estructuras de más baja energía para ambos sistemas, así como para la estructura sin átomos alcalinos, Zn3[FeIII(CN)6]2. Los parámetros de malla de K2Zn3[FeII(CN)6]2 concuerdan con los experimentales, mostrando porcentajes de error menores al 1%. Al remover un átomo alcalino de los sistemas K2Zn3[FeII(CN)6]2 y Na2Zn3[FeII(CN)6]2 se observa una transición de fase estructural. Para analizar el proceso de desintercalación se calcularon las densidades de estados de las estructuras involucradas, así como las cargas de Hirshfeld iterativo para poder ver la redistribución de carga. Estos cálculos muestran que el defecto generado en el cristal afecta a los vecinos más cercanos, lo que impacta principalmente en el ambiente CN. Bajo las aproximaciones realizadas en este trabajo, las estructuras de bandas de los sistemas K2Zn3[FeII(CN)6]2 y Na2Zn3[FeII(CN)6]2 parecen indicar que éstos son aislantes, presentando un gap del orden de 4.1 eV mientras que para el sistema Na2Zn3[FeII(CN)6]2, en su estructura de bandas se observa que algunas de éstas cruzan el nivel de Fermi.
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