Existe evidencia experimental de que muchas nanoaleaciones, nanopartículas formadas por dos tipos de átomos metálicos, presentan una mayor actividad catalítica para ciertas reacciones químicas con respecto a aquellas formadas por un solo tipo de átomo. En muchos casos no es posible determinar experimentalmente la estructura de dichas nanoaleaciones, por lo que un estudio teórico de sus propiedades físicas y químicas es de gran importancia. Por otra parte, las nanoestructuras cuasi unidimensionales (nanotubos y nanoalambres) han atraído mucha atención en los últimos años ya que, por un lado, permiten el estudio experimental de fenómenos físicos en una dimensión y, por otro lado, tienen aplicaciones potenciales como componentes en el diseño de nuevos dispositivos electrónicos. En este contexto, los nanoalambres basados en silicio y germanio son de gran interés porque proveen la interfase ideal con los dispositivos ya existentes basados en silicio, pueden fabricarse de manera controlada y además se piensa que permitirán continuar con el crecimiento en la densidad y rendimiento de circuitos microelectrónicos._x000D_ _x000D_ En el presente proyecto se propone realizar un estudio teórico-computacional de primeros principios de las propiedades estructurales y electrónicas de nanoaleaciones y nanoalambres. En particular, estudiaremos la estabilidad energética así como la segregación y mezclado de los diferentes tipos de átomos en nanocúmulos bimetálicos de níquel-platino (NiPt) y de oro-iridio (AuIr) con diferentes tamaños y composiciones. Asimismo, abordaremos la investigación de la adsorción y coadsorción de CO y O2 en la superficie de dichos cúmulos. Este estudio constará de dos etapas, en una primera etapa la investigación se llevará a cabo en cúmulos en fase gaseosa y, en la segunda, dicho estudio se hará con cúmulos soportados en sílice (para los cúmulos de NiPt) y óxido de titanio (para los cúmulos de AuIr), lo que permitirá observar el efecto del soporte en las propiedades catalíticas de dichos cúmulos. Por otra parte, investigaremos las propiedades estructurales, electrónicas y ópticas de nanoalambres basados en silicio y germanio, particularmente carburo de silicio (SiC) y carburo de germanio (GeC), con diferentes diámetros, orientaciones de crecimiento y diferentes tipos de pasivación superficial por medio de la teoría del funcional de la densidad. Asimismo, se investigará cómo se modifican estas propiedades cuando se consideran defectos estructurales e impurezas en los nanoalambres._x000D_ _x000D_ Cabe mencionar que se planea la incorporación de estudiantes de nivel licenciatura y posgrado en este proyecto, lo que les permitirá desarrollarse en la labor científica. Finalmente, la viabilidad de este proyecto está respaldada por la experiencia previa en el tema del responsable del mismo.

Una de las contribuciones del proyecto consistirá en explicar las principales propiedades físicas de nanocúmulos bimetálicos de PtNi y AuIr con diferentes tamaños (entre 2 y 50 átomos) y diferentes composiciones, tanto en fase gaseosa como soportados en sílice y óxido de titanio, respectivamente. Cabe señalar que prácticamente no existen estudios teóricos sobre estos dos tipos de nanocúmulos bimetálicos. Por otra parte, grupos en la UNAM (Instituto de Física y CCADET) están llevando a cabo la síntesis y la medición del desempeño catalítico de nanopartículas, tanto de PtNi como de AuIr, por lo que un estudio teórico de las mismas sería relevante para entender y explicar muchos de los resultados experimentales. Más aún, del estudio de la adsorción de moléculas simples en dichos cúmulos podría establecerse cuales composiciones mejoran su actividad catalítica en reacciones tales como la oxidación del CO. De la misma forma, del estudio sistemático de las propiedades electrónicas y ópticas de los nanoalambres basados en silicio y germanio podría determinarse, por ejemplo, como depende la brecha semiconductora de la morfología, diámetro y pasivación. En este contexto, casi no existen estudios sobre nanoalambres de germanio y prácticamente ninguno sobre nanoalambres de carburo de germanio.