Orientador: Armando Fernandes da Silva Moreira

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin

Resumo: A coesão de um cristal tem origem na interação eletrostática entre os átomos de que o cristal é composto. No caso dos cristais de gases nobres (Ne, Ar, Kr e Xe) essa interação é praticamente a mesma que a interação entre átomos isolados. O potencial, Lennard-Jones (6 - 12) é utilizado como...

Resumo: A coesão de um cristal tem origem na interação eletrostática entre os átomos de que o cristal é composto. No caso dos cristais de gases nobres (Ne, Ar, Kr e Xe) essa interação é praticamente a mesma que a interação entre átomos isolados. O potencial, Lennard-Jones (6 - 12) é utilizado como ponto de partida para o cálculo da energia de coesão. Para esses cristais de gases nobres, Bernardes3 utilizou o método variacional para determinar suas energia de coesão, assim como a equação de estado a 0 K. A função de onda é construída através da superposição das funções de onda do estado fundamental e a do primeiro estado excitado de átomos individuais confinados em uma "caixa" esférica. Os parâmetros variacionais são: o raio da "caixa" a e a amplitude do primeiro estado excitado b. Utilizamos as mesmas idéias para estudar as monocamadas de gases nobres (Ne, Ar, Kr e Xe). As constantes de energia potencial foram calculadas para uma rede triangular, pois estamos supondo que os átomos de gases nobres se disponham na superfície dos substratos, formando triângulos equiláteros onde eles ocupam os vértices. Calculando a energia de coesão para as monocamadas usando o potencial de Lennard-Jones (6 - 12), notamos que apesar da simplicidade do modelo, os resultados são satisfatórios. No caso das monocamadas formadas por átomos de xenônio (Xe) obtivemos teoricamente um valor de 1,4 Kcal/mol para a energia de coesão, comparável portanto com o valor experimental 1,1 Kcal/mol11. Também variamos os parâmetros s e e (a principio utilizamos os mesmos da fase gasosa) do potencial de Lennard-Jones, assim como as potências m e n das partes repulsivas e atrativas respectivamente. O melhor resultado encontrado ocorreu quando tomamos o potencial de Lennard-Jones (7 - 12) mantendo os parâmetros s e e da fase gasosa. Nesse caso os valores teórico e experimental da energia de coesão são idênticos

Abstract: The cohesion of a crystal results from the electrostatic interation among the atoms which make up the crystal. For rare~gas crystals (Ne, Ar, Kr and Xe) the electrostatic interaction is practically the same as the iteration among isolated atoms. The (6 - 12) Lennard-Jones potential is used...

Abstract: The cohesion of a crystal results from the electrostatic interation among the atoms which make up the crystal. For rare~gas crystals (Ne, Ar, Kr and Xe) the electrostatic interaction is practically the same as the iteration among isolated atoms. The (6 - 12) Lennard-Jones potential is used as the starting point for calculating the cohesion energy. For these rare-gas crystals Bernardes3 used a variational method to determine their cohesion energy as well as their equation of state at 0 K. The wave function is a superposition of the ground state and first excited state wave functions of a point particle moving freely in a spherical "box". The variational parameters are the radius a of the "box" and the amplitude b of the first excited state. We utilize the same ideas to study rare gas monolayers (Ne, Ar, Kr and Xe). The potential energy constants were calculated for a triangular lattice, because we assumed that the rare gas atoms are distributed on the substrate forming equilateral triangles, the atoms occupying their vertices. Calculation of the cohesion energy of the monolayers, making use of the (6 - 12) Lennard-Jones potential, yields satisfactory results despite the simplicity of the model. In the case of the Xe-monolayer, we obtained a theoretical value of 1,4 kcal/mole for the cohesion energy, close to the experimental value of 1,1 kcal/mole11. We also varied the parameters s and e of the Lennard-Jones potential (at first we utilized the gas-phase values), as well as the powers m and n of repulsive and attractive parts respectively. The best result was obtained when we used the (7 - 12) Lennard- Jones potential and the s and e values for the gas phase. In this case the theoretical and experimental values of the cohesion energy are identical