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A Multiple-Scattering Computing Platform For (Nano) Materials

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Plataforma de computación para el análisis de materiales

Los dispositivos nuevos dependen mucho de materiales nuevos dotados con funciones a medida. Un conjunto completo de herramientas de análisis espectroscópico arrojará luz sobre las propiedades de distintos materiales en un intervalo amplio de energías, lo cual permitirá optimizar el esfuerzo necesario.

Investigación fundamental

Los nanomateriales son cada vez más importantes para los dispositivos nuevos y, gracias al rápido progreso de la microscopia y la espectroscopia, ahora es posible caracterizar la estructura electrónica, magnética y cristalográfica en la escala nanométrica. Un grupo de científicos inició el proyecto MSNANO (A multiple-scattering computing platform for (nano) materials), financiado por la Unión Europea, con el fin de contribuir al análisis de los datos experimentales destinado a un posible desarrollo de modelos predictivos. Estos investigadores crearon herramientas de análisis que se puedan descargar gratuitamente para interpretar las técnicas espectroscópicas utilizando la teoría de la dispersión múltiple (MST). MST es una técnica muy eficaz para calcular las propiedades electrónicas de conjuntos de átomos y se ha aplicado con éxito en distintos temas, incluido el magnetismo, el transporte y la espectroscopia. MSNANO aprovechó muchos avances recientes para abordar el comportamiento de electrones en un rango amplio de energías cinéticas (desde valores negativos hasta unos 100 keV), lo cual no es posible con otros métodos como los métodos de estructura electrónica estándar. Además, los algoritmos son válidos incluso en estructuras no periódicas y por ello son especialmente adecuados para los nuevos nanomateriales. El principal logro del proyecto fue el desarrollo de un paquete de interfaz denominado ES2MS con el que traspasar potencial y densidad de carga autoconsistente desde códigos de estructura electrónica a códigos de dispersión múltiple. Si se tiene en cuenta que la MST se basa en la partición del espacio en emplazamientos de dispersión de tamaño atómico, ES2MS ofrece los potenciales y las cargas de densidad de cada emplazamiento de dispersión. Los socios desarrollaron numerosos algoritmos de cálculo con el fin de ampliar las capacidades de distintos paquetes de software (MsSpec, MXAN, SPR-KKR, FPMS, MSGF y MCMS). El equipo también desarrolló un tratamiento más preciso de los efectos que no quedan descritos con precisión con MST estándar. Otra línea de investigación se centró en la evaluación, la combinación y la continuación del desarrollo de métodos teóricos para efectos de correlación fuerte entre electrones en la espectroscopia de absorción de rayos X y en la espectroscopia de fotoemisión. El proyecto MSNANO proporcionó un conjunto de herramientas completo con código MST avanzado con el fin de analizar una amplia variedad de materiales en un intervalo amplio de energías. Los algoritmos permiten importar datos experimentales y de estructuras electrónicas y contribuirán al desarrollo rápido de materiales nanoestructurados a medida para una nueva generación de dispositivos.

Palabras clave

Plataforma de computación, análisis de materiales, análisis espectroscópico, MSNANO, teoría de la dispersión múltiple

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