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La simulaci\u00f3n ab initio aplicada al estudio de materiales y nanomateriales ha demostrado su gran capacidad para obtener y permitir entender sus propiedades electr\u00f3nicas, estructurales, din\u00e1micas, etc. El estudio de estas propiedades mediante la teor\u00eda del funcional de la densidad, DFT, con aproximaciones como LDA o GGA y otros funcionales abre expectativas muy importantes en diversos campos, entre ellos: ciencia de los materiales y materia condensada. Las simulaciones ab initio son una t\u00e9cnica complementaria al estudio experimental de estas propiedades. El car\u00e1cter predictivo de estas simulaciones aumenta el inter\u00e9s de este tipo de estudios y combinados con los estudios experimentales permiten ganar profundidad en la comprensi\u00f3n de la f\u00edsica y la qu\u00edmica de materiales y nanomateriales bajo condiciones extremas. El objetivo del presente sub-proyecto es el estudio, mediante m\u00e9todos ab initio, de propiedades electr\u00f3nicas, estructurales, din\u00e1micas y el\u00e1sticas de materiales y nanomateriales de inter\u00e9s tecnol\u00f3gico, tales como compuestos ABX4, ABO3, A2X3 y perovskitas, bajo condiciones extremas de presi\u00f3n y temperatura. Todo ello en colaboraci\u00f3n con los otros tres proyectos experimentales que forman parte de este proyecto coordinado. Nos proponemos aplicar estos m\u00e9todos al estudio de las propiedades mencionadas, proporcionando informaci\u00f3n \u00fatil para la s\u00edntesis y estudio de las nuevas fases estructurales que pueden aparecer bajo altas presiones, obteniendo tambi\u00e9n las posibles propiedades ex\u00f3ticas que puedan presentar estas fases. Para la b\u00fasqueda de candidatos a fases de alta presi\u00f3n en los diferentes compuestos se usar\u00e1n distintos m\u00e9todos, desde m\u00e9todos aleatorios (random search), a m\u00e9todos evolutivos de car\u00e1cter gen\u00e9tico y aproximaciones similares. El estudio de nano-cristales, por su complejidad, requerir\u00e1 implementar t\u00e9cnicas que permitan realizar este tipo de estudios con un gran n\u00famero de \u00e1tomos y adem\u00e1s simular el efecto de la presi\u00f3n hidrost\u00e1tica en las nanoestructuras. Todo ello supone desarrollar y comprobar el formalismo y las aproximaciones que permitan acometer este tipo de problema. Cuando la complejidad del sistema lo requiera, se tendr\u00e1n en cuenta los efectos de spin-\u00f3rbita, o se usar\u00e1n m\u00e9todos DFT+U, o funcionales h\u00edbridos. Finalmente en la caracterizaci\u00f3n \u00f3ptica, en algunos casos, debido al gap estrecho de algunos compuestos, se tendr\u00e1 que ir m\u00e1s all\u00e1 de la teor\u00eda DFT est\u00e1ndar, utilizando la aproximaci\u00f3n GW que nos permitir\u00e1 adem\u00e1s estudiar otras propiedades \u00f3pticas de los sistemas analizados. Tambi\u00e9n planteamos analizar la topolog\u00eda de la carga y los aspectos qu\u00edmicos de las transiciones de fase.<\/p>\n
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Ab initio simulations applied to the study of materials and nanomaterials have proven its ability to understand the electronic, structural, dynamical properties, etc. The study of these properties using the density functional theory, DFT, with approximations like LDA or GGA, and other functionals, open new possibilities in materials science and condensed matter. Currently, ab initio simulations are a complementary technique for the experimental study of these properties. The predictive nature of these simulations increases the interest of combining the simulations with experimental studies to gain insight in the physics and chemistry of these materials and nanomaterials under extreme conditions. The objective of this project is to study, using ab initio methods, electronic, structural, dynamical and elastic properties of materials and nanomaterials with technological interest, like ABX4, ABO3, A2X3, and perovskites compounds, under extreme conditions of pressure and temperature. All this in collaboration with the other three experimental projects that are part of this coordinated research. We intend to apply these methods to the study of the properties mentioned, providing useful information for the synthesis and the study of new structural phases that can occur under high pressures, obtaining also possible exotic properties that may be present in these phases. In order to look for candidates for high-pressure phases we plan to use different search methods based on different techniques, from random search methods to evolutionary genetic algorithms, and similar methods. The study of nano-crystals due to their complexity will require to implement techniques to perform such studies with a large number of atoms and to include the effect of hydrostatic pressure in nanostructures. We will need to improve the formalism and test different approximations to this problem in order to have an affordable method. In some cases the complexity of the system will require the use of more sophisticated approaches, spin orbit effects, or DFT + U methods, and hybrid functionals. The optical characterization of these materials under extreme conditions, in some cases due to the narrow gap of some compounds, will require to go beyond the standard DFT, we will use the GW approximation and we will also study other optical properties of the systems. We also plan to analyze the charge topology to study chemical aspects of phase transitions. <\/p>\n
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