Stability and aromaticity of small neutral and charged boron clusters: a quantum Monte Carlo study

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dc.contributor.advisor1Silva, Ladir Cândido da
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7442411485710574pt_BR
dc.contributor.referee1Silva, Ladir Cândido da
dc.contributor.referee2Oliveira, Marcos Cesar de
dc.contributor.referee3Oliveira, Heibbe Cristhian Benedito de
dc.contributor.referee4Oliveira, Guilherme Colherinhas de
dc.contributor.referee5Vale, Renato Pessoa
dc.creatorMoreira, Emanuel Melo Isaac
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/3775718633799441pt_BR
dc.date.accessioned2022-08-08T12:15:36Z
dc.date.available2022-08-08T12:15:36Z
dc.date.issued2019-07-26
dc.description.abstractNeste trabalho, investigamos as energias de ligação eletrônica dos clusters de boro neutros Bn, com n = 3 até n = 13, seus ânions e cátions, usando uma combinação dos métodos, Monte Carlo quântico na aproximação dos nós fixos (FN-DMC), teoria do funcional da densidade e Hartree-Fock. As energias de ligação eletrônica como adiabatic detachment energy, vertical detachment energy, adiabatic ionization potential e vertical ionization potential foram examinadas para diferentes isômeros, e os valores obtidos estão em excelente concordância com resultados disponíveis na literatura, indicando que as geometrias dos clusters de boro, obtidas neste trabalho, estão corretas. A decomposição dessas energias de ligação eletrônica em três componentes físicas como, o potencial eletrostático e a interação de exchange, a energia de relaxação, a qual inclui a relaxação da geometria e dos orbitais, e a correlação eletrônica, nos permitiu determinar que os clusters de boro neutros são estabilizados pelas interações eletrostática e de exchange, enquanto os clusters aniônicos são estabilizados pela energia eletrostática e exchange, energia de relaxação e efeitos de correlação eletrônica. Também investigamos a aromaticidade de pequenos clusters de boro com três e quatro átomos através de princípios de estrutura eletrônica e energia de ressonância. Os resultados FN-DMC aplicados aos princípios de estrutura eletrônica para a energia, hardness e electrophilicity suportam a aromaticidade dos clusters B3-, B4- e B4 , e parcialmente suportam a aromaticidade dos clusters B3 , B3+ e B4+. Os valores obtidos para a energia de ressonância dos clusters B3, B3-, B3+, B4, B4- e B4+ foram: 55.1(7), 54.2(8), 33.9(7), 84(1), 67(1), and 58(1) kcal/mol, respectivamente. Então, a ordem decrescente de estabilidade do trímero é B3- > B3 > B3+, enquanto que paro o tetrâmero é B4 > B4+ > B4- , o que está de acordo com resultados de análise de orbitais.por
dc.description.provenanceSubmitted by Marlene Santos (marlene.bc.ufg@gmail.com) on 2022-08-05T21:12:13Z No. of bitstreams: 2 Tese - Emanuel Melo Isaac Moreira - 2019.pdf: 9990786 bytes, checksum: 0cc5694cd32ee970173bd9c2c3b449c2 (MD5) license_rdf: 805 bytes, checksum: 4460e5956bc1d1639be9ae6146a50347 (MD5)en
dc.description.provenanceApproved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2022-08-08T12:15:36Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Tese - Emanuel Melo Isaac Moreira - 2019.pdf: 9990786 bytes, checksum: 0cc5694cd32ee970173bd9c2c3b449c2 (MD5) license_rdf: 805 bytes, checksum: 4460e5956bc1d1639be9ae6146a50347 (MD5)en
dc.description.provenanceMade available in DSpace on 2022-08-08T12:15:36Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Tese - Emanuel Melo Isaac Moreira - 2019.pdf: 9990786 bytes, checksum: 0cc5694cd32ee970173bd9c2c3b449c2 (MD5) license_rdf: 805 bytes, checksum: 4460e5956bc1d1639be9ae6146a50347 (MD5) Previous issue date: 2019-07-26en
dc.description.resumoIn this work, we investigated the electron binding energies of neutral and charged boron clusters Bn , with n = 3 up to n = 13, using a combination of the fixed-node diffusion quantum Monte Carlo (FN-DMC) method, the density functional theory, and the Hartree-Fock approximation. The electron binding energies such as the adiabatic detachment energy, vertical detachment energy, adiabatic ionization potential, and vertical ionization potential have been examined for different isomers, and the obtained values are in excellent agreement with available experimental results, which is a good indicator of the correctness of the boron clusters geometry obtained in this work. The decomposition of these electron binding energies into three physical components such as the electrostatic potential and exchange interaction, the relaxation energy, which includes the geometrical and orbitals relaxation, and the electronic correlation effects has allowed us to determine that the neutral boron clusters are stabilized by the electrostatic and exchange interactions, while the anionic clusters are stabilized by the electrostatic and exchange energy, the relaxation energy, and the correlation effects. We also investigated the aromaticity, of neutral and charged small boron clusters with three and four atoms, based on electronic structure principles descriptor and the resonance energy. The FN-DMC results from the electronic structure principles of the energy, hardness, and electrophilicity have supported the aromaticity of B3-, B4- and B4 and partially supported the aromaticity of the clusters B3 , B3+ e B4+ . The obtained values for the resonance energy of the clusters B3, B3-, B3+, B4, B4- and B4+ , are 55.1(7), 54.2(8), 33.9(7), 84(1), 67(1), and 58(1) kcal/mol, respectively. Therefore, the order of decrease stability of the trimer is B3- > B3 > B3+, while for the tetramer it is B4 > B4+ > B4- , which is in agreement with the results from the molecular orbital analysis.pt_BR
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESpt_BR
dc.identifier.citationISAAC MOREIRA, Emanuel Melo. Stability and aromaticity of small neutral and charged boron clusters: a quantum Monte Carlo study. 2019. 131 f. Tese (Doutorado em Fisica) - Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2019.pt_BR
dc.identifier.urihttp://repositorio.bc.ufg.br/tede/handle/tede/12243
dc.languageengpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Goiáspt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.departmentInstituto de Física - IF (RG)pt_BR
dc.publisher.initialsUFGpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Fisica (IF)pt_BR
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/*
dc.subjectEnergia de ligação eletrônicapor
dc.subjectDecomposição da energiapor
dc.subjectCorrelação eletrônicapor
dc.subjectAromaticidadepor
dc.subjectMonte Carlo quânticopor
dc.subjectElectron binding energyeng
dc.subjectEnergy decompositioneng
dc.subjectElectron correlationeng
dc.subjectAromaticityeng
dc.subjectQuantum Monte Carloeng
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA GERALpt_BR
dc.titleStability and aromaticity of small neutral and charged boron clusters: a quantum Monte Carlo studypt_BR
dc.title.alternativeEstabilidade e aromaticidade de pequenos clusters de boro neutros e carregados: um estudo via Monte Carlo quânticopor
dc.typeTesept_BR

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