Investigación

 

Cálculo del esfuerzo ideal de metales nobles mediante primeros principios en la dirección (100)

 

A. Bautista-Hernández^a, M. López-Fuentes^a, V Pacheco-Espejel^a y J.F. Rivas-Silva^a,b

 

^a Instituto de Física, Universidad Autónoma de Puebla, Apartado Postal J-48, Puebla, Pue. 72570, México

^bINAOE, Coordinación de Óptica, Apartado Postal 51 y 216, Puebla, México

 

Recibido el 15 de junio de 2004;
aceptado el 26 de enero de 2005

 

Resumen

Presentamos el cálculo del esfuerzo ideal en la dirección (100) para metales nobles (Cu, Ag y Au), mediante primeros principios. Primero se obtienen los parámetros estructurales (parámetros de red y módulos de compresibilidad) para cada metal. Posteriormente, se deforma en la dirección (100), calculando la energía total y el tensor de esfuerzos con el teorema de Hellman-Feynman mediante la relajación de la celda unitaria en las direcciones perpendiculares a la dirección de deformación. Las constantes de red calculadas difieren a lo máximo 1.3 % de las experimentales. Los esfuerzos máximos ideales calculados son de 29.6, 17 y 19 GPa para el Cu, Ag y Au, respectivamente. Los módulos de elasticidad calculados son de 106 (Cu), 71 (Ag) y 45 GPa (Au), los cuales no están muy alejados de los valores experimentales para muestras policristalinas. El valor de los esfuerzos máximos son explicados a partir de los volúmenes óptimos provocados por el tamaño de los radios atómicos para cada elemento.

Descriptores: Cálculos de primeros principios; esfuerzo ideal; módulo de elasticidad.

 

Abstract

We present calculations of the ideal strength on the (100) direction for noble metals (Cu, Ag and Au), by means of first principles calculations. First, we obtain the structural parameters (cell parameters, bulk modulus) for each studied metal. We deform on the (100) direction calculating the total energy and the stress tensor through the Hellman-Feynman theorem, by the relaxation of the unit cell in the perpendicular directions to the deformation one. The calculated cell constants differ 1.3 % from experimental data. The maximum ideal strength are 29.6, 17 and 19 GPa for Cu, Ag and Au respectively. Meanwhile, the calculated elastic modulus are 106 (Cu), 71 (Ag), and 45 GPa (Au) and are in agreement with the experimental values for polycrystalline samples. The values of maximum strength are explained by the optimum volume values due to the atomic radius size for each element.

Keywords: First principles calculations; ideal strength; elasticity modulus.

 

PACS: 62.20.Fe; 62.20.Dc

 

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Agradecimientos

Este trabajo ha sido apoyado por CONACyT, México y por la BUAP (Proyecto VIEP II 169-04/Exc/I). A. Bautista-Hernández agradece a E. Yareth Bivián Castro su asistencia técnica.

 

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