Interazione tra superfici di diversa natura: descrizione ab initio e formulazione analitica

In questo lavoro di tesi ho applicato un modello analitico per descrivere l’energia di interazione tra due superfici (111) accoppiate dei seguenti materiali: diamante, diamante idrogenato e rame. Tale modello era stato efficacemente proposto in passato per descrivere la superficie di energia potenziale (PES) del sistema grafene su grafene, riuscendo a riprodurre con elevata accuratezza i dati calcolati ab initio. I tre sistemi studiati sono stati scelti per mettere alla prova il modello in presenza di diverse interazioni: legame covalente (diamante), interazioni di van der Waals (diamante passivato), legame metallico (rame). Dal confronto con dati ottenuti da simulazioni DFT è emersa un’ottima capacità predittiva per le superfici di diamante passivato e rame. In questi casi, i punti di minimo, di massimo e di sella sulla PES sono stati individuati correttamente, e gli errori sulle energie predette sono limitati. Invece, per il sistema con il diamante puro il modello analitico non si è rivelato altrettanto efficace, soprattutto nella caratterizzazione dei punti stazionari. La difficoltà nel descrivere la PES del diamante nasce dalla peculiare caratteristica "anticorrugante", per cui i siti a più bassa coordinazione risultano energeticamente più favorevoli. Tale caratteristica può essere catturata apportando alcune modifiche al modello, che sono in fase di implementazione. I risultati ottenuti per le PES corruganti validano il modello applicato e aprono la strada per la derivazione di proprietà tribologiche a partire da pochissimi rapidi calcoli ab initio.