Metodi Ab Initio nello Studio della Struttura e delle Proprietà del Biossido di Titanio

Durante il mio percorso di studi, ho avuto modo di verificare alcune delle proprietà del biossido di titanio in laboratorio e, data l’importanza che questo materiale ha assunto negli ultimi anni per la sua alta stabilità chimica, l’ottima resistenza meccanica e la sua capacità di interagire con la luce solare, ho pensato di seguire un approccio diverso per approfondire le sue proprietà e quindi utilizzare il modeling teorico attraverso un metodo computazionale basato sulla Teoria del Funzionale Densità, implementata nel codice CRYSTAL. Questo approccio mi ha permesso di esplorare in dettaglio le interazioni atomiche e le configurazioni elettroniche del materiale, consentendo una comprensione approfondita su alcune delle sue proprietà fisiche. Attraverso un'attenta costruzione dei file di input utilizzati per i calcoli e dopo un'ottimizzazione di geometria che ha modificato i parametri sperimentali di partenza, è stato possibile ricavare le strutture delle bande elettroniche e gli spettri vibrazionali per le fasi cristalline del rutilo e dell'anatasio. I risultati, messi a confronto con i dati sperimentali hanno messo in evidenza le differenze fondamentali tra le due strutture cristalline e hanno consentito di procedere con l'assegnazione di alcuni dei segnali spettrali osservati per i quali non c'era accordo sul modo vibrazionale corrispondente.