| Titre : | Electronic, structural and optical properties of barium titanate :DFT calculation |
| Auteurs : | Mayar BENBRAHIM, Auteur ; Hanane Djouama, Directeur de thèse |
| Type de document : | Mémoire magistere |
| Editeur : | Biskra [Algérie] : Faculté des Sciences Exactes et des Sciences de la Nature et de la Vie, Université Mohamed Khider, 2025 |
| Format : | 1VOL.(73.p) / ill.couv.ill.en coul / 30cm |
| Langues: | Anglais |
| Langues originales: | Anglais |
| Mots-clés: | DFT,TD-DFT,BaTiO3 ,polyethyleneglycol |
| Résumé : |
In this work, we report the study of new nanocomposite materials based on barium titanate BaTiO3andpolyethyleneglycol(PEG).Thedensityfunctionaltheory(DFT)computationalcodes are used, in practice, to predict the structural, electronic and optical properties of BaTiO3and BaTiO3/PEGnanocompositecompounds. Calculatedgeometricparametersofstudiedmaterials are in good agreement with the available experimental values. The theoretical absorption spectra reproduce the main properties of the experimental spectra. Our results revealed that theBaTiO3/PEGnanocompositeexhibitedahighlevelofmolecularstability. Overall,thisstudyprovidesacomprehensivetheoreticalframeworkforselectingtheoptimal functionalinDFT basedstudiesofBaTiO3. Thislaysthegroundworkfortherationaldesignand computational engineering of BaTiO3-based materials for next-generation electronic, optical, andsensingtechnologies. |
| Sommaire : |
1.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.2 Perovskitefamilly:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.3 BaTiO3 properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.3.1 ElectronicPropertiesofBaTiO3: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.3.2 OpticalpropertiesofBaTiO3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.3.3 StructuralpropertiesBaTiO3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.4 PEGproperties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 1.4.1 Introduction: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 1.4.2 StructuralPropertiesofPolyethyleneGlycol(PEG) . . . . . . . . . . . . . . . 10 1.4.3 ElectronicPropertiesofPolyethyleneGlycol(PEG) . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.4.4 OpticalPropertiesofPolyethyleneGlycol(PEG) . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2 TheoreticalAndMethodologicalreminders 13 2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 2.2 SchrödingerEquation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 2.3 FoundationsofDensityFunctionalTheory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2.3.1 KeyFoundationsofDFT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2.3.2 ChallengesandImprovements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2.4 HybridFunctionals: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 2.4.1 TheFunctionalCAM-B3LYP. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 2.4.2 ThePBEfunctional(Perdew-Burke-Ernzerhof) . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 NoncovalentInteractionDescriptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 I StructuralelectronicandopticalstudiesofBariumTitanate(BaTiO3) 27 3.2 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 3.3 Computationalmethod . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 3.4 StructuralelectronicandopticalstudiesofBariumTitanate[BaTiO3]1: . . . . . . . 29 3.4.1 structuralproperties: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 3.4.2 Electronicproperties: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 3.4.3 UV-VisibleSpectroscopyof[BaTiO3]1 : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 3.4.4 IRVibrationFrequenciesof[BaTiO3]1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 3.5 StructuralelectronicandopticalstudiesofBariumTitanate[BaTiO3]c : . . . . . . . 36 3.5.1 Structuralproperties: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 3.5.2 Electronicproperties: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 3.5.3 UV-VisibleSpectroscopyof[BaTiO3]c: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 3.5.4 IRVibrationFrequenciesof[BaTiO3]c . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 II StructuralelectronicandopticalstudiesofBaTiO3/PEG 48 3.6 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 3.7 Structuralelectronicandopticalstudiesofpolyethyleneglycol(PEG): . . . . . . . 49 3.7.1 StructuralpropertiesofPEG: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 3.7.2 Electronicproperties: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 3.7.3 UV-visspectroscopy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 3.7.4 IRVibrationFrequencies: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 3.8 StructuralelectronicandopticalstudiesofBaTiO3/PEG: . . . . . . . . . . . . . . . 54 3.8.1 ModellingoftheBaTiO3/PEGnanocomposite . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 3.8.2 StructuralpropertiesoftheBaTiO3/PEGnanocomposite: . . . . . . . . . . 56 3.8.3 Frontiermolecularorbitals(FMOs) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 3.8.4 UV-visspectroscopy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 3.8.5 IRVibrationFrequencies: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 Conclusiongénérale 65 III Annex1 67 References 73 |
| Type de document : | Mémoire master |
Disponibilité (1)
| Cote | Support | Localisation | Statut |
|---|---|---|---|
| MCH/684 | Mémoire master | bibliothèque sciences exactes | Consultable |
