Investigação de sistemas fortemente correlacionados aplicados à eletroquímica

dc.contributor.advisor-co1Júnior, Walber Gonçalves Guimarães
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9351326755109855
dc.contributor.advisor-co1orcidhttps://orcid.org/0000-0003-0892-8631
dc.contributor.advisor1Souza, Ernesto Chaves Pereira de
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1505400360366643
dc.contributor.advisor1orcidhttps://orcid.org/0000-0003-1058-302X
dc.contributor.authorSoares, Felipe Benedito
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/5344106782224422
dc.contributor.authororcidhttps://orcid.org/0000-0002-5058-4150
dc.date.accessioned2026-01-27T15:03:06Z
dc.date.issued2025-11-26
dc.description.abstractThe understanding of materials used in electrochemical processes, especially those based on transition-metal oxides, requires an accurate description of electronic correlation effects. These materials present partially filled d and f orbitals and exhibit phenomena that challenge conventional electronic-structure models, such as Band Theory and the local or semilocal DFT functionals (LDA/GGA). In this work, the fundamental principles governing strongly correlated systems are investigated, including Mott insulators, charge-transfer insulators, and Peierls insulators, as well as the main theoretical models developed to describe them, such as the Hubbard model and its extensions. Next, the limitations of traditional first-principles methods in predicting electronic and energetic properties of correlated materials are discussed, highlighting the importance of improved methodologies such as DFT+U, DFT+U+V, hybrid functionals (HSE06), and DFT+DMFT. The application of these methods is illustrated through recent case studies involving cationic materials used in lithium-ion batteries, in which the inclusion of local and non-local electronic correlations proves essential for the accurate prediction of intercalation voltages, oxidation states, and structural characteristics. The discussed results show that conventional approaches tend to fail in strongly correlated systems, while advanced methods offer significantly more realistic descriptions that are consistent with experimental observations. Thus, this monograph reinforces the importance of electronic correlations in modern electrochemistry and highlights the role of advanced electronic-structure methods in the rational development of high-performance electroactive materials.eng
dc.description.resumoA compreensão de materiais utilizados em processos eletroquímicos, especialmente aqueles baseados em óxidos de metais de transição, exige uma descrição acurada dos efeitos de correlação eletrônica. Tais materiais apresentam orbitais d e f parcialmente preenchidos e exibem fenômenos que desafiam modelos convencionais de estrutura eletrônica, como a Teoria de Bandas e os funcionais locais e semilocais da DFT (LDA/GGA). Neste trabalho, são investigados os princípios fundamentais que regem sistemas fortemente correlacionados, incluindo isolantes de Mott, isolantes de transferência de carga e isolantes de Peierls, bem como os principais modelos teóricos desenvolvidos para descrevê-los, como o modelo de Hubbard e suas extensões. Em seguida, discute-se a limitação dos métodos tradicionais de primeiros princípios na previsão de propriedades eletrônicas e energéticas em materiais correlacionados, destacando a importância de metodologias aprimoradas, como DFT+U, DFT+U+V, funcionais híbridos (HSE06) e DFT+DMFT. A aplicação desses métodos é ilustrada por estudos de caso recentes envolvendo materiais catiônicos empregados em baterias de íon-lítio, nos quais a inclusão de correlações eletrônicas locais e não locais se mostra essencial para a correta previsão de voltagens de intercalacao, estados de oxidação e características estruturais. Os resultados discutidos evidenciam que abordagens convencionais tendem a falhar em sistemas fortemente correlacionados, enquanto métodos avançados oferecem descrições significativamente mais realistas e coerentes com observações experimentais. Assim, esta monografia reforça a importância das correlações eletrônicas na eletroquímica moderna e destaca o papel dos métodos de estrutura eletrônica avançados no desenvolvimento racional de materiais eletroativos de alto desempenho.por
dc.identifier.citationSOARES, Felipe Benedito. Investigação de sistemas fortemente correlacionados aplicados à eletroquímica. 2025. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Química) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2025. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/23489.por
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14289/23489
dc.language.isopor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlos
dc.publisher.addressCampus São Carlos
dc.publisher.courseQuímica - Q
dc.publisher.initialsUFSCar
dc.rightsAttribution 3.0 Brazilen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by/3.0/br/
dc.subjectSistemas fortemente correlacionadospor
dc.subjectEstrutura eletrônicapor
dc.subjectDFTpor
dc.subjectEletroquímicapor
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::FISICO-QUIMICA::ELETROQUIMICA
dc.subject.ods9. Indústria, Inovação e Infraestrutura
dc.titleInvestigação de sistemas fortemente correlacionados aplicados à eletroquímicapor
dc.title.alternativeInvestigation of strongly correlated systems applied to electrochemistryeng
dc.typeTCC

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