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Investigación

ESTUDIO COMPUTACIONAL DE MATERIALES INORGÁNICOS

Los métodos a partir de primeros principios suponen una gran ventaja en el diseño de nuevos materiales, porque al no necesitarse información experimental, el comportamiento de un material puede predecirse incluso antes de ser sintetizado, siendo pues posible centrarse rápidamente en sistemas prometedores. Frente a los experimentos reales,   la computación permite tener un control total sobre todas las variables experimentales. Este nivel de control hace posible diseñar “experimentos computacionales” encaminados a entender la influencia de una variable específica en la interacción estructura-composición-propiedades. 

La experiencia del grupo en el campo del diseño computacional de materiales se remonta al año 2000, cuando la Dra. Arroyo se incorporó como investigador contratado postdoctoral al grupo del Prof. G. Ceder en el Massachusetts Institute of Technology (MA, US). Desde su regreso a España en 2003 la Dra. Arroyo continuó con esta línea de investigación, combinando técnicas computacionales y experimentales para el estudio de materiales para el almacenamiento de energía. En los últimos años el grupo ha participado en numerosos proyectos nacionales e internacionales, incluyendo contratos de investigación con la empresa Toyota  Motor Europe.

LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN:

  •  materiales con utilidad como electrodo para baterías recargables basadas en iones de diversos metales: litio, sodio, magnesio y calcio. Entre los materiales investigados se encuentran fosfatos, silicatos, germanatos, vanadatos, sulfuros, floruros nitruros y óxidos de metales de transición. En los últimos años se ha trabajado intensamente en el desarrollo de materiales capaces de actuar como electrodo positivo en una nueva tecnología de baterías recargables basadas en Ca metálico.

 

  • materiales obtenidos mediante alta presión. En combinación con las técnicas experimentales disponibles en el Laboratorio Complutense de Altas Presiones, se estudia la estabilidad termodinámica y las propiedades electroquímicas de  polimórfos, como anatasa-rutilo TiO2.   

Portal de transferencia UCM de resultados de investigación


Proyectos de Investigación

Proyectos Actuales 

  •  “Calcium rechargeable battery technology” CARBAT, FETOPEN 766617, UE (H2020), Entidades participantes:  CSIC, CHALMERS UNIVERSTITY, UCM, FRAUNHOFER Financiación concedida:  2.036.980 euros, Duración: 2017-2021 Investigador principal (UCM):  M. E. Arroyo y de Dompablo, Coordinador: Rosa Palacín (CSIC)
  • “PROCESO DE RUPTURA DE TERREMOTOS DESDE ESCALA MICROSCÓPICA A MACROSCÓPICA: APLICACIÓN A LA REGIÓN IBERO-MOGREBÍ”, CGL2017-86079-R, Ministerio de Economía y Competitividad, I.P.: M. Mattesini
  • “DISEÑO DE MATERIALES INORGANICOS PARA TECNOLOGIAS DE ENERGIA EMERGENTES”, MAT2017-86616-R, Ministerio de Economía y Competitividad, I.P.: M.R. Palacín
  • “Materiales de alta presión” MALTA, extensión de CSD2007-00045, Ministerio de Economía y Competitividad, I.P.-UCM: V. García-Baonza 

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Publicaciones

Publicaciones recientes

  • AP. Black, C.Frontera, A. Torres, M. Recio-Poo, P. Rozier, J.D. Forero-Saboya. F. Fauth, E. Urones-Garrote, M.E Arroyo-de Dompablo* and M.R. Palacín*,Elucidation of the redox activity of Ca2MnO3.5 and CaV2O4 in calcium batteries using operando XRD: charge compensation mechanism and reversibility, Energy Storage Materials 47, 354(2022)
  • A. Torres, J.L. Casals and M.E. Arroyo-de Dompablo*, "Enlisting potential cathode materials for Ca batteries", Chem. Mat. (2021) 
  • Temperature and pressure-induced strains in anhydrous iron trifluoride polymorphs

  • K. Lemoine, R. Moury, E. Durand, E. Arroyo-de Dompablo, E. Morán, M. Leblanc, A. Hémon-Ribaud, J.M. Grenèche, C. Galven, V. Gunes J. Lhoste*, V. Maisonneuve, "First Mixed-Metal Fluoride Pyrochlores Obtained by Topotactic Oxidation of Ammonium Fluorides under F2 Gas",  Crystal Growth & Design, (2020) 
  • M. Zhang, B. Qiu, J. M Gallardo-Amores, M. Olguin, H. Liu, Y. Li, C. Yin, S. Jiang, W. Yao, M. E. Arroyo-de Dompablo, Z. Liu, Y. S. Meng*, "High Pressure Effect on Structural and Electrochemical Properties of Anionic Redox-Based Lithium Transition Metal Oxides", Matter(2020)
  •  A. Black, A. Torres, C. Frontera, M.R. Palacín and M.E. Arroyo-de Dompablo*, Appraisal of calcium ferrites as cathodes for calcium rechargeable batteries: DFT, synthesis, characterization and electrochemistry of Ca4Fe9O17,  Dalton Transactions 49, 2671 (2020)
  • M.E. Arroyo-de Dompablo*, A. Ponrouch, P. Johansson and M.R. Palacin* Achievements, Challenges, and Prospects of Calcium Batteries, Chemical Reviews 14, 6357 (2020)
  • R. Verrelli, A. Black, C.Frontera, J.Oró-Solé, M.E. Arroyo-de Dompablo, A. Fuertes*, M.R. Palacín*, On the Study of Ca and Mg Deintercalation from Ternary Tantalum Nitrides, ACS Omega 4, 8943 (2019)
  • A. Torres, F. J. Luque, J. Tortajada, and M.E. Arroyo-de Dompablo*, DFT investigation of Ca mobility in reduced-perovskite and oxidized- marokite oxides, Energy Storage Materials 21, 354 (2019)
  • A. Torres, F. J. Luque, J. Tortajada, and M.E. Arroyo-de Dompablo*, Analysis of Minerals as Electrode Materials for Ca-based Rechargeable Batteries, Scientific Reports 9, 1 (2019)
  • A. Torres, F. Bardé and M.E. Arroyo-de Dompablo*, Evaluation of cobalt oxides for calcium battery cathode applications, Solid State Ionics 340, 115004 (2019)
 

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