Desarrollo de potenciales de interacción de solventes orgánicos basados en la constante dieléctrica - Aguilar Pineda, Jorge Alberto (Universidad Autónoma Metropolitana, 2017)
La propuesta principal del presente trabajo doctoral es validar una metodología para desarrollar nuevos parámetros en los potenciales de interacción mediante simulaciones de Dinámica Molecular (DM), teniendo a la constante dieléctrica como propiedad a reproducir. Los sistemas moleculares elegidos en este trabajo fueron la acetamida, un solvente altamente polar y algunos nitroalcanos (nitrometano, nitroetano, 1-nitropropano y 2-nitropropano), solventes muy usados en la industria de combustibles. La metodología usada ha sido propuesta por Salas et al. [1] en la cual se toman las cargas atómicas obtenidas por métodos cuánticos y son ajustadas para reproducir la constante dieléctrica. Una vez obtenida esta propiedad, los parámetros de Lennard-Jones, sigma y épsilon, se ajustaron para reproducir la densidad del líquido y la tensión superficial respectivamente de los sistemas estudiados. Los resultados logrados usando esta metodología mejora sustancialmente el valor obtenido de la constante dieléctrica. Por ejemplo, en el caso de la acetamida, se obtuvo un valor de 67.6±1 comparado con el valor experimental que es de 68.2 a una temperatura de 358.15 K. Fischer et al. [2] a esta misma temperatura, reportan valores de 31±1 utilizando el campo de fuerza OPLS/AA (Optimized Potentials for Liquid Simulations with All Atoms) y de 32±1 con CGenFF (CHARMM General Force Field). Con estos nuevos parámetros en los potenciales de interacción, fuimos capaces de reproducir valores en las propiedades objetivo en función de la temperatura, tanto en componentes puros como en mezclas binarias. En el caso de la mezcla acetamida – agua, logramos reproducir el máximo presentado experimentalmente en la constante dieléctrica, resultados que derivaron en un nuevo tema de investigación y que en este trabajo se presentan como un análisis de cadenas poliméricas formadas por interacciones de puente de hidrógeno. Finalmente, para lo nitroalcanos, se aplicaron dos metodologías para alcanzar los valores de las propiedades objetivo. La primera fue haciendo un escalamiento de los parámetros de cada átomo que conforman las moléculas de forma independiente, mientras que en la segunda se usó transferibilidad de grupos funcionales para este fin.