Dinámica de adsorción disociativa de metano sobre Pt(111) de primeros principios

A. LOZANO; X. J. SHEN; W. DONG; HERIBERTO FABIO BUSNENGO

Rio Cuarto

Congreso; V Encuentro de Física y Química de Superficies; 2014

La interacción de moléculas gaseosas con superficies metálicas dan lugar a procesos de gran interés práctico. La realización de simulaciones realistas de este tipo de procesos, en particular cuando involucran rupturas de los enlaces moleculares, es un gran desafío. Los varios grados de libertad de las moléculas y la necesaria descripción del acoplamiento con los átomos del sustrato dificultan la obtención de campos de fuerzas de alta precisión, mientras que el método de dinámica molecular ab initio aún es demasiado costoso para llevar adelante estudios sistemáticos extensivos.El objetivo de este trabajo fue el de obtener un campo de fuerzas realista que permita describirla adsorción disociativa de metano sobre la superficie de Pt(111), pero  con el propósito de desarrollar una metodología sistemática aplicable a otras moléculas poliatómicas en interacción con superficies metálicas.Se consiguió satisfactoriamente construir un campo de fuerzas reactivo (RFF) partiendo de una propuesta previa para moléculas diatómicas en interacción con metales [1]. El mismo se encuentra basado en las formas funcionales propuestas por Tersoff. Se construyó realizando un ajuste de parámetros libres de manera de describir la superficie de energía potencial (PES) del sistema, obtenida de cálculos basados en la teoría del funcional densidad (DFT). Se logró un excelente acuerdo entre la descripción de la PES por el RFF y la base de datos DFT.Con esta PES parametrizada se investigó la dinámica de adsorción disociativa de CH4 y sus isotopólogos deuterados mediante el método de trayectorias clásicas. El campo de fuerzas fue validado por el buen acuerdo entre las simulaciones y experimentos de haces molecularessupersónicos disponibles [2]. A su vez, los resultados permiten  racionalizar mediciones realizadas con isotopólogos deuterados [3] donde se logra una alta selectividad para romper la ligadura C-H y se predicen las condiciones para obtener una selectividad similar para elenlace menos activo C-D.