METANOL CONFINADO EN NANOPOROS DE SILICE FUNCIONALIZADO

M. DOLORES ELOLA, JAVIER RODRIGUEZ Y DANIEL LARIA

Cordoba

Congreso; XVII Congreso Argentino de Fisicoquimica y Quimica Inorganica; 2011

Introducción. El confinamiento de un líquido en la escala de los nanometrostiene gran influencia sobre su estructura y dinámica: se trata de ambientesaltamente heterogéneos, en los cuales la fracción de moléculas de líquido encontacto con la superficie es significativa. Un mecanismo mediante el cual elconfinamiento afecta al líquido es a través de las interacciones con lasparedes, las cuales pueden eventualmente producir una inhibición de ciertosmodos dinámicos del líquido o inducir una estructura particular en la regióninterfacial.Objetivos. En este trabajo estudiamos, desde un punto de vista microscópicoy a través de simulaciones de Dinámica Molecular, los efectos delconfinamiento sobre la estructura y dinámica de metanol líquido atrapado ennanoporos cilíndricos de silice, de 3 nm de diámetro, con distintascaracterísticas en cuanto a las interacciones sólido/líquido: (1) generamosuna cavidad hidrofóbica (HFOB) simplemente anulando las interaccionesCoulombianas de los grupos SiO2; (2) consideramos cavidades hidrofílicas(HFIL) en las cuales los oxígenos no saturados de la cavidad fueronhidroxilados, y por último (3) analizamos el caso de una superficie hidrofóbicamás rugosa (HFOR) en la cual el 60% de los grupos SiOH anteriores fueronreemplazados por los grupos trimethylsilyl (TMS), mucho más voluminosos.Resultados. Del análisis de los perfiles de densidad local en la direcciónradial dentro del poro, encontramos que el confinamiento promueve unaestructuración considerable de metanol en la región cercana a las paredes,sobre todo en las superficies hidroxiladas. En el caso del poro HFOR,conteniendo grupos TMS, el orden espacial -inducido por las paredes- sepropaga hasta el centro mismo del poro. La dinámica del fluido confinado seestudió a través de funciones de correlación temporal. Observamos unaralentización en los movimientos difusivos y rotacionales, en comparación conlos mismos en metanol bulk. El análisis de estas movilidades desde unaperspectiva local muestra que, en los tres poros, los mayores retardos seproducen en la cercanía de las paredes.Conclusiones. Observamos que los tiempos característicos de los modosdinámicos se alargan significativamente en metanol confinado con respecto ametanol bulk. La tendencia encontrada, en cuanto a la dinámica de metanoldentro de las distintas cavidades, de más rápida a más lenta, esHFOB>HFIL>HFOR. Los efectos de retardo son mucho más pronunciados enlos modos rotacionales que en los traslacionales, lo cual indica un desvíorespecto de las predicciones basadas en las ecuaciones de Stokes-Eintein-Debye. Esto sugiere un desacople gradual de los mecanismos que controlanlos distintos modos dinámicos a medida que la distancia a la pareddisminuye. Próximamente planeamos estudiar fenómenos más complejos eneste tipo de nanocavidades,