La adsorción de diferentes especies de dopamina sobre Ag(111): un estudio teórico del grado de protonación y del efecto del campo eléctrico

A.C ROSSI FERNÁNDEZ; N.J. CASTELLANI; N.DOMANCICH; L.MEIER

Ciudad Autónoma de Buenos Aires

Congreso; 103a Reunión de la Asociación Física Argentina; 2018

Asociación Física Argentina, Filial Buenos Aires

La dopamina (DA) es una catecolamina cuyas moléculas se enlazan a receptores superciales de las célulasen humanos y mamíferos, activándolos. Como neurotrasmisor cumple un importante papel fisiológico en lossistemas nervioso central, renal y hormonal. Por lo tanto es de sumo interés médico y farmacológico estudiar lasinteracciones en las que esta molécula biológica está involucrada. Experimentalmente se sabe que, de acuerdo alpH del medio solvente, pueden presentarse diferentes formas de esta catecolamina, incluyendo las especies neutra,zwitteriónica, catiónica y aniónica. Recientemente se han publicado diversas propuestas para la detección de DAbasadas en voltametría cíclica y espectroscopía Raman realzada en supercie. En este último caso el empleo departículas coloidales de Ag como substrato para la adsorción de DA permite una mejor detección de la molécula.En el presente trabajo estudiamos teóricamente la adsorción de las especies neutra (NDA), zwitteriónica (ZDA),protonada (PDA) y desprotonada (DPDA) sobre la cara (111) de Ag. Esto se efectuó dentro del formalismode Density Functional Theory (DFT) tal como está implementado en el Vienna Ab Initio Simulation Package(VASP). Los slabs que se repiten en la dirección normal y que representan la supercie de Ag(111) contienencuatro capas de átomos y una región vacía adecuadamente espaciada. En la optimización geométrica se dejaronrelajar las especies adsorbidas y la primera capa de átomos de Ag. Como orientación inicial para la adsorción decada una de las especies mencionadas se adoptó aquella en que su anillo aromático se ubica paralemente a lasupercie de Ag. Los cálculos muestran que la adsorción de PDA es un proceso más favorable que la de ZDA,mientras que la adsorción de DPDA está altamente desfavorecida en comparación con la de ZDA. La interacciónadsorbato-substrato se evaluó calculando el cambio sufrido por la densidad de carga electrónica de los fragmentosintervinientes y realizando un análisis de las cargas atómicas mediante el método DEEC6. Los resultados señalanque se produce una importante reorganización de la carga electrónica. Mientras las especies neutra, zwitteriónica yprotonada adquieren una carga neta positiva, la especie desprotonada posee una carga neta negativa. También seestudió el efecto de un campo eléctrico homogéneo en la adsorción de las diferentes especies de DA. En particularse observó que un campo eléctrico negativo estabiliza el sistema ZDA/Ag(111) y que la molécula de ZDA resultamás positivamente cargada. Por otro lado, un campo eléctrico positivo desestabiliza dicho sistema, resultandouna molécula de ZDA menos positivamente cargada.