INQUIMAE   12526
INSTITUTO DE QUIMICA, FISICA DE LOS MATERIALES, MEDIOAMBIENTE Y ENERGIA
Unidad Ejecutora - UE
congresos y reuniones científicas
Título:
Estudio de nucleación homogénea de líquidos tetraédricos en bulk y películas delgadas
Autor/es:
MELISA M GIANETTI; AMIR HAJI AKBARI BALOU; MA. PAULA LONGINOTTI; PABLO G DEBENEDETTI
Lugar:
Buenos Aires
Reunión:
Congreso; XIX Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2015
Institución organizadora:
Asociación argentina de investigación fisicoquímica
Resumen:
La simulación computacional representa una herramienta de gran utilidad paraentender e interpretar procesos de cristalización a nivel molecular. Sin embargo, estosestudios representan un gran desafío ya que los tiempos de cálculo requeridos paraque se produzca la cristalización son muy grandes. Para ello, recientemente se handesarrollado varias técnicas, como la que se utilizará en este trabajo denominadaForward Flux Sampling (FFS) [1], que permiten un muestreo eficiente de eventosraros.Un factor fundamental en estos cálculos es la descripción de la molécula de agua.Hace algunos años Moore y Molinero [2], desarrollaron un modelo de H2O de granogrueso (mW), que es esencialmente un átomo con tetraedralidad intermedia entrecarbono y silicio, capaz de reproducir muchas propiedades fisicoquímicas del H2O.Este modelo imita la estructura de enlaces hidrógeno del H2O a través de laintroducción de un término de interacción de tres cuerpos que penaliza lasconfiguraciones con ángulos no tetraédricos. Este incluye un parámetro d quesintoniza la fuerza de la penalidad tetraédrica. A medida que el valor de d es mayor, elmodelo es más tetraédrico [2], siendo por ejemplo d = 23.15 para H2O y 26.2 para C.Recientemente, a través de simulaciones moleculares, se ha adquirido unentendimiento muy importante acerca de los tiempos característicos de nucleación yrelajación en líquidos tetraédricos. Por un lado, existen modelos tal como el mW en elcual, una vez que el grado de sobreenfriamiento adquiere un valor suficientementepronunciado, resulta imposible equilibrar el líquido sin observar cristalización. Por otraparte, el modelo ST2 se puede estudiar a grados muy pronunciados desobreenfriamiento sin observarse cristalización. Actualmente no se entiende quéaspectos del potencial intermolecular son responsables de la separación de estostiempos característicos. Por ello, en este trabajo se analizó la influencia del parámetrod en la cinética de cristalización de líquidos similares al agua, utilizando el modelo mW.Se realizaron simulaciones de dinámica molecular utilizando el método de muestreoFFS con el modelo mW para valores de d = 22, 23.15 y 24, en bulk y películasdelgadas de 50 Å.Los resultados muestran que la velocidad de nucleación disminuye varios órdenesde magnitud conforme disminuye el valor del parámetro d. Asimismo, se observó quela presencia de la interfase líquido-vapor para un mismo valor de d reduce la velocidadde nucleación, acentuándose este efecto a medida que d disminuye. Este hechocontradice los resultados de Tabazadeh et al. [3] quienes predicen que los núcleoscristalinos cerca de la interfase líquido-vapor deberían ser termodinámicamente másestables que los formados en el bulk de la solución, incrementando la velocidad denucleación en las películas delgadas respecto del bulk.
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