Caracterización de materiales nanoestructurados por medio de simulación de Monte Carlo en el Gran Canónico utilizando diferentes geometrías

V. YELPO; V. CORNETTE; D. BARRRERA; R. H. LÓPEZ

San Rafael

Congreso; XIII TREFEMAC Congreso Regional de Física Estadística y Aplicaciones a la Materia Condensada; 2015

El estudio y diseño de nuevos materiales, con propiedades específicas, es de interés en muchos campos de la ciencia y aplicaciones tecnológicas. En los últimos años los carbones nano-estructurados han sido de interés para los investigadores debido a sus propiedades fisicoquímicas, que son de gran utilidad en aplicaciones de adsorción y catálisis. Los Nano-carbones son un grupo importante dentro de los materiales porosos, estos permiten un control preciso del tamaño y disposición de poro en un amplio rango. Esto es de vital importancia en aplicaciones que requieren selectividad en tamaño y forma, organización jerárquica del material y accesibilidad de poro. Recientemente Ryoo [1] y sus colaboradores han sintetizado carbones mesoporosos llamados CMK-3, estos materiales tienen una geometría en forma de arreglo bidimensional hexagonal de nano-cilindros de carbón. La distribución de tamaño de poro (PSD) se obtiene, usualmente, asumiendo que el material tiene una colección de poros cilíndricos o poros Slit no conectados entre sí o una combinación de ambas geometrías (denominado modelo mixto). Al emerger estos nuevos materiales con morfología de poro prediseñada se necesita desarrollar nuevos métodos de estudio que tengan en cuenta la morfología específica de éstos. Basándonos en isotermas experimentales de carbones CMK-3 sintetizados por Ryoo y por Barrera, realizamos el cálculo de las PSD utilizando el método de Monte Carlo en el Gran Canónico (GCMC) para obtener los bancos de isotermas simuladas, considerando poros con geometría Slit, cilíndrica y modelos mixtos. Los resultados son contrastados con las obtenidas por Quenched Solid Density Functional Theory (QSDFT). Finalmente utilizando un modelo más detallado, el cual tiene en cuenta la morfología del material CMK-3 [2], por medio de simulación GCMC, obtenemos un buen ajuste de las isotermas experimentales y algunas diferencias con las distribuciones de tamaño de poro obtenidas por el método QSDFT en geometrías simples. Por lo que el método GCMC se presenta como una alternativa para estudiar en detalle la porosidad de estos materiales. [1] M. Choi and R. Ryoo, ?Ordered nanoporous polymer-carbon composites.,? Nat. Mater., vol. 2, no. 7, pp. 473?6, Jul. 2003 [2] L. A. Solovyov, A. N. Shmakov, V. I. Zaikovskii, S. H. Joo, and R. Ryoo, ?D etailed structure of the hexagonally packed mesostructured carbon material CMK-3,? vol. 40, pp. 2477?2481, 2002.