Generación de campos de fuerza para el modelado de sistemas soluto-solvente

GUSTAVO DANIEL BELLETTI; NANCY CABANA; PAOLA QUAINO

Congreso; 106° Reunión de la Asociación de Física Argentina; 2021

Asociación de Física Argentina

Sin duda, los métodos experimentales modernos son una fuente invaluable de información para la caracterización de sistemas, pero en ocasiones la interpretación de los datos experimentales es ambigua. Por lo tanto, el papel de las simulaciones por computadora como los métodos de dinámica molecular (MD), son de gran ayuda. En este sentido, el método MD es una herramienta muy útil y conocida para el estudio de sistemas a nivel microscópico, ya que captura el comportamiento del sistema y proporciona información estática y dinámica para interpretar y caracterizar el sistema investigado. Con ella es posible predecir geometrı́as, propiedades fı́sicas y quı́micas tales como energı́as de solvatación, coeficientes de difusión, entre otros. Una de las principales caracterı́sticas de las simulaciones MD clásicas es el uso de campos de fuerza (FF) intra e intermoleculares como datos de entrada para describir las interacciones del sistema. La correcta descripción del sistema utilizando una simulación de MD depende en gran medida de la fidelidad de la selección del FF, por lo que el desarrollo de campos de fuerza es una disciplina en constante crecimiento. En este contexto, se propone un protocolo fácil de implementar para el desarrollo de FF que se puede emplear para sistemas binarios [1]. Nuestra propuesta se basa principalmente en el estudio de las interacciones intermoleculares en un sistema soluto-solvente, que determinan las fuerzas sobre los átomos constituyentes. Como prototipo utilizamos un sistema O2-dimetilsulfóxido (DMSO) para validar nuestro FF mediante la evaluación de las funciones de distribución radial, los coeficientes de difusión y la energı́a libre de solvatación. Nuestros resultados nos permiten concluir que nuestro FF es capaz de describir correctamente el sistema DMSO-O2 , en acuerdo con los resultados experimentales. A continuación, empleamos el protocolo para la obtención del FF de O2 con otros solventes orgánicos de diferente naturaleza, como ser el 1,2-dimetoxietano (DME) y el acetonitrilo, demostrado también una buena performance. Es ası́ que nuestro protocolo es una herramienta de gran utilidad que permite el desarrollo FF con aplicación para cualquier sistema soluto-solvente, donde los parámetros intermoleculares se calculan mediante un protocolo de parametrización FF simple y eficiente. Referencias [1]G. D. Belletti, E. Schulte, E. Colombo, W. Schmickler, P. Quaino, Development of force fields for binary systems: Application to a dimethylsulfoxide (DMSO)-Oxygen mixture, Chemical Physics Letters. 735 (2019) 136778.