La amorficidad en la difusión de gases en la nanoescala

SOLANA SI PINO; EZEQUIEL DE LA LLAVE; VERONICA M. SANCHEZ

Simposio; SIMODAR; 2022

En este trabajo estudiamos la difusión de gases no polares, como el O2 y el CH4, en distintos poros de carbono: poros tipo slit, nanotubos de carbono (CNT), nanotubos de carbono con paredes rugosas (CNTr) y carbones amorfos (aC). Para ello, modelamos los nanotubos con rugosidades agregando átomos de carbono de manera de generar imperfecciones en la superficie interna de los mismos. Además, modelamos los carbones amorfos por medio del método Quenched molecular dynamics, desarrollado por Ranganathan et. al.[2]. Los poros slit y los CNT fueron creados utilizando las herramientas incluidas en el programa VMD[3]. Para todos los tipos de materiales se generaron diferentes estructuras de distinto tamaño de poro. Luego de generar los distintos poros, llevamos a cabo simulaciones moleculares de dinámica clásica en el equilibrio (EMD), calculando el coeficiente de autodifusión por medio de la ecuación de Einstein.A partir de las trayectorias de dinámica molecular se calcularon mapas de densidad para la distribución de moléculas dentro de los poros, observándose que los máximos de densidad en todos los casos se encontraban sobre la superficie de cada poro. Esto indica que la difusión en estos materiales está mediada por la interacción con la pared del poro. Se observó que para los poros lisos los coeficientes de difusión eran mayores que para los mismos gases en bulk y la tendencia en el Ds era decreciente al aumentar el tamaño de poro. Para el caso de los materiales rugosos, los coeficientes de difusión eran menores que en el bulk y la tendencia observada era la contraria. Esto indica que el transporte en poros con mayor rugosidad y tortuosidad desfavorecen la difusión.