Verificación de regiones de reacomodación cooperativa: Desde vidrios modelo hasta sílice amorfa y agua sobreenfriada

M.A. FRECHERO; J. A. RODRÍGUEZ FRIS; L. M. ALARCÓN; R. A. MONTANI; G. A. APPIGNANESI; W. KOB; E. LA NAVE; F. SCIORTINO

Tandil- Buenos Aires - Argentina

Congreso; XV Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica.; 2007

UNICEN

Sección H: Química teórica y computacional - PRESENTACIÓN ORAL -P 21 Verificación de regiones de reacomodación cooperativa: Desde vidrios modelo hasta sílice amorfa y agua sobreenfriadaVerificación de regiones de reacomodación cooperativa: Desde vidrios modelo hasta sílice amorfa y agua sobreenfriada M.A. Frecheroa, J. A. Rodríguez Frisa, L.M. Alarcóna, R.A.Montania, G.A. Appignanesia, W.Kobb, E. La Naveca, J. A. Rodríguez Frisa, L.M. Alarcóna, R.A.Montania, G.A. Appignanesia, W.Kobb, E. La Navec y F. Sciortinocc aFisicoquímica, Departamento de Química, Universidad Nacional del Sur, Av. Alem 1253 (8000) Bahía Blanca, Argentina.Fisicoquímica, Departamento de Química, Universidad Nacional del Sur, Av. Alem 1253 (8000) Bahía Blanca, Argentina. b Laboratoire des Colloïds, Verres et Nanomatériaux, Université Montpellier II, 34095 Montpellier, Francia.Laboratoire des Colloïds, Verres et Nanomatériaux, Université Montpellier II, 34095 Montpellier, Francia. c Dipartimento di Fisica, Universitá di Roma La Sapienza, Piazzale Aldo Moro 2, I-00185, Rome, Italia. e-mail: frechero@uns.edu.arfrechero@uns.edu.ar Conforme disminuye la temperatura, los eventos de relajación en un líquido sobreenfriado se tornan cada vez más lentos debido a que requieren de la participación cooperativa de un número creciente de partículas (con la consiguiente pérdida de entropía configuracional), es decir, de la ocurrencia de regiones de reacomodación cooperativa, las cuales fueron propuestas hace casi 40 años por Adam&Gibbs. Desde entonces, el esclarecimiento de la naturaleza física de estos eventos cooperativos ha resultado elusivo, aún cuando denodados esfuerzos han sido dedicados a tal fin. Mediante el empleo de simulaciones de dinámica molecular y de matrices de distancia hemos detectado la presencia de movimientos moleculares colectivos a gran escala (a los que hemos denominado “eventos democráticos'')[1], los cuales ocurren de manera rápida pero poco frecuente. Al disminuir la temperatura, estos eventos se vuelven cada vez más esporádicos al requerir de la participación cooperativa de un número cada vez mayor de partículas. Estos “clusters'' relativamente compactos de partículas (d-clusters) resultan responsables de la relajación α del sistema y promueven la transición entre distintas metacuencas de su superficie de potencial. La generalidad de este comportamiento es manifiesta, dado que lo hemos verificado en diversos sistemas como ser vidrios modelo (sistemas de Lennard-Jones binarios), sílice amorfa, agua sobreenfriada y geles y constituye una verificación del supuesto fundamental de la mencionada teoría de Adam&Gibbs. En el caso particular de agua sobreenfriada (T=210K), encontramos que las partículas del d-cluster se encuentran caracterizadas frecuentemente por una coordinación mayor a cuatro, es decir, están localizadas en regiones donde la red tetraédrica de puentes de hidrógeno está distorsionada, formando usualmente puente de hidrógeno bifurcados (en los cuales un hidrógeno forma dicho puente con dos oxígenos de sendas moléculas en vez de sólo uno como en el caso habitual).α del sistema y promueven la transición entre distintas metacuencas de su superficie de potencial. La generalidad de este comportamiento es manifiesta, dado que lo hemos verificado en diversos sistemas como ser vidrios modelo (sistemas de Lennard-Jones binarios), sílice amorfa, agua sobreenfriada y geles y constituye una verificación del supuesto fundamental de la mencionada teoría de Adam&Gibbs. En el caso particular de agua sobreenfriada (T=210K), encontramos que las partículas del d-cluster se encuentran caracterizadas frecuentemente por una coordinación mayor a cuatro, es decir, están localizadas en regiones donde la red tetraédrica de puentes de hidrógeno está distorsionada, formando usualmente puente de hidrógeno bifurcados (en los cuales un hidrógeno forma dicho puente con dos oxígenos de sendas moléculas en vez de sólo uno como en el caso habitual). [1] G.A. Appignanesi, J.A. Rodríguez Fris, R. A. Montani and W. Kob, Phys. Rev. Lett. 96, 057801-057804 (2006).