Estructura, dinamica y termodinamica de agregados moleculares de agua en presencia de interacciones externas

Resumen

El tema central de esta Tesis Doctoral es el estudio de las interacciones de los agregados moleculares de agua con elementos externos, como son la inclusión de iones en el agregado, la acción de un campo eléctrico uniforme con diferentes intensidades y la presencia de una superficie de grafito. Para este fin hemos diseñado los potenciales de interacción que se establecen entre los distintos elementos que componen los agregados y hemos implementado varias técnicas computacionales para su estudio, como el método de optimización global de Basin-Hopping (BH), la Dinámica Molecular clásica (DM) y el algoritmo de Parallel Tempering (PT). Los estudios realizados los hemos separado en dos bloques: estudios estructurales y estudios dinámicos y termodinámicos. En los estudios estructurales hemos empleado el algoritmo BH para determinar las configuraciones de menor energía de los agregados y hemos analizando la importancia de las diferentes contribuciones de los potenciales de interacción. Los sistemas estudiados han sido los siguientes: 1- Los agregados de agua con iones de litio, calcio, fluor y cloro. 2- Los agregados de agua con campos eléctricos de baja, media y alta intensidad. 3- Agregados de agua sobre grafito. En los esdudios dinámicos y termodinámicos hemos determinado la temperatura de transición de fase empleando DM ó PT. Para ello hemos empleado la curva de capacidad clorífica, la curva calórica y el parámetro de Lindemann. Los sistemas estudiados han sido los siguientes: 1- Transiciones de fase en pequeños agregados de agua 2- El octámero de agua en un campo eléctrico unniforme