Equilibrio termodinámico de sólidos mediante simulación molecular

Abstract

En esta tesis se ha estudiado el equilibrio de fases de algunos modelos de potencial realistas. Uno de los objetivos cuando se afronta el estudio del equilibrio de fases mediante simulación es comprobar la validez de los modelos de potencial. Además, el diagrama de fases de un modelo es la base de otros estudios que requieren el conocimiento del mismo - por ejemplo, estudios sobre nucleación o cristalización -. Un paso posterior al cálculo del diagrama de fases es el análisis de la modificación de éste con las características del modelo de potencial. Esto permite extraer conclusiones de interés físico acerca de las características de los modelos, así como la mejora de los mismos. En la tesis, como su título indica, hemos trabajado con el equilibrio termodinámico de sólidos; en las coexistencias calculadas siempre, ha estado presente una fase sólida. La otra ha podido ser bien otro sólido, bien un líquido o bien una disolución. Por tanto, gran parte del trabajo desarrollado ha estado dedicado al cálculo del potencial químico de los tres tipos de fases mencionados: * El equilibrio sólido-sólido ha aparecido en muchas ocasiones en la tesis. En el capítulo "El diagrama de fases del agua", el más extenso y exhaustivo, hemos calculado el diagrama de fases de dos modelos de agua muy utilizados en la comunidad simuladora: el SPC/E (simple point charge/extended) y el TIP4P (transferable intermolecular potential 4 points). Creemos que esta ha sido la contribución de mayor relevancia científica de la tesis. En el diagrama de fases de estos modelos, que presentan una rica variedad de estructuras de hielo, el equilibrio sólido-sólido ha jugado un papel fundamental. * En el mismo capítulo se ha tratado el equilibrio sólido-líquido. En el diagrama de fases del TIP4P. Por ejemplo, son seis fases distintas de hielo las que coexisten con el agua líquida. En el capítulo "Haluros alcalinos tipo NaCl" también hemos estudiado el equi