Simulación del equilibrio de fases del aguahielos e hidratos

Resumo

Simulación del equilibrio de fases del agua: hielos e hidratos Resumen de la Tesis Doctoral presentado por María Martín Conde bajo la dirección del Prof. Carlos Vega de las Heras La simulación por ordenador de la materia condensada arranca en la déca da de los años cincuenta. La técnica de Monte Carlo fue propuesta en el año 1953 y la de Dinámica Molecular en el 1957. Básicamente, una vez definido un potencial de interacción entre moléculas, ambas técnicas generan configuraciones de las moléculas del sistema de acuerdo a su función de distribución. En un caso, para generar dichas configuraciones, se generan números aleatorios (Monte Carlo) mientras que en el otro se resuelven las ecuaciones clásicas del movimiento (Dinámica Molecular). No fu e hasta comienzos de la década de los setenta cuando se realizaron las primeras simulaciones de agua. En los años ochenta se proponen los primeros potenciales de agua capaces de dar resultados semi-cuantitativos para el agua en fase líquida. Los mode los más populares en la actualidad son los conocidos por las siglas SPC/E, TIP3P, TIP4P y TIP5P. Esencialmente en todos estos modelos se describe la molécula de agua mediante un potencial de tipo Lennard-Jones situado sobre el átomo de oxígeno y carg as parciales, las positivas ubicadas sobre los hidrógenos, y las negativas ubicadas sobre el oxígeno (SPC/E), sobre los pares de electrones no enlazantes (TIP5P) o sobre la bisectriz del enlace H-O-H (TIP4P). En los años ochenta se desarrollaron técn icas especiales para determinar mediante simulación el equilibrio líquido-vapor (Gibbs ensemble) o el equilibrio líquido-sólido (cálculo de energías libres). En la década de los noventa se determinó el equilibrio líquido vapor para la mayor parte de los modelos propuestos en los años ochenta. Recientemente el grupo que lidera el Prof. Carlos Vega ha propuesto dos nuevos modelos de potencial para el agua (TIP4P/Ice y TIP4P/2005) La importancia de un buen potencial de interacción para el agua no p uede pasarse por alto si tenemos en cuenta que está implicada en la mayor parte de los problemas de interés físico-químico: disoluciones, y biológico: proteínas y ácidos nucleicos en disolución. Esto explica que la búsqueda de un buen potencial de ag ua se haya convertido en la búsqueda del santo grial en el terreno de la simulación. La presente Tesis tiene como objetivos la aplicación de estos nuevos potenciales a la molécula de agua así como a sus fases sólidas y a estructuras tipo hidrato. Pri