Simulación de agua confinada y electrolitos

Resumen

El principal objetivo de este trabajo ha sido estudiar algunas propie- dades físicas del agua. En la primera parte de la tesis se presenta el estudio de la nucleación de hielo bajo campos eléctricos. Mediante este estudio se ha calculado la termodinámica implicada en la formación del embrión de la fase estable, el polimorfo de hielo más estable, así como el comportamiento de la fase bulk metaestable. En la segunda parte, se ha estudiado el agua nanoconfinada en sistemas hidrofóbicos. Esta segunda parte, dividida a su vez en dos trabajos diferentes, describe la estructura y la dinámica del agua confinada entre placas rígidas e hidrofóbicas y nanotubos, ambos de grafeno. Se ha reportado en un amplio rango de temperaturas los perfiles de densidad, el número de enlaces de hidrógeno, el coeficiente de difusión y la viscosidad de cada sistema. Además, mediante estos estudios se ha demos- trado que la aproximación de Green-Kubo para el cálculo de la viscosidad no funciona para sistemas confinados mientras que la ecuación de Stokes- Einstein responde correctamente a la relación con la difusión y a la recupera- ción del valor de viscosidad en el caso límite (cuando no hay confinamiento). Por último, se ha demostrado cómo el confinamiento extremo afecta a la pér- dida de la estructura de bulk, así como a la difusión del agua. Además se ha observado que la expresión de Stokes-Einstein también es utilizable para estos sistemas hasta llegar a los casos de confinamiento extremo donde el agua intenta formar láminas perfectas. En la última parte de esta tesis se ha trabajado con agua salada utilizando para ello un nuevo force-field para disoluciones de cloruro sódico en agua TIP4P/2005. Se han calculado los extremos en propiedades de respuesta como la capacidad calorífica a volumen y a presión constantes (Cv y Cp respectivamente) o la compresibilidad isoterma (¿T). Mediante este trabajo se ha corroborado el modelo para las soluciones salidas al mostrar concordancia con las medidas experimentales de la velocidad del sonido a presiones negativas y de subenfriamiento.