Simulación atomística de procesos heterogéneos en superficies

Mostrar todas las versiones(3)

El propósito de esta tesis puede dividirse en dos incisos. Por un lado está enfocada en la caracterización de la adsorción y la reactividad sobre superficies de óxidos, tanto en interfases sólido-gas como sólido-líquido, a partir de un tratamiento computacional de primeros principios, basado en la t...

Descripción completa

Detalles Bibliográficos
Autor principal:	Sánchez, Verónica Muriel
Otros Autores:	Scherlis, Damián A.
Formato:	Tesis doctoral publishedVersion
Lenguaje:	Español
Publicado:	Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales 2010
Materias:	DFT SUPERFICIE DE TITANIA QM-MM MODELO DE SOLVENTE CONTINUO PPW CAR PARRINELLO UMBRELLA SAMPLING SIMULACION COMPUTACIONAL SUPERFICIE DE SILICA TITANIA SURFACE CONTINUUM SOLVENT MODEL CAR-PARRINELLO COMPUTER SIMULATION SILICA SURFACE
Acceso en línea:	https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n4750_Sanchez https://repositoriouba.sisbi.uba.ar/gsdl/cgi-bin/library.cgi?a=d&c=aextesis&d=tesis_n4750_Sanchez_oai
Aporte de:	Repositorio Digital de la Universidad de Buenos Aires (UBA) de Universidad de Buenos Aires

id	I28-R145-tesis_n4750_Sanchez_oai
record_format	dspace
institution	Universidad de Buenos Aires
institution_str	I-28
repository_str	R-145
collection	Repositorio Digital de la Universidad de Buenos Aires (UBA)
language	Español
orig_language_str_mv	spa
topic	DFT SUPERFICIE DE TITANIA QM-MM MODELO DE SOLVENTE CONTINUO PPW CAR PARRINELLO UMBRELLA SAMPLING SIMULACION COMPUTACIONAL SUPERFICIE DE SILICA DFT TITANIA SURFACE QM-MM CONTINUUM SOLVENT MODEL PPW CAR-PARRINELLO UMBRELLA SAMPLING COMPUTER SIMULATION SILICA SURFACE
spellingShingle	DFT SUPERFICIE DE TITANIA QM-MM MODELO DE SOLVENTE CONTINUO PPW CAR PARRINELLO UMBRELLA SAMPLING SIMULACION COMPUTACIONAL SUPERFICIE DE SILICA DFT TITANIA SURFACE QM-MM CONTINUUM SOLVENT MODEL PPW CAR-PARRINELLO UMBRELLA SAMPLING COMPUTER SIMULATION SILICA SURFACE Sánchez, Verónica Muriel Simulación atomística de procesos heterogéneos en superficies
topic_facet	DFT SUPERFICIE DE TITANIA QM-MM MODELO DE SOLVENTE CONTINUO PPW CAR PARRINELLO UMBRELLA SAMPLING SIMULACION COMPUTACIONAL SUPERFICIE DE SILICA DFT TITANIA SURFACE QM-MM CONTINUUM SOLVENT MODEL PPW CAR-PARRINELLO UMBRELLA SAMPLING COMPUTER SIMULATION SILICA SURFACE
description	El propósito de esta tesis puede dividirse en dos incisos. Por un lado está enfocada en la caracterización de la adsorción y la reactividad sobre superficies de óxidos, tanto en interfases sólido-gas como sólido-líquido, a partir de un tratamiento computacional de primeros principios, basado en la teoría del funcional de la densidad (DFT) en el contexto de ondas planas y pseudopotenciales. Por otro lado, nuestro objetivo es desarrollar herramientas metodológicas en el marco de DFT, apropiadas para la descripción de materiales en en- tornos complejos, a fin de abordar una variedad de problemas en química y en ciencia de los materiales, tales como los considerados en esta tesis. Primeramente, hemos explorado diferencias de energía libre y barreras cinéticas involucradas en la disociación de agua y metanol sobre superficies de TiO_2 en fase gaseosa. Esto se ha llevado a cabo mediante la combinación de los métodos de Umbrella Sampling y de dinámica molecular de Car- Parrinello. En otra línea, hemos examinado la ionización de funciones aminopropilo en su- perficies de SiO_2 sustituidas, en el marco de una colaboración computacional-experimental para determinar el comportamiento ácido-base de materiales híbridos mesoporosos. Este análisis fue realizado tanto en fase gaseosa como en presencia de una bicapa de agua, para evaluar el efecto de una capa de hidratación en los resultados. Seguidamente, introduci- mos un modelo de solvente continuo diseñado para la realización de simulaciones de DFT en superficies de sólidos en contacto con una solución. Tal esquema—ideado en condi- ciones periódicas de contorno dentro del método de Car-Parrinello— es el primero que permite realizar dinámica molecular de primeros principios en la interfaz sólido-líquido. Esta metodología es utilizada a continuación para caracterizar los procesos de adsorción de moléculas pequeñas en la interfase TiO_2 -agua. Una via alternativa para la descrip- ción del entorno en las simulaciones de estructura electrónica es la metodología híbrida de Mecánica Cuántica-Mecánica Clásica (conocida por las siglas QM-MM), en la cual un número limitado de átomos (el soluto) es tratado mediante mecánica cuántica, mientras que el resto del sistema (el solvente) se describe usando un campo de fuerzas clásico. Esta técnica está ampliamente difundida en aplicaciones en química relacionadas con molécu- las o sistemas finitos. En esta tesis introducimos una formulación híbrida QM-MM en condiciones periódicas de contorno, concebida para la simulación de sistemas extendidos.
author2	Scherlis, Damián A.
author_facet	Scherlis, Damián A. Sánchez, Verónica Muriel
format	Tesis doctoral Tesis doctoral publishedVersion
author	Sánchez, Verónica Muriel
author_sort	Sánchez, Verónica Muriel
title	Simulación atomística de procesos heterogéneos en superficies
title_short	Simulación atomística de procesos heterogéneos en superficies
title_full	Simulación atomística de procesos heterogéneos en superficies
title_fullStr	Simulación atomística de procesos heterogéneos en superficies
title_full_unstemmed	Simulación atomística de procesos heterogéneos en superficies
title_sort	simulación atomística de procesos heterogéneos en superficies
publisher	Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
publishDate	2010
url	https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n4750_Sanchez https://repositoriouba.sisbi.uba.ar/gsdl/cgi-bin/library.cgi?a=d&c=aextesis&d=tesis_n4750_Sanchez_oai
work_keys_str_mv	AT sanchezveronicamuriel simulacionatomisticadeprocesosheterogeneosensuperficies
_version_	1824355847357071360
spelling	I28-R145-tesis_n4750_Sanchez_oai2024-09-02 Scherlis, Damián A. Sánchez, Verónica Muriel 2010 El propósito de esta tesis puede dividirse en dos incisos. Por un lado está enfocada en la caracterización de la adsorción y la reactividad sobre superficies de óxidos, tanto en interfases sólido-gas como sólido-líquido, a partir de un tratamiento computacional de primeros principios, basado en la teoría del funcional de la densidad (DFT) en el contexto de ondas planas y pseudopotenciales. Por otro lado, nuestro objetivo es desarrollar herramientas metodológicas en el marco de DFT, apropiadas para la descripción de materiales en en- tornos complejos, a fin de abordar una variedad de problemas en química y en ciencia de los materiales, tales como los considerados en esta tesis. Primeramente, hemos explorado diferencias de energía libre y barreras cinéticas involucradas en la disociación de agua y metanol sobre superficies de TiO_2 en fase gaseosa. Esto se ha llevado a cabo mediante la combinación de los métodos de Umbrella Sampling y de dinámica molecular de Car- Parrinello. En otra línea, hemos examinado la ionización de funciones aminopropilo en su- perficies de SiO_2 sustituidas, en el marco de una colaboración computacional-experimental para determinar el comportamiento ácido-base de materiales híbridos mesoporosos. Este análisis fue realizado tanto en fase gaseosa como en presencia de una bicapa de agua, para evaluar el efecto de una capa de hidratación en los resultados. Seguidamente, introduci- mos un modelo de solvente continuo diseñado para la realización de simulaciones de DFT en superficies de sólidos en contacto con una solución. Tal esquema—ideado en condi- ciones periódicas de contorno dentro del método de Car-Parrinello— es el primero que permite realizar dinámica molecular de primeros principios en la interfaz sólido-líquido. Esta metodología es utilizada a continuación para caracterizar los procesos de adsorción de moléculas pequeñas en la interfase TiO_2 -agua. Una via alternativa para la descrip- ción del entorno en las simulaciones de estructura electrónica es la metodología híbrida de Mecánica Cuántica-Mecánica Clásica (conocida por las siglas QM-MM), en la cual un número limitado de átomos (el soluto) es tratado mediante mecánica cuántica, mientras que el resto del sistema (el solvente) se describe usando un campo de fuerzas clásico. Esta técnica está ampliamente difundida en aplicaciones en química relacionadas con molécu- las o sistemas finitos. En esta tesis introducimos una formulación híbrida QM-MM en condiciones periódicas de contorno, concebida para la simulación de sistemas extendidos. The purpose of this thesis is twofold: on one hand, it is aimed to characterize adsorption and reactivity on oxide surfaces both at the solid-gas and solid-liquid interfaces, from a first-principles computational standpoint, based in density functional theory (DFT) in a plane waves-pseudopotential setting. On the other hand, our objective is to develop methodological tools in a DFT framework, appropriate to describe materials in complex environments, to address a variety of problems in chemistry and materials science, such as those considered in this thesis. Firstly, we explore the free energy differences and kinetic barriers involved in the dissociation of water and methanol at TiO_2 surfaces in the gas phase. This is achieved through the combination of the Umbrella Sampling tech- nique and the Car-Parrinello molecular dynamics method. In a different line, we examine the ionization of aminopropyl functions in substituted SiO_2 surfaces, in the context of an experimental-computational collaboration to determine the acid-base behavior of hybrid mesoporous materials. This is done both in the gas phase and in the presence of a water bilayer, to assess the effect of an hydration shell in the results. Next, we present a contin- uum solvent model designed to perform DFT simulations at solid surfaces in contact with a solution. Such scheme—devised in periodic boundary conditions within the Car-Parrinello method—is the first one to allow for ab-initio molecular dynamics at solid-liquid inter- faces. This methodology is then applied to characterize the adsorption processes of small molecules at the TiO_2 -water interface. An alternative pathway to describe the environment in electronic structure calculations is the hybrid Quantum Mechanics-Molecular Mechan- ics (QM-MM) methodology, in which a limited number of atoms (the solute) are treated quantum-mechanically, whereas the rest of the system (the solvent) is described using clas- sical force-fields. This technique is widespread in chemistry applications for molecules or finite systems: in this thesis we introduce a QM-MM formulation in periodic boundary conditions, conceived for the simulation of extended systems. Fil: Sánchez, Verónica Muriel. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. application/pdf https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n4750_Sanchez spa Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales info:eu-repo/semantics/openAccess https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar DFT SUPERFICIE DE TITANIA QM-MM MODELO DE SOLVENTE CONTINUO PPW CAR PARRINELLO UMBRELLA SAMPLING SIMULACION COMPUTACIONAL SUPERFICIE DE SILICA DFT TITANIA SURFACE QM-MM CONTINUUM SOLVENT MODEL PPW CAR-PARRINELLO UMBRELLA SAMPLING COMPUTER SIMULATION SILICA SURFACE Simulación atomística de procesos heterogéneos en superficies info:eu-repo/semantics/doctoralThesis info:ar-repo/semantics/tesis doctoral info:eu-repo/semantics/publishedVersion https://repositoriouba.sisbi.uba.ar/gsdl/cgi-bin/library.cgi?a=d&c=aextesis&d=tesis_n4750_Sanchez_oai

Simulación atomística de procesos heterogéneos en superficies

Ejemplares similares