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Aplicación de la Química Computacional y el Modelado Molecular a la Solución de Problemas de Interés Industrial ******* Proyectos CIMAV - COMEX. Simulación Computacional de la Estructura y Propiedades Moleculares de Nanomateriales Nanotecnología Computacional (CAN)
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Aplicación de la Química Computacional y el Modelado Molecular a la Solución de Problemas de Interés Industrial*******Proyectos CIMAV - COMEX
Simulación Computacional de la Estructura y Propiedades Moleculares de Nanomateriales Nanotecnología Computacional (CAN) Síntesis de Materiales Nanoestructurados Caracterización Química y Física de Nanoestructuras Aplicaciones Industriales de la Nanotecnología Programa Académico Institucional de Nanotecnología
Herramientas de la Nanotecnología • Herramientas para medir nanoestructuras • Herramientas para fabricar nanoestructuras • Herramientas para modelar nanoestructuras
Química Computacional Es una parte de la química a través de la cual se busca la solución a problemas químicos, mediante cálculos realizados en una computadora.
Diseño de Nanomateriales con Ayuda de Computadoras Caracterización Computacional de la Estructura Molecular de los Nanomateriales Predicción de los Espectros IR, Raman, UV-Vis y RMN de las Nanoestructuras Determinación de las Propiedades Eléctricas y Magnéticas de los Nanomateriales Simulación Computacional de las Propiedades Termoquímicas de los Nanomateriales en Fase Gaseosa, Sólida y Solución Análisis de la Reactividad Química de los Nanomateriales Simulación de Procesos Químicos y Físicos de Nanoestructuras Nanotecnología Computacional (CAN)
Caracterización químico-computacional de la estructura molecular, propiedades y reactividad química de materiales DFT Conceptual
La industria dedica gran parte de sus esfuerzos en diseñar materiales con características específicas para determinados usos. Esto ocupa a equipos de científicos tratando de encontrar los arreglos en las moléculas que generen las propiedades deseadas.
Actualmente, la química computacional, ha alcanzado un alto nivel de predictibilidad y disponibilidad, que la convierte en una valiosa herramienta para el diseño de nuevos materiales.
Además, al trabajar con química computacional, podemos modelar un sistema molecular una y otra vez sin tener que utilizar reactivos ni generar basura o desechos químicos, lo cual se traduce en un ahorro de insumos y energía, mientras se cuida el medio ambiente.
Química Computacional Mecánica Molecular Teoría de estructura electrónica Utilizan las leyes básicas de la física Se basan en las leyes de la mecánica cuántica
Métodos de Estructura Electrónica Métodos Semiempíricos Métodos Ab Initio Métodos DFT
OBJETIVOS Modelado computacional de la estructura y propiedades moleculares, espectrocopía, termoquímica y reactividad química de moléculas y (bio)nanomateriales, así como de la síntesis y procesos de caracterización, que puedan ser de interés académico o para la solución de problemas industriales.
Nano-Oportunidades en Química Computacional ********* Dr. Daniel Glossman-Mitnik
Estructura Propiedades Funcional
Teoría de funcionales de la densidad para sistemas heterocíclicos (DFT-HS) Nueva Química Modelo: CHIH Funcional PBEg + Bases: CBSB7 y CBSB1 CBSB7 para estructuras y espectros IR CBSB1 para energías, propiedades electrónicas, espectroscópicas y reactividad química
g = factor de estructura g = 0.02 + 0.14 x FH x FV + 0.03 X HA FH = primer heteroátomo (S > O > N) FV = factor de valencia de FH (1, 2, 3,…) HA = heteroátomos adicionales
PROYECTOS CIP-COMEX CIMAV – CONACYT ****************** Dr. Daniel Glossman-Mitnik Grupo NANOCOSMOS - CIMAV
Programa de Consorcios CONACYT ****** Costo total del proyecto $ 765,000.-
Proyecto CIP-CIMAV #1 Simulación Computacional de Nuevos Cromóforos Luminiscentes Derivados de la Maleiperinona
Desarrollar nuevos cromóforos basados en la maleiperinona Determinar la estabilidad molecular del estado excitado correspondiente a la absorción en el UV de los nuevos cromóforos Determinar la reactividad con monómeros acrílicos de los nuevos cromóforos Objetivos
Primera Etapa Simulación Computacional de la Estructura y Propiedades Espectroscópicas de Nuevos Cromóforos Basados en la Maleiperinona
Maleiperinona y derivados: p-nitro, p’-nitro p-amino, p’-amino p-ciano, p’-ciano p-metilo, p’-metilo p-etilo, p’-etilo p-propilo, p’-propilo p-isopropilo, p’-isopropilo p-vinilo, p’-vinilo Sistemas estudiados
Optimización de estructuras y cálculos de frecuencias vibracionales: DFT (CHIH-DFT) Espectros UV: TDDFT (CHIH-DFT) y ZINDO Metodología utilizada
Estructuras moleculares de energía mínima de la maleiperinona y derivados Espectros IR de la maleiperinona y derivados Espectros UV de la maleiperinona y derivados (en presencia de solventes, DMF, Piridina y Anhidrido acético) Resultados
Siguiente Etapa Determinación computacional de las propiedades ópticas, eléctricas y magnéticas de los nuevos cromóforos, Incluyendo el espectro RMN
Estructuras moleculares de energía mínima de la maleiperinona y derivados en presencia de tres solventes: DMF, Piridina y Anhidrido acético Espectros IR de la maleiperinona y derivados Espectros UV de la maleiperinona y derivados (en presencia de solventes, DMF, Piridina y Anhidrido acético) Resultados
Proyecto CIP-CIMAV #2 Simulación Computacional de la Solubilidad del Complejo Co[(etilendiamino)(2etilhexanoato)2] en una Mezcla de Disolventes
Caracterizar el complejo metálico Co[(etilendiamino)(2-Etilhexanoato)2] determinando computacionalmente su solubilidad en diferentes solventes Determinar el solvente (o la mezcla de solventes) más adecuada para mantener la estabilidad de la solución y del complejo con la temperatura Objetivos
Primera Etapa Simulación computacional de la estructura y propiedades espectroscópicas del complejo metálico Co[(Etilendiamino)(2-Etilhexanoato)2]
Sistema estudiado Complejo metálico Co[(etilendiamino) (2-etilhexanoato)2]
Determinación de estructuras y cálculos de frecuencias: DFT (B3LYP) Cálculo de espectros UV: DFT (B3LYP) Metodología utilizada
Estructura molecular de energía mínima del complejo metálico de Co Espectro IR del complejo metálico de Co Espectro UV del complejo metálico de Co (en vacío) Resultados