Descripción del proyecto
ESTE PROYECTO ABORDA SISTEMAS MOLECULARES CONFINADOS, ABARCANDO UN CONCEPTO MAS AMPLIO QUE EL CONFINAMIENTO ESPACIAL, QUE INCLUYE TAMBIEN INTERFASES Y ENTORNOS SOLIDOS O LIQUIDOS, ASI COMO EFECTOS DE CAMPOS ELECTROMAGNETICOS. NUESTRO OBJETIVO ES PROPORCIONAR UNA BASE COMPUTACIONALMENTE SOLIDA Y EXPERIMENTALMENTE MANEJABLE PARA LA PREDICCION, EL CONTROL Y LA MODIFICACION DE LAS PROPIEDADES Y EL COMPORTAMIENTO DE SISTEMAS MOLECULARES CONFINADOS ESPECIFICOS HACIA SU COMPRENSION FUNDAMENTAL Y APLICACIONES TECNOLOGICAS UTILES (DESDE CATALIZADORES LIMPIOS Y FOTOCATALIZADORES HASTA MATERIALES POLARONICOS 2D). PARA LOGRAR ESTE OBJETIVO, UTILIZAREMOS MODELIZACION 'AB INITIO', SIMULACIONES COMPUTACIONALES MULTI-ESCALA, TEORIA ATOMICA Y EXPERIMENTOS EN SISTEMAS MOLECULARES SELECCIONADOS BAJO DIFERENTES ENTORNOS DE CONFINAMIENTO, COMO SUPERFICIES DE NANOMATERIALES TECNOLOGICAMENTE RELEVANTES Y NANOGOTAS DE HELIO, EN CONDICIONES CONTROLADAS DE PRESION Y TEMPERATURA. UN DESAFIO ESPECIFICO SERA CARACTERIZAR ADECUADAMENTE LA REGION DE CONTACTO ENTRE UNA MOLECULA Y SU CONFINAMIENTO LOCAL, QUE A MENUDO REQUIERE UN TRATAMIENTO MESOSCOPICO, PERO MECANICO-CUANTICO, UTILIZANDO ENFOQUES 'AB INITIO' PARA DESCRIBIR LAS INTERACCIONES INTERMOLECULARES SUBYACENTES. PLANEAMOS ABORDAR ESTOS DESAFIOS COMO SIGUE:(1) DESARROLLO DE ENFOQUES COMPUTACIONALES NOVEDOSOS QUE PERMITAN LA DESCRIPCION DEL MOVIMIENTO CUANTICO BAJO CONDICIONES ESPECIFICAS DE CONFINAMIENTO (POR EJEMPLO, DE LARA-CASTELLS Y MITRUSHCHENKOV, J. CHEM. PHYS. LETT. 11 (2020) 5081); (2) DETECCION DE FENOMENOS INTERFACIALES A TEMPERATURAS ULTRA-BAJAS, EMPLEANDO EL ENTORNO PRACTICAMENTE INERTE PROPORCIONADO POR NANOGOTAS SUPERFLUIDAS DE HELIO, COMO CONVENIENTES NANOLABORATORIOS (POR EJEMPLO, DE LARA-CASTELLS, HAUSER Y MITRUSHCHENKOV, J. PHYS. CHEM. LETT. 8 (2017) 4284); (3) DESARROLLO DE MODELOS 'AB INITIO' INNOVADORES QUE PERMITAN LA DESCRIPCION DE INTERACCIONES INTERMOLECULARES ADSORBATO-MATERIAL (POR EJEMPLO, HAUSER, MITRUSHCHENKOV Y DE LARA-CASTELLS, J. PHYS. CHEM. C 121 (2017) 3807) ; (4) LA PARTICIPACION DE LA INDUSTRIA QUE PERMITA LA TRANSFERENCIA INMEDIATA DE LOS CONOCIMIENTOS RECIENTEMENTE ADQUIRIDOS EN LA INVESTIGACION A APLICACIONES TECNOLOGICAS. EL ENFOQUE PRINCIPAL DE ESTE PROYECTO SERA EL MODELADO TEORICO DE CLUSTERES DE METALES SUBNANOMETRICOS (SIN SOPORTE O EN SUPERFICIES) YA QUE EL DESARROLLO RECIENTE DE TECNICAS EXPERIMENTALES ALTAMENTE SELECTIVAS HA HECHO POSIBLE SU SINTESIS Y HA LLEVADO NUESTRA COMPRENSION DE ESTOS SISTEMAS, MAS `MOLECULARES' QUE 'METALICOS', MUCHO MAS ALLA DEL CONOCIMIENTO ACTUAL EN CIENCIA DE MATERIALES. YA HEMOS DEMOSTRADO COMO SUPERFICIES DE DIOXIDO DE TITANIO MODIFICADAS CON AGREGADOS SUBNANOMETRICOS DE COBRE Y PLATA PUEDEN SER MATERIALES FOTOACTIVOS EN LA REGION VISIBLE DEL ESPECTRO [DE LARA-CASTELLS ET AL. J. MAT. CHEM. A 7 (2019) 7489], FOTOCATALIZADORES POTENCIALES PARA LA REDUCCION DE DIOXIDO DE CARBONO [LOPEZ-CABALLERO, HAUSER Y DE LARA-CASTELLS, J. PHYS. CHEM. C 123 (2019) 23064], Y HUESPEDES DE MULTIPLES POLARONES SUPERFICIALES [LOPEZ-CABALLERO ET AL., J. MAT. CHEM. A 8 (2020) 6842]. ESTA INVESTIGACION SE LLEVARA A CABO A TRAVES DE UNA ESTRECHA COLABORACION CON EXPERTOS EXPERIMENTALES Y TEORICOS INTERNACIONALMENTE RECONOCIDOS. APROVECHAREMOS TODOS ESTOS RECURSOS Y FORTALEZAS PARA CONSTRUIR MODELOS FISICOS Y DESARROLLAR SIMULACIONES DE RELEVANCIA QUE AYUDEN A DAR FORMA A ESTE NUEVO CAMPO EN CIENCIA DE MATERIALES. ISTEMAS MOLECULARES CONFINADOS\TERMODINAMICA DESDE PRIMEROS PRINCIPIOS\SIMULACIONES DE DINAMICA MOLECULAR\CLUSTERES DE METALES "CORE-SHELLL"\MATERIALES POLARONICOS 2D\NANOGOTAS DE HELIO\CATALISIS Y FOTOCATALISIS\MODELIZACION AB INITIO MULTI-ESCALA\CLUSTERS SUBNANOMETRICOS DE METALES