Simulación Molecular

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Trabajo académico
Acumulación de ácidos grasos en membrana de esfingomielina
(Universidad Internacional de Andalucía, 2022) Cabrera González, María Isabel; Cabrera González, María Isabel
Trabajo de Máster Universitario en Simulación Molecular (2021/22). Directores: Dr. D. Pablo Llombart González; Dr. D. Juan Luis Aragonés Gómez. La simulación molecular de membranas biológicas está en pleno auge, gracias al desarrollo de la tecnología y las inquietudes del colectivo científico en dilucidar el comportamiento real de las membranas celulares. No obstante, poco se sabe acerca de las interacciones de ácidos grasos de cadena larga (VLCFAs) con las membranas biológicas. Este estudio puede jugar un papel importante en el conocimiento sobre las interacciones en la membrana. El objetivo principal de este trabajo es analizar cómo VLCFA se adapta estructuralmente a una bicapa fluida de esfingomielina (SMP), a diferentes concentraciones de VLCFAs. Concretamente, se seleccionaron C26:0-lisofosfatidilcolina (C26) y C24:0-lisofosfatidilcolina (C24) debido a que su acumulación es característica en enfermedades del metabolismo lipídico. Para ello, se estudiaron las propiedades membranales a concentraciones crecientes de C24, C26 (0.1, 0.2 y 0.3 en cada uno) y en presencia de ambos (0.1-0.1, 0.1-0.2 y 0.2-0.1 en C24, C26 respectivamente) para la membrana de SMP. En cuanto a la temperatura, se empleó 310 K, para tratar de simular las condiciones de una membrana celular en un organismo vivo. En cuanto al entorno experimental, se accedió a la máquina “Camaragibe” de los ordenadores de la Universidad Complutense de Madrid a distancia. Se empleó el paquete de software libre GROMACS y el campo de fuerza GOMOS-54A7 para los lípidos y SPC para el agua. En dicho entorno, se analizaron perfiles de densidad, área por lípido y fluctuaciones de membrana. Concentraciones crecientes de ambos ácidos grasos modifican la densidad, fluctuación, ancho y área por lípido de la membrana, disminuyendo permeabilidad y aumentando la compactación lipídica. Concentraciones elevadas están vinculadas a la interdigitación de C24 y C26 en el espacio intermonocapa, exhibiendo un probable desajuste hidrofóbico e interacción de ambos VLCFAs con ambas monocapas. Nuestros resultados generan una visión inicial para establecer una relación entre acúmulo de VLCFAs y las propiedades membranales, muerte celular y fisiopatología propia de enfermedades del metabolismo lipídico.
Trabajo académico
Cálculo de propiedades de interacción de neutrones en agua supercrítica en base a dinámica molecular
(Universidad Internacional de Andalucía, 2023) Guarín Cabrera, Luis Fernando; Guarín Cabrera, Luis Fernando
Trabajo de Máster Universitario en Simulación Molecular (2022/23). Dr. D. José Manuel Míguez Díaz ; Dr. D. José Ignacio Márquez Damián. El presente Trabajo Final de Máster (TFM), propone determinar secciones eficaces neutrónicas, que son propiedades de interacción de neutrones con la materia, y en particular el sistema de estudio es agua en condiciones supercríticas. El contexto de determinar dichas propiedades neutrónicas del agua a las condiciones termodinámicas anteriormente mencionadas, es debido a la utilización del agua supercrítica como refrigerante en las centrales nucleares de IV generación, que entre sus características está su alta eficiencia térmica, cerca al 50%. Para lograr los objetivos propuestos se utiliza el modelo de agua TIP4P/2005f, el rango de temperaturas a estudiar va desde 275 hasta 973 K, para presiones por debajo de la presión crítica, se sigue la curva de coexistencia líquido-vapor y por encima se trabaja sobre la isobara de 25 MPa. Se proponen tres esquemas de simulaciones diferentes, donde el primero y el segundo que se utilizan son parecidos, puesto que utilizan 512 moléculas, caja cúbica y etapas de equilibración y producción similares. En ambos esquemas de simulación se calcula la densidad y su respectiva incertidumbre que se halla a partir del promediado por bloques. También se analiza la temperatura y presión del sistema, para verificar que el termostato, barostato, al igual que sus constantes de , son adecuados para mantener los valores nominales. En cuanto a los resultados del TFM, con los esquemas de simulación 1 y 2, se calculan densidades con incertidumbres menores a 10% para todo el rango de temperatura, excepto para el intervalo de 650 a 690 K: temperaturas en la región supercrítica que contiene el cruce de la línea Widom para 25 MPa. Los valores obtenidos y comparados con los datos experimentales, se estiman errores relativos de más del 100%, y a partir de 650 K, mayores a 10% hasta temperaturas de 800 K. De las simulaciones se obtienen directamente las funciones autocorrelación de velocidades (V ACF), a partir de las cuales se calcula el coeficiente de difusión (D). Que es una propiedad de transporte que se compara con resultados experimentales. Los valores hallados para D en este trabajo son consistentes con los experimentales casi que el mismo intervalo de temperatura que las densidades. De las VACF y empleando el modelo CAB para las leyes de scattering, se determinan las secciones eficaces. Para bajas temperaturas son muy exactos los resultados, puesto que coincide muy bien con los datos experimentales reportados. El inconveniente surge para temperaturas cerca o mayores al cruce de la línea Widom, puesto que las fluctuaciones del sistema hacen que se dificulte su estimación desde la parte física y computacional. Dado que se busca mejorar las estimaciones de las variables de interés, densidad, coeficiente de difusión y secciones eficaces, surge un tercer esquema de simulación, tal que busca reproducir en comportamiento dual líquido-vapor en las proximidades de la línea Widom, por lo que se propone una caja rectangular, parte de la etapa de equilibración con restricciones holonómicas, sin posiciones fijas, colectivo NPT y 4096 moléculas. Continuando con la equilibración del sistema, se cambia a un colectivo NVT, posiciones fijas en la caja de simulación de los átomos de oxígeno de la molécula de agua, sin restricciones holonómicas. Los resultados para la densidad calculados a partir del esquema 3, son precisos y exactos, su incertidumbre es menor al 1%, tienen el mismo comportamiento de crecimiento en las cercanías del cruce de la línea Widom. Por último la extensión de las secciones eficaz no es trivial, requiere de muchas etapas de equilibración adicional a las propuestas en los esquemas de simulación, pero se obtienen valores físicamente compatibles y órdenes de magnitud razonables.
Trabajo académico
Cinética de las transiciones termodinámicas del agua mediante simulación molecular
(Universidad Internacional de Andalucía, 2022) Camarillo Sánchez, Miguel; Camarillo Sánchez, Miguel
Trabajo de Máster Universitario en Simulación Molecular (2021/22). Directores: Dr. D. Eduardo Santiago Sanz García; Dr. D. Jorge Ramírez García. El agua es un sistema que suscita mucho interés, pues, se trata de una de las moléculas más abundantes en la naturaleza e imprescindible para la vida. Los fenómenos de nucleación del agua están presentes en un espectro muy amplio de campos, conocer su temperatura de congelación supone grandes avances para las ciencias del clima ya que, la formación de hielo en las nubes modifica sus propiedades refractarias y en consecuencia afecta a la radiación UV que absorbe la tierra disminuyendo el efecto del cambio climático. Además de la optimización de fenómenos que dependen directamente del agua subenfriada, como pueden ser, en microbiología, fenómenos de criopreservación de tejidos o alimentos. Un líquido subenfriado debería formar un sólido mediante un proceso de congelación. Este proceso, se suele ver favorecido por la presencia de impurezas. El mecanismo de formación de la fase sólida en presencia de impurezas se denomina nucleación heterogénea. Dada la importancia en la nucleación heterogénea del sustrato (impureza) el estudio de este trabajo se va a focalizar en determinar cómo afecta modificar el sustrato al proceso de nucleación. El estudio de los fenómenos de nucleación de forma experimental es especialmente complejo, debido a que este proceso tiene una naturaleza aleatoria. Esto quiere decir que no se conoce ni el momento ni el lugar exactos en el que se dará. Todo esto sumado al hecho de que el núcleo de la fase estable que emerge en el seno de la fase metaestable tiene un tamaño del orden de nanómetros y un tiempo de vida del orden de nanosegundos hace que los estudios experimentales sean muy arduos. Sin embargo, la simulación molecular se presenta como una herramienta muy útil para estudiar dichos fenómenos pues, da la libertad de poder estudiar cualquier sistema sometido a cualquier condición ya que, está perfectamente controlado. Las simulaciones permiten conocer la posición de cada partícula en el espacio-tiempo, lo cual hace posible visualizar el fenómeno de nucleación. Además, las escalas de tiempo y distancia son abordables. El objetivo principal de este trabajo ha sido estudiar la nucleación heterogénea del agua utilizando un sustrato artificial diseñado con el fin de poder determinar cuánto afecta el desajuste de la red del sustrato al fenómeno de nucleación. En este trabajo se van a mostrar los resultados obtenidos para el modelo monoatómico del agua (mW). El motivo de utilizar este modelo y no otro que reproduzca mejor las condiciones del agua (como podría ser el TIP4/Ice) se debe a que estamos ante un estudio muy novedoso y antes de adentrarnos en el estudio de sistemas complejos es conveniente estudiar sistemas menos costosos a nivel computacional. En base al objetivo principal de este trabajo, la conclusión es clara; el sustrato es parte indispensable en la nucleación heterogénea. Cuanto mayor es la similitud entre el sustrato y la fase, mayor es la facilidad para nuclear.
Trabajo académico
Determinación de ángulo de contacto con dinámica molecular
(Universidad Internacional de Andalucía, 2023) Jiménez Patiño, Fabián Rodolfo; Jiménez Patiño, Fabián Rodolfo
Trabajo de Máster Universitario en Simulación Molecular (2022/23). Director: Dr. D. Andrés Mejía Matallana. El presente trabajo muestra el cálculo de ángulos de contacto de un fluido sobre un sólido. La fase fluida está constituida por heptano (C7H16), tolueno (C7H8) y dióxido de Carbono (CO2), mientras que la fase sólida es carbono en su forma alotrópica de grafito. Se realizaron múltiples simulaciones en las cuales se mantiene constante la temperatura del sistema en 344.15 K, la densidad del CO2 en 6.8208, kg/m3 y el volumen de la caja de simulación en 37500nm3. Se varía la relación heptano-tolueno, de manera que se considera heptol0, heptol25, heptol50 heptol75 y heptol100, por ejemplo donde heptol25, el 25% de las moléculas son de tolueno y el 75% de heptano. Se mide el ángulo de contacto del sistema fluido - sólido directamente a partir de la geometría de gota formada sobre el grafito. Adicionalmente, se calcula la presión y la energía total. Los modelos moleculares utilizados para la fase fluida son representan mediante potenciales de interacciones intermoleculares esféricos: potencial Mie, el grafito se representa mediante un potencial integrado. El potencial de interacción para sólido es el potencial Steele-Mie. Se validaron los modelos moleculares para el heptano, tolueno y CO2, simulando cada sustancia pura por separado y comparando con datos experimentales obtenidos de la NIST. Se calculó la relación densidad contra presión a temperatura constante. El rango de presión considerado fue de 1 a 80 bar. De los resultados obtenidos con simulación moleculares varían menos del 5% de los resultados experimentales. Para la determinación del ángulo de contacto se utilizan 3500 moléculas de CO2 y 20000 moléculas de heptol, en una caja de simulación de 50x50x15nm3, condiciones periódicas solo en las direcciones X e Y. En la posición Z0 = 0.0 se pone una pared con el potencial del grafito y en ZL = 15.0 se pone una pared repulsiva para mantener las moléculas dentro de la caja de simulación. El software para realizar las simulaciones es GROMACS. La simulación se divide en tres etapas: la primera es la minimización, en la cual se parte de una configuración del sistema donde las posiciones de la moléculas se asignan de manera aleatoria. Usando el algoritmo de Steepest Descent se reduce la energía potencial de la configuración inicial cambiando las posiciones de las moléculas. La segunda etapa de la simulación es la equilibración se inició con temperatura de 1000 y durante 20 ns, posterior a 344.15 K durante 50 ns, este cambio de temperatura facilita la formación de la gota sobre el grafito. En esta etapa se garantiza que el sistema está completamente equilibrado. La tercera etapa es la producción, en la cual se mide el ángulo de contacto para las diferentes composiciones de heptol estudiadas. En cuanto a los resultados obtenidos en la etapa de producción, se evidencia que el ángulo de contacto para las diferentes composiciones de heptol varía alrededor de 50◦, excepto para heptol0, es decir, para la mezcla de heptano puro más CO2, ya que el heptano tiene a extenderse sobre toda la superficie de grafito y a la aglomeración de heptano que se estable, presenta poca simetría y esfericidad, durante los 50 ns de equilibración y 10 ns de producción no hay una gota claramente formada.
Trabajo académico
Determinación de la solubilidad de alcoholes en agua a presión atmosférica
(Universidad Internacional de Andalucía, 2024) Sala Borredà, María José; Sala Borredà, María José
Trabajo de Máster Universitario en Simulación Molecular (2023/24). Directores: Dr. Felipe Jiménez Blas; Dr. Jesús Algaba Fernández. En este Trabajo Fin de Master se ha llevado a cabo el estudio de las propiedades interfaciales y de equilibrio líquido-líquido de la mezcla 1- butanol+agua. En particular, se han obtenido los perfiles de densidad, las solubilidades y densidades de ambas fases en equilibrio, así como la tensión interfacial. Este estudio se ha realizado a la presión de 1 bar y en un rango de temperaturas desde 280 hasta 380 K. Este trabajo se ha realizado mediante simulación en dinámica molecular utilizando el paquete de simulación GROMACS (versión 2016.5 en doble precisión). El modelo de agua utilizado es el ampliamente conocido TIP4P/2005 mientras que el 1-butanol ha sido modelado con el campo de fuerzas TraPPE (Transferable Potentials for Phase Equilibria). Los resultados obtenidos en este trabajo han sido comparados con resultados publicados previamente en la literatura obtenida mediante experimentos. Además, los resultados obtenidos en este trabajo se comparan con los resultados de un trabajo ya publicado, donde el mismo sistema fue estudiado mediante simulación molecular. Los modelos y los detalles de simulación usados en ambos trabajos son idénticos, excepto el valor del radio de corte para las interacciones dispersivas. En el trabajo tomado de la literatura, el radio de corte fue de 1.975 nm y no se aplicaron correcciones de largo alcance. En este trabajo, se ha empleado un radio de corte menor, 1.185 nm, pero se han utilizado correcciones de largo alcance inhomogéneas para las interacciones dispersivas. De este modo se podrá discutir el efecto del radio de corte sobre las propiedades anteriormente mencionadas.
Trabajo académico
Determinación de las propiedades interfaciales de promotores de hidratos de hidrógeno
(Universidad Internacional de Andalucía, 2019) Melgarejo Vega, Pedro Jesús; Melgarejo Vega, Pedro Jesús
Trabajo de Máster Universitario en Simulación Molecular. Directores/Tutores: Felipe Jiménez Blas ; Ignacio Moreno-Ventas Bravo. En este proyecto se determina las propiedades interfaciales de un promotor de hidratos de hidrógeno, en concreto del 1,3-dioxolano. Para ello, se simula un modelo rígido y otro flexible, y se analiza si el modelo TraPPE predice correctamente el equilibrio líquido-vapor y la tensión interfacial, y en ese caso, si ambos coinciden se considerarán buenos candidatos para la simulación de otros hidratos con estos promotores en un futuro. Las propiedades interfaciales de estudio con los perfiles de densidad, densidad de coexistencia vapor-líquido, anchura interfacial, tensión superficial, y presión de vapor. El estudio de ambos modelos reside en ver la eficacia del modelo rígido, puesto que se necesitan modelos que sean fáciles de simular para permitir reducir considerablemente el coste computacional entre otros factores. Por ello, lo ideal sería disponer de modelos de promotores rígidos, puesto que no disponen de grados de libertad de flexión ni torsión, simplificando el cálculo computacional. También los modelos rígidos requieren un paso de tiempo de integración superior al modelo flexible, reduciendo este cálculo aún más.
Trabajo académico
Documentation & Integration of Automated Workflow in Atomistic Software for Charge Analysis with SIESTA
(Universidad Internacional de Andalucía, 2022) Bergua López, Ramón María; Bergua López, Ramón María
Trabajo de Máster Universitario en Simulación Molecular (2021/22). Directores: Dr. D. Felipe Jiménez Blas; Dra. Dª. Mónica García-Mota. En esta memoria se describe el trabajo llevado a cabo durante una estancia de 3 meses en SIMUNE Atomistics, una empresa que provee de herramientas de simulación a la comunidad científica, académica e industrial de todo el mundo, y está desarrollando un software de simulación en Python llamado ASAP 1 (Atomistic Simulation Advanced Platform). ASAP contiene, entre otros paquetes, el uso del código abierto de simulación SIESTA 2,3,4 (Spanish Initiative for Electronic Simulations with Thousands of Atoms), para facilitar al usuario el trabajo de manera mucho más rápida y flexible a través de una interfaz gráfica evitando así el uso de la terminal. También entre otros servicios, SIMUNE ofrece tutoriales específicos de SIESTA así como apoyo profesional para aquellos usuarios del código que quieran resolver problemas de computación específicos. El objetivo de mi estancia en SIMUNE consistió en documentar en forma de tutorial la manera de llevar a cabo el análisis de cargas mediante el uso de SIESTA que se incluirá en los tutoriales que ofrecen como parte de sus servicios a clientes. Una vez completado, tuve que implementar en ASAP una función que permitiera automatizar el análisis de cargas a través del software. Los pasos a seguir para completar mi objetivo satisfactoriamente fueron los siguientes. Tuve que familiarizarme con el uso del código SIESTA en la terminal, completando para ello los tutoriales de uso ofrecidos por SIMUNE y realicé un trabajo de feedback aportando mi experiencia de usuario para la mejora del mismo. Más adelante, estudié los distintos métodos de análisis de carga disponibles en SIESTA que calculan la población electrónica de una sustancia. Estos son los métodos de Mulliken, Hirshfeld y Voronoi y aprendí en qué consisten y por qué motivo es más recomendable el uso de un método u otro. Busqué en el manual de SIESTA la manera de utilizarlos y propuse una serie de ejemplos sencillos. Al finalizar la redacción del tutorial me encargué de la implementación de dicha funcionalidad en el software ASAP. Para ello tuve que escribir un código de programación orientado a objetos con el lenguaje Python. Comenzando por el diseño del widget que permite al usuario seleccionar entre los tres distintos métodos de análisis, continuando con el tratamiento de datos del archivo de salida que emite SIESTA para extraer el resultado del análisis y finalizando con la exposición de los mismos en una tabla en la que el usuario pueda visualizarlos. Para este trabajo fue vital el uso de GitLab, un portal de trabajo que permite a los equipos de desarrollo trabajar en el código, a través de ramas que se modifican de manera independiente y que luego se incluyen en el código principal tras su revisión. Como parte de mi tarea de desarrollador del software, fue necesario incluir también unos tests que verifiquen que la aplicación funcione como se espera, mediante modelos sencillos introducidos manualmente en el código, y cuyos resultados conocidos se comparaban con los resultados emitidos por la aplicación. Además, dado que los resultados de un cálculo atomístico varían en función de la multiplicidad de espín electrónico seleccionada (molécula no polarizada, spin colineal, o no colineal), tuvimos que tenerlo en cuenta a la hora del tratamiento de datos y exposición de resultados. En última instancia, aplicamos cambios cosméticos que dotaban a la tabla de una estética más elegante y legible para el usuario y presentamos el resultado en una demo a todo el equipo de la empresa.
Trabajo académico
Equivalencia entre potenciales blandos y duros en cristales líquidos discóticos
(Universidad Internacional de Andalucía, 2024) Anelo Cruz, Silvia; Anelo Cruz, Silvia
Trabajo de Máster Universitario en Simulación Molecular (2024/25). Director: Dr. Alejandro Cuetos Menéndez. El objetivo principal de este trabajo ha sido investigar el comportamiento de fases de partículas discóticas mediante simulaciones con el método de Monte Carlo en colectivo isotérmico-isobárico. Se pretendía comprobar si el comportamiento de un modelo blando con interacción repulsiva podía ser reescalado a partir de los resultados obtenidos de un modelo duro. Es decir, se han ajustado algunos parámetros y variables como pueden ser el tamaño de las partículas, para comprobar si es posible una comparación directa de ambos modelos. Para ello, se realizó simulaciones utilizando dos tipos de modelos esferocilíndricos: uno duro, el modelo de esferocilindros discóticos repulsivos duros (OHSC), que ha sido previamente estudiado por otros autores y cuyo diagrama de fases es conocido; y otro blando, el modelo esferocilíndrico blando repulsivo (OSRS). En ambos modelos, se encontró que la secuencia de fases observadas depende de la anisotropía de las partículas, es decir, de la diferencia en las propiedades geométricas o físicas de las partículas según la dirección, replicando en este caso los resultados de estudios anteriores. Para anisotropías grandes, ambos modelos muestran la presencia de una fase nemática, mientras que para anisotropías menores se observan únicamente fases columnares o isotrópicas. Se comparó ambos modelos y por tanto se intentó reescalar los resultados del modelo blando al duro proponiendo que el primero podría ser equivalente al segundo si se consideraba una anisotropía efectiva. Aunque las interacciones entre partículas duras y blandas sean diferentes, ya que en estas últimas las partículas pueden solaparse o tienen interacciones más complejas que las duras, se podría conseguir una anisotropía más ajustada o efectiva para el modelo blando que haga que su comportamiento sea similar o equivalente al duro. De esta manera el comportamiento de fase de uno se podría asemejar al otro, facilitando el estudio de sus propiedades y su relación con los parámetros geométricos y físicos de las partículas. Esta metodología de reescalado, que ha demostrado ser efectiva en estudios previos de fluidos de partículas alargadas, mostró resultados diferentes en nuestro caso: en algunas condiciones, el reescalado fue exitoso y los resultados coincidieron con los del modelo duro, pero en otras no se consiguió una correspondencia adecuada. En conclusión, aunque el enfoque del reescalado puede ser útil para ciertas variables o parámetros, se ha comprobado que en el caso de partículas discóticas repulsivas no es concluyente. Pueden existir otros factores, como las interacciones repulsivas o la geometría de las partículas que juegan un papel importante y sugieren la necesidad de profundizar en el estudio de estos modelos. Esto permitiría conocer mejor sus limitaciones y diferencias, y lograr así una mayor concordancia en sus diagramas de fases.
Trabajo académico
Estructura y estabilización de clorosomas en ambientes acuosos
(Universidad Internacional de Andalucía, 2023) García Ruiz, Cristina; García Ruiz, Cristina
Trabajo de Máster Universitario en Simulación Molecular (2022/23). Directores: Dr. D. Juan Luis Aragonés Gómez ; Dr. D. Pablo Llombart González. Los sistemas utilizados en la naturaleza para la captación de luz han inspirado e intrigado a multitud de investigadores, quienes han estudiado durante décadas los principios tras la fotosíntesis. Las estructuras, disposiciones y propiedades químicas de los cromóforos más comunes han sido determinadas experimentalmente (Li et al., 2018), dichas características son cruciales para evitar la disipación de la energía lumínica captada (Nelson and Cox, 2014). En la actualidad, se investiga con la ayuda de la simulación molecular el comportamiento de los excitones y los parámetros tras la transferencia eficiente de energía, tanto en moléculas aisladas (Hashemi et al., 2021) como en fotosistemas completos (Zheng et al., 2021), la simulación de estos sistemas se ve dificultada por la complejidad de las estructuras biológicas (Frederix et al., 2018; Li et al., 2018). La información otorgada por las simulaciones puede ayudar a diseñar de manera más efectiva dispositivos de captación de luz, que serán útiles para satisfacer las necesidades energéticas de la sociedad de forma más sostenible, y para fabricar dispositivos ópticos que presenten respuesta a estímulos lumínicos (Balaban, 2005; Eisele et al., 2012; Grosso et al., 2009; Harmatys et al., 2018). En este trabajo, tutorizado por el Dr. Pablo Llombart y el Dr. Juan Luis aragonés, se estudia el comportamiento de los cromóforos de la familia de las clorofilas usando como modelo la bacterioclorofila a. Se han realizado simulaciones de dinámica molecular con colectivos canónico e isotermo-isobaro en GROMACS, con el fin observar la configuración de los componentes de la bacterioclorofila a y la posición que ocupan las bacterioclorofilas en el espacio. Todas las simulaciones se llevan a cabo en un ambiente que contiene agua, las condiciones de cada simulación vienen dadas, principalmente, por la disposición inicial de las moléculas de bacterioclorofila y en un caso por la presencia de un detergente. Las condiciones son tres: moléculas libres sin disposición concreta y en número creciente de una a diez, 160 moléculas de bacterioclorofila formando un círculo altamente ordenado y una bicapa compuesta por bacterioclorofilas asociadas a moléculas de detergente. Conocer la dinámica de los pigmentos de la familia de las clorofilas y bacterioclorofilas es de gran utilidad para generar ambientes en los que las estructuras compuestas por cromóforos altamente ordenados, características de los sistemas de captación de luz naturales, se mantengan estables, este es el primer paso hacia la transferencia eficiente de energía.
Trabajo académico
Estudio computacional de la transición sólido/líquido de alcoholes y cetonas del campo de fuerzas UAMI-EW
(Universidad Internacional de Andalucía, 2021) Buzón Franco, José; Buzón Franco, José
Trabajo de Máster Universitario en Simulación Molecular (2020/21). Director: Dr. D. José Alejandre Ramírez. Se hace una evaluación del campo de fuerza de átomo unido UAMI-EW (united atom model via interactions with explicit water) sobre la predicción de la temperatura de fusión del metanol, etanol y acetona. En el modelo UAMI-EW los parámetros de interacción intermolecular se obtuvieron reproduciendo propiedades en la fase líquida, en la coexistencia líquido-vapor y en soluciones acuosas de alcoholes y cetonas con distintas geometrías moleculares. El modelo reproduce la solubilidad de propanol/butanol y acetona/butanona en donde el primer componente es totalmente miscible en agua mientras que el segundo no lo es. El modelo es rígido en las distancias de enlace y flexible en el ángulo de enlace. En este trabajo, para el metanol líquido se obtuvieron resultados de densidad a bajas temperaturas y altas presiones, que no fueron obtenidos en la parametrización del modelo, y están en excelente acuerdo con resultados experimentales. También se obtuvieron las densidades en las fases sólidas alfa, beta y gama. La temperatura de fusión se determinó en sistemas en dondecoexisten directamente la fase sólida beta con la líquida. Se encuentra que la temperatura de fusión a 1 bar depende de la cara de metanol que está en contactocon el agua. En la dirección z, se encuentra que el valor está entre 195 K y 200 K, mientras en las otras dos direcciones está entre 210 K y 215 K. El valor experimentales de 175.6 K. Para comparar los resultados con el modelo de metanol OPLS-2016, que es totalmente rígido y que fue parametrizado con propiedades de líquido y sólido del componente puro, se estudió el efecto de la flexibilidad en el ángulo de enlace y no se encontraron diferencias con el modelo flexible en las distancias. Losresultados para el líquido de los modelos UAMI-EW y OPLS-2016 son equivalentes. La temperatura de fusión reportada usando el método de la energía libre para el modelo OPLS-2016 es de 189.9 K. Para el etanol líquido se obtuvieron las densidades a temperaturas entre 298 K y 473 K en donde el mayor error relativo con respecto al experimento es de 2% en la mayor temperatura. El sistema sólido-líquido se estudia entre temperaturas que van desde 140 K hasta 200 K. El valor experimental es de 159.1 K, mientras que el obtenido tras la simulación ha sido de 170K. Para la acetona, se obtuvo una densidad de 1027.3 kg/𝑚3 en la fase sólida en comparación con 1052.49 kg/𝑚3 del dato experimental, el error relativo es de 2.4 %. Para obtener la temperatura de fusión se siguió elmismo procedimiento que para metanol y etanol. El sistema sólido-líquido se estudia en el rango de temperaturas entre 120 K y 220 K. La temperatura de fusión se estima que está entre 200 K y 205 K.El dato experimental es de 178.5 K.
Trabajo académico
Estudio de la dispersión de CNT mediante simulación de Saxs
(Universidad Internacional de Andalucía, 2021) Garrido Regife, Laura; Garrido Regife, Laura
Trabajo de Máster Universitario en Simulación Molecular (2020/21). Director: Dr. D. Víctor Morales Flórez. Las técnicas de fabricación de materiales compuestos con fases nanoestructuradas como los nanotubos de carbono (CNT) adolecen de una herramienta de caracterización que permita cuantificar la calidad de la dispersión de la nanofase en el interior de la matriz. Sin embargo, conocer el grado de homogeneización de la nanofase es un aspecto crítico para conseguir mejorar las propiedades mecánicas del material. Debido a los tamaños característicos de los CNT (nm μm), la técnica de scattering de rayos X a bajo ángulo (SAXS) puede ser de gran utilidad a la hora de revelar la formación de agregados en los procesos de fabricación. Este trabajo plantea desarrollar una herramienta que permita obtener, mediante simulación, las curvas de intensidad de scattering asociadas a sistemas fibrilares tales como los CNT que presenten diferentes grados de homogeneización. Es decir, se quiere identificar la “firma de scattering” de cada distribución, dado que los nanotubos individualmente dispersos y formando agregados presentarán señales de scattering diferentes. Durante la construcción de esta herramienta se trabajará primero con sistemas que presentan una estructura jerárquica para verificar el correcto funcionamiento del código para el cálculo de la intensidad de SAXS a partir de la función de distribución de pares. Posteriormente, se construirán sistemas con estructuras fibrilares con distintos grados de agregación y se simularán sus curvas de intensidad de SAXS. A partir de estos resultados, se estudiará la correspondencia entre el grado de homogeneización del sistema y distintos parámetros obtenidos a partir de la curva de scattering para determinar cuál de ellos puede ser empleado para definir experimentalmente la calidad de la dispersión.
Trabajo académico
Estudio de la línea de disociación del hidrato de nitrógeno metaestable tipo sI
(Universidad Internacional de Andalucía, 2025) Sánchez Hernández, Ignacio; Sánchez Hernández, Ignacio
Trabajo de Máster Universitario en Simulación Molecular (2024/25). Directores: Dr. Jesús Algaba Fernández; Miguel Ángel González González. Ha consistido en el estudio mediante simulaciones moleculares de la línea de disociación del hidrato de nitrógeno tipo sI, una fase metaestable relevante en condiciones de alta presión. Se han empleado modelos moleculares avanzados como TIP4P/Ice para el agua y TraPPE-N₂ para el nitrógeno, permitiendo simular con realismo las interacciones intermoleculares del sistema. Las simulaciones se llevaron a cabo en el colectivo isotérmico-isobárico utilizando el paquete de simulación GROMACS y la técnica de coexistencia directa, explorando presiones entre 1500 y 4500 bar y un amplio rango de temperaturas para identificar los puntos de equilibrio trifásico. El análisis del sistema se realizó a través la visualización en VMD del sistema, los perfiles de densidad y de la evolución de la energía potencial, herramientas que permitieron distinguir entre comportamientos de cristalización, fusión y equilibrio. Con base en estos análisis, se construyó la línea de coexistencia trifásica que separa las regiones de estabilidad del hidrato respecto al agua líquida y al nitrógeno gaseoso. La comparación de los resultados obtenidos con datos experimentales de la literatura. La comparación de los resultados obtenidos en este trabajo sobre la línea de disociación del hidrato de nitrógeno tipo sI, con datos experimentales de la línea de disociación del hidrato de nitrógeno tipo sII, muestran que ambas estructuras presentan unas condiciones de estabilidad muy parecidas. La simulación predijo una dependencia creciente de la temperatura de disociación con la presión, coincidente con los resultados experimentales. Este trabajo no solo contribuye a la caracterización de un sistema poco explorado como es el hidrato de nitrógeno sI, sino que también valida la combinación de modelos moleculares para futuras simulaciones en condiciones extremas. La limitación principal del estudio fue el coste computacional elevado, lo que impidió una mayor densidad de puntos en el espacio presión-temperatura. Futuros estudios podrán ampliar la cobertura de condiciones y optimizar los modelos empleados para una predicción más precisa de la estabilidad de este tipo de hidratos.
Trabajo académico
Estudio de la nucleación de cristales en mezclas binarias
(Universidad Internacional de Andalucía, 2021) Pulido Lamas, Cintia; Pulido Lamas, Cintia
Trabajo de Máster Universitario en Simulación Molecular (2020/21). Directores: Dra. Dña. Eva González Noya ; Dr. D. Eduardo Sanz García. En este trabajo de fin de máster hemos estudiado la nucleación cristalina en una mezcla binaria de esferas pseudo duras, con una relación de diámetros de 0.85 entre las esferas pequeñas (de tipo B) y las grandes (de tipo A), mediante Dinámica Molecular. Concretamente se ha extendido el método de Seeding en el colectivo NV T para su aplicación a mezclas. En este método partimos de un fluido metaestable con una semilla de sólido cristalino. Esta técnica nos permite estimar el tamaño del núcleo crítico con la ayuda de un parámetro de orden y el criterio de mislabelling. El tamaño del núcleo crítico junto con el cálculo de la diferencia de potencial químico μ nos permite estimar la barrera de energía libre de Gibbs G y la energía libre interfacial , en el marco de la teoría clásica de nucleación (CNT). También hemos calculado las ecuaciones de estado del fluido con las diferentes concentraciones de estudio, que junto con el coeficiente de difusión en el fluido y la G nos permite estimar la tasa de nucleación J. También se han calculado tasas de nucleación espontánea por simulaciones de larga duración que parten del fluido metaestable. Así podemos comparar la tendencia de la tasa de nucleación estimada con el método novel, con la calculada sin depender de la CNT. Las composiciones del fluido estudiadas son xA = 0.98, xA = 0.96 y xA = 0.92. Hemos concluido que un pequeño cambio en la composición del fluido altera gravemente el tamaño del núcleo crítico. En concreto, al aumentar la concentración de B disminuye el tamaño del cluster crítico, de acuerdo con la CNT podría decirse que es porque aumenta la tensión interfacial entre el fluido y el líquido. Y que a presión, μ o factor de empaquetamiento del fluido constante, la tasa de nucleación disminuye al hacerlo la concentración de A en el sistema. Finalmente mostramos que el método de Seeding NVT produce resultados coherentes con el método de nucleación espontánea y además para mezclas se obtienen datos con la misma tendencia que los obtenidos para sistemas puros. Aunque el Seeding NVT puede no ser tan riguroso como otros métodos, su ventaja es que es más sencillo de implementar y tiene un menor coste computacional. Además el Seeding NVT es ventajoso frente al NPT pues se necesita una única trayectoria para sacar un valor del tamaño del núcleo crítico y la estadística para obtener sus propiedades es mejor.
Trabajo académico
Estudio de la permeabilidad osmótica para nanoestructuras en membranas lipídicas
(Universidad Internacional de Andalucía, 2020) Ninán Manga, Efraín Óscar; Ninán Manga, Efraín Óscar
Trabajo de Máster Universitario en Simulación Molecular (2019/20). Tutores: Dra. Dña. Chantal Valeriani ; Dr. D. Miguel Ángel González González. La osmosis es un fenómeno importante desde el punto de vista biológico, pero también desde el punto de vista de la ciencia de materiales no solo para el desarrollo de nuevos materiales para osmosis inversa sino también para el desarrollo de materiales útiles en cromatografía y separación selectiva de iones. Los estudios de dinámica molecular han demostrado ser útiles para el análisis del número de moléculas de agua, la velocidad a la que se mueven y la selectividad en canales nanométricos biológicos como las acuaporínas, o no biológicos como nanotubos de carbono. En este trabajo estudiamos un sistema hipotético que consistente en una bicapa lipídica de 400 moléculas de 1,2-Dioleoil-sn-glicero-3-fos-focoina y un nanotubo de carbono de 5nm de longitud, estructura armchair de 924 átomos de carbono insertada verticalmente a la mitad de la membrana. Esta membrana se encuentra separando un volumen de agua y una solución de NaCl 145 milimolal. También se realiza otra simulación similar con una sal distinta, KCl, de la misma concentración. El nanotubo de carbono comunica ambas secciones, el volumen de agua pura por un lado con la solución salina por el otro. Este sistema se simuló a través del paquete de dinámica molecular GROMACS utilizando el campo de fuerza Gromos 53A6 para todas las estructuras, Madrid 2019 para simular los efectos de los iones en solución acuosa y TIP4P/2005 para el agua. Primero se simuló el sistema por un corto periodo en el colectivo NVT y, una vez equilibrado en NPT por un periodo prolongado de 200ns. De acuerdo a lo observado las moléculas de agua se mueven hacia el lado de la solución, como en todo fenómeno osmótico, y los iones no atraviesan el canal del nanotubo. Se evaluó el movimiento de las moléculas de agua en el eje Z respecto a la orientación de la caja de simulación. Para este fin se utilizaron dos programas de análisis proporcionados por el Dr Miguel Angel Gonzales. El primero es un script que genera un registro de las moléculas que atraviesan el centro de masa del nanotubo de carbono respecto al eje z, que es el eje de orientación del nanotubo de carbono, todo esto en función del tiempo y estos se almacenan para luego ser analizados con un segundo programa escrito en Python que nos proporciona gráficos con el número y la molalidad de las soluciones en el tiempo. De acuerdo a lo observado para ambas sales existe una migración de moléculas de agua la tasa de moléculas que atraviesan el nanotubo está en el rango de 10 7 moléculas por segundo. Hecho que demuestra que las moléculas migran a lo largo del canal como es esperado para un fenómeno de ósmosis.
Trabajo académico
Estudio de nucleación de cristales mediante simulación
(Universidad Internacional de Andalucía, 2024) Marqués Hinojosa, Francisco; Marqués Hinojosa, Francisco
Trabajo de Máster Universitario en Simulación Molecular (2023/24). Directora: Dra. Eva González Noya. En este trabajo hemos llevado a cabo un estudio sobre la nucleación de cristales utilizando el método de dinámica molecular. La nucleación de cristales es el fenómeno por el que se forman pequeños agregados sólidos en el seno de un líquido bajo ciertas condiciones termodinámicas. Este fenómeno da origen a la formación de cristales macroscópicos. El objetivo principal del trabajo es conocer la influencia que tienen los núcleos policristalinos a metaestabilidades bajas en las tasas de nucleación. Para ello hemos simulado la evolución de semillas cristalinas con distintas estructuras en el líquido metaestable, lo que se conoce como método de Seeding. Las simulaciones se han realizado empleando el modelo de esferas duras. Este modelo, aunque muy sencillo, es aún muy común en simulaciones moleculares y útil para estudiar el fenómeno de la nucleación. Para realizar las simulaciones se ha usado el paquete GROMACS y el modelo de esferas pseudo-duras, la versión de potencial continuo del modelo de esferas duras. Realizamos una primera tanda de simulaciones en el colectivo NPT con configuraciones de esferas duras FCC, HCP y líquido. Estas primeras simulaciones nos sirvieron para calcular, mediante un análisis de mislabelling, los valores de los parámetros de orden de Lechner-Dellago, que caracterizan las moléculas como líquidas o sólidas y su estructura cristalina en caso de que sea sólida. Este análisis nos permitió después estudiar el tamaño y la estructura de los núcleos. Posteriormente realizamos las simulaciones, en el colectivo NVT, siguiendo el método de Seeding. Para ello empleamos tres tipos de semillas (monocristalinas FCC, policristalinas FCC+HCP e icosaedros de Mackay) y dos tamaños de sistema de 27000 y 64000 esferas duras, lo que son seis casos en total. En todos estos casos buscamos estabilizar un clúster sólido, en equilibrio con el líquido. Las simulaciones con las semillas FCC reproducen resultados previos en la literatura con buen acuerdo. Para estabilizar los núcleos se realizaron varias pruebas de ensayo y error hasta conseguir núcleos estables, ya que es necesario que se cumplan varias condiciones para conseguir estabilizar el núcleo sólido en el líquido metaestable. Con los resultados de las simulaciones NVT introduciendo las distintas semillas hemos medido la presión de equilibrio y el tamaño total del núcleo, así como el número de moléculas pertenecientes a estructuras de orden local FCC o HCP, haciendo uso de un análisis de parámetros de orden. Con estos datos vemos que existe una relación inversa entre el tamaño del núcleo y la presión en equilibrio para todos los casos. Tanto para las semillas policristalinas como los icosaedros de Mackay generan clústeres de mayor tamaño que las semillas FCC a presiones en el equilibrio semejantes. En el futuro sería interesante estudiar las velocidades de crecimiento para cada tipo de semilla sólida para determinar su posible influencia en las tasas de nucleación de esferas duras.
Trabajo académico
Estudio de transiciones de fase cuánticas en el oscilador cuártico y en el modelo de Lipkin-Meshkov-Glick
(Universidad Internacional de Andalucía, 2021) Domínguez Prieto, Elena; Domínguez Prieto, Elena
Trabajo de Máster Universitario en Simulación Molecular (2020/21). Directores: Dr. D. Francisco Bartolomé Pérez Bernal ; Miguel Carvajal Zaera. Se han caracterizado las transiciones de fase, tanto de estado fundamental como de estados excitados, en dos sistemas cuánticos diferentes: el oscilador cuártico y el modelo de Lipkin-Meshkov-Glick. Se han calculado y representado magnitudes útiles en la caracterización de transiciones de fase cuánticas como son la fidelidad cuántica y su susceptibilidad o la densidad de estados, la razón de participación y la diferencia de energía entre niveles consecutivos. Las dos primeras se calculan para transiciones de fase de estado fundamental y las tres últimas para transiciones de fase de estados excitados. Para este estudio, se han desarrollado varios programas en lenguaje Python que escriben y diagonalizan las matrices de los distintos Hamiltonianos analizados en este trabajo y calculan las magnitudes mencionadas.
Trabajo académico
Estudio por simulación molecular de la coexistencia líquido-vapor en una mezcla equimolar de iones de signo contrario que interactúan mediante el potencial de Coulomb y un potencial Lennard-Jones no aditivo
(Universidad Internacional de Andalucía, 2024) Ruiz Lucena, María del Pilar; Ruiz Lucena, María del Pilar
Trabajo de Máster Universitario en Simulación Molecular (2023/24). Directores: Dr. José Manuel Romero Enrique; Dr. Álvaro Rodríguez Rivas. La coexistencia de fases líquido-vapor en sistemas iónicos es un fenómeno clave en la física de fluidos, con aplicaciones en campos como los electrolitos para baterías, los procesos de separación industrial y el diseño de materiales avanzados. Este trabajo aborda el estudio de este fenómeno en una mezcla equimolar de iones de signo contrario, donde las partículas interactúan mediante un potencial de Coulomb y un potencial Lennard-Jones no aditivo. La inclusión de la no aditividad introduce complejidades adicionales que afectan significativamente las propiedades críticas y la estabilidad de las fases, aportando nuevas perspectivas para la modelización de fluidos cargados. A través de simulaciones de dinámica molecular realizadas con el software LAMMPS, se analizaron los efectos del tamaño efectivo de las partículas (σ) y la geometría de la caja de simulación sobre la transición de fases y las propiedades críticas. Los valores de σ explorados (0.5, 1.3, 1.5 y 2.0) y las proporciones del eje z (3 y 6 veces su longitud inicial) permitieron estudiar de manera sistemática la influencia de estas variables. Adicionalmente, se evaluaron radios de corte de interacción (rc) de 2 y 4 para comprender su impacto en las propiedades termodinámicas. Los perfiles de densidad y ajustes gaussianos se usaron para identificar y caracterizar la separación entre las fases líquida y vapor. Los resultados muestran que la temperatura crítica disminuye con valores crecientes de σ, ya que favorecen sistemas homogéneos. En particular, σ>1 se asocia con una separación de fases menos pronunciada y distancias de separación mayores entre partículas de igual signo debido a la repulsión electrostática, lo que contribuye a la homogeneidad. Por otro lado, valores de σ<1 promueven transiciones de fase más definidas y claras separaciones líquido-vapor. En cuanto al alargamiento de la caja en el eje z, no mostró cambios significativos en los resultados obtenidos, concluyendo que no afecta de forma significativa a los diagramas de fases de los sistemas estudiados. Este trabajo no solo proporciona una comprensión más profunda de los mecanismos que gobiernan las transiciones de fase en sistemas cargados, sino que también establece una base sólida para futuras investigaciones orientadas al diseño de materiales funcionales. Los resultados obtenidos destacan la importancia de las interacciones no aditivas y la geometría del sistema en la estabilidad de fases, ofreciendo una perspectiva prometedora para la optimización de propiedades en aplicaciones tecnológicas.
Trabajo académico
Estudios mediante simulación de los mecanismos homeostáticos del crecimiento y división bacteriana
(Universidad Internacional de Andalucía, 2021) Delgado Campos, Andrés; Delgado Campos, Andrés
Trabajo de Máster Universitario en Simulación Molecular (2020/21). Director: Dr. D. Alejandro Cuetos Menéndez. Los microorganismos, como las bacterias, tienen una gran capacidad de colonizar multitud de ambientes y superficies mediante la formación del biofims. Pese a que los investigadores llevan décadas estudiando su forma de vida y de crecimiento aún no se tienen todas las respuestas. Este trabajo busca aportar información a un debate existente entre las diferentes teorías que existen para explicar el mecanismo de crecimiento y división bacteriana. Para ello, utilizando técnicas de Modelización basada en el individuo (IbM) de la bacteria Pseudomonas putida, y distintos escenarios de simulación, mostrar las diferencias, si existen, producidas en las colonias según qué tipo de mecanismo homeostático de crecimiento entre los propuestos en la literatura: Adder o Sizer. También, se han tenido en cuenta los distinto crecimientos posibles para cada bacteria individual: lineal y exponencial. Los resultados obtenidos muestran como los distintos escenarios de crecimiento no generan características que los diferencien. Sin embargo, el parámetro Γ, creado para controlar el efecto de la difusión y del crecimiento, produce diferencies características, según su valor, en la estructura y morfología de la colonia.
Trabajo académico
Máximo en densidad de disoluciones de electrolitos
(Universidad Internacional de Andalucía, 2022) Fernández-Sedano Vázquez, Lucía; Fernández-Sedano Vázquez, Lucía
Trabajo de Máster Universitario en Simulación Molecular (2021/22). Directores: Dra. Dª. Eva González Noya; Dr. D. Carlos Vega de las Heras. In this work we studied the effect of Li+, Na+, K+, Mg2+ and Ca2+ chlorides and sulfates on the temperature of maximum density (TMD) of aqueous solutions at room pressure. Experiments at 1 molal salt concentration were carried out to determine the TMD of the solutions. For density measurements below -15 ◦ C, the Sorensen methodology was adopted [1]. We also performed molecular dynamics simulations to estimate the TMD of these solutions at 1 m and 2 m with the Madrid-2019 force field [2], which uses the TIP4P/2005 water model [3] and scaled charges for the ions. Our experiments at room temperature are consistent with those from Laliberte [4] and the prediction of both, the maximum in density and the TMD from simulations is in excellent agreement with our experimental results. All the salts studied in this work shift the TMD of the solution to lower temperatures and flatten the density profile (when compared to pure water) with increasing salt concentration. The shift in the TMD (ΔTMD) depends strongly on the nature of the electrolyte. Despretz established a linear dependence of ΔTMD with the salt concentration (in molality) as early as 1840 [5, 6]. We hereby confirm that the Despretz law holds for all the solutions with monovalent cations considered here at least up to 2 m, whereas for those with divalent cations, small deviations are observed at this concentration. In order to further explore this shift in the TMD, we have evaluated the contribution of each ion to ΔTMD (from the experimental results), concluding that Na+, Ca2+ and SO2− 4 seem to induce the largest changes among the studied ions. We have proved that these group contributions are able to accurately predict the shift in TMD for 1 m and 1.5 m mixtures. Finally, the volume of the system has been analyzed for salts with the same anion and different cation. These curves provide an insight into the effect of different ions upon the structure of water. We conclude that, for those ions with a strong coordinated first layer, namely Li+ and Mg2+ (where water is not just coordinating the cation but forming a complex), the remaining water molecules accommodate in an expanded structure resulting from the configurations they adopt to enable hydrogen bonding with the “rigid" water molecules from the first solvation shell. We therefore claim that the TMD of electrolyte solutions entails interesting physics regarding ion-water and water-water interactions and should then be considered as a test property when developing force fields for electrolytes. This matter has been rather unnoticed for almost a century now and we believe it is time to revisit it.
Trabajo académico
Microreología de materiales poliméricos
(Universidad Internacional de Andalucía, 2025) Luengo Salamero, Óscar; Luengo Salamero, Óscar
Trabajo de Máster Universitario en Simulación Molecular (2024/25). Director: Dr. Alessandro Patti. Este Trabajo Fin de Máster aborda el estudio de las propiedades viscoelásticas de materiales poliméricos, centrándose en el polietileno (PE) y su modificación mediante la incorporación de nanopartículas distribuidas en nanodímeros (NP2), con el objetivo de comprender cómo estas últimas alteran las propiedades del material a escala local. Para ello, se empleó la simulación molecular como herramienta principal, utilizando un modelo de Kremer-Grest (KG). Se construyeron y analizaron comparativamente dos sistemas: uno compuesto por polietileno puro y un segundo sistema nanocompuesto, que contenía un 5% en peso de nanodímeros rígidos (NP2). Las interacciones intermoleculares se modelaron mediante un potencial puramente repulsivo Weeks-Chandler-Andersen (WCA), mientras que la conectividad de las cadenas poliméricas se aseguró con un potencial no lineal FENE y su rigidez se moduló con un potencial de flexión. Las simulaciones se llevaron a cabo en el colectivo NVT a temperatura constante. Un aspecto metodológico crucial, validado mediante simulaciones comparativas, fue la elección del potencial WCA también para las interacciones entre nanopartículas. Esta decisión fue fundamental para prevenir la formación de agregados, un problema recurrente con potenciales atractivos tipo Lennard-Jones, garantizando así una dispersión homogénea y estable de las nanopartículas en la matriz polimérica. La estabilidad estructural y energética de ambos sistemas fue confirmada a través del análisis de los parámetros estructurales y energeticos del sistema, demostrando que la adición de nanopartículas no alteraba significativamente la conformación global de las cadenas de polímero. Sin embargo, el análisis de la dinámica de las cadenas reveló que, si bien el desplazamiento cuadrático medio (MSD) era mayor en el sistema puro, el coeficiente de difusión era superior en el nanocompuesto. Este hallazgo sugiere que las nanopartículas, aunque imponen restricciones, generan simultáneamente zonas de baja densidad o "caminos preferenciales" que facilitan la difusión local de las cadenas. A partir del MSD de la trazadora, se calcularon los módulos de almacenamiento (G', elástico) y de pérdida (G'', viscoso). El comportamiento súper-difusivo en el nanocompuesto se tradujo directamente en una alteración de la respuesta viscoelástica: la transición del dominio viscoso (G'' > G') al elástico (G' > G') se desplazó hacia frecuencias más bajas. Esto indica que el nanocompuesto adquiere un comportamiento de sólido elástico a escalas de tiempo más largas que el polímero puro. Coherentemente, se determinó una menor viscosidad local para el sistema con nanopartículas. Este estudio demuestra cómo la Microreología, acoplada a la simulación molecular, es una herramienta poderosa para detectar las modificaciones estructurales a nano-escala con cambios en la respuesta viscoelástica de los materiales proporcionando información crítica para el diseño de materiales poliméricos avanzados.