Simulación molecular de modelos sencillos de partículas con una corona blanda

Abstract

Trabajo de Máster Universitario en Simulación Molecular (2023/24). Directora: Dra. Eva González Noya. En el presente Trabajo de Fin de Máster (TFM) se detalla la implementación de un modelo continuo del potencial Hard-Core Square-Shoulder (HCSS) en simulación molecular de Dinámica Molecular Clásica, con el objetivo de abrir una nueva puerta en la línea de investigación relacionada con el estudio de sistemas químicos donde puedan diferenciarse un núcleo duro (core) y una zona corona blanda, con interacción puramente repulsiva, p. ej., los sistemas que forman micelas o polímeros de bloques. Se presenta una comparación de algunas propiedades termodinámicas, estructurales y dinámicas obtenidas, así como la determinación de ecuaciones de estado, en este trabajo con varios autores. Concretamente, las propiedades dinámicas y estructurales determinadas son la viscosidad, el coeficiente de difusión, la función de distribución radial y el número de coordinación en la corona blanda. Se concluyó que los resultados obtenidos de la función de distribución radial y número de coordinación concordaban con resultados de la literatura. El coeficiente de difusión y la viscosidad muestran el comportamiento esperado; el coeficiente de difusión disminuye al aumentar la densidad y la temperatura, mientras que la viscosidad aumenta. A alta densidad y baja temperatura, las propiedades termodinámicas y dinámicas podrían ser consistentes con los de un estado vítreo, aunque se necesitaría un estudio más profundo para confirmar esta observación.

This Master's Thesis (TFM) details the implementation of a continuum model of the Hard-Core Square-Shoulder (HCSS) potential in molecular simulation of Classical Molecular Dynamics, with the aim of opening a new door in the line of research related to the study of chemical systems where a hard core and a soft corona zone with purely repulsive interaction can be differentiated, e.g., systems that form micelles or block polymers. A comparison of some thermodynamic, structural and dynamic properties obtained, as well as the determination of equations of state, in this work with several authors is presented. Specifically, the dynamic and structural properties determined are viscosity, diffusion coefficient, radial distribution function and coordination number in the soft corona. It was concluded that the results obtained for the radial distribution function and coordination number agreed with literature results. The diffusion coefficient and viscosity show the expected behaviour; the diffusion coefficient decreases with increasing density and temperature, while the viscosity increases. At high density and low temperature, the thermodynamic and dynamic properties could be consistent with those of a glassy state, although further study would be needed to confirm this observation.