Influencia de las interacciones intermoleculares sobre la adsorción y la redistribución de energía vibracional en moléculas adsorbidas en nanoestructuras

Resumen

El desarrollo de nuevos metodos para la solucion del problema cuantico de muchos cuerpos constituye uno de los retos mas importantes de la fisica teorica y la fisica computacional contemporaneas. El caso de las moleculas ligeras adsorbidas sobre superficies pertenece a esta clase de problemas, debido a la influencia de las interacciones intemoleculares, su pequena masa y los efectos del confinamiento impuesto por la superficie. La presente investigacion se centra en el desarrollo y la implementacion de metodologias computacionales novedosas que posibilitan la simulacion numerica de las propiedades de equilibrio y los procesos dinamicos que ocurren en sistemas formados por moleculas ligeras adsorbidas sobre nanoestructuras.

Los metodos de simulacion desarrollados se aplican a la modelacion teorica de problemas de gran interes social, medioambiental y tecnologico, como el estudio del almacenamiento de hidrogeno en nanoestructuras (con vistas a su utilizacion como combustible) o los efectos de la disipacion sobre las vibraciones moleculares (que constituye una de las principales limitantes para el diseno de computadoras cuanticas basadas en los estados vibracionales de las moleculas). Como consecuencia del trabajo desarrollado se cuenta, por primera vez, con una herramienta teorica que posibilita la evaluacion rigurosa de las propiedades de adsorcion de los materiales con aplicaciones potenciales en el diseno de dispositivos para el almacenamiento eficiente de H2, dentro de todo el rango de temperaturas y presiones de interes. Adicionalmente, se realizo el analisis de la relacion entre las propiedades de adsorcion y las caracteristicas estructurales del medio adsorbente, tales como el tamano de los poros, el area de la superficie interna y su topologia. El caracter predictivo de las simulaciones numericas llevadas a cabo, las convierte en un complemento importante de las investigaciones experimentales sobre las propiedades energeticas y dinamicas a escala nanometrica, ya que conducen a un ahorro significativo de recursos en esta area, asociado al diseno, sintesis, manipulacion, optimizacion y comprobacion de nanocomponentes. Avalan la propuesta 6 publicaciones en revistas del Grupo I del MES, de ellas 4 en revistas de alto factor de impacto y una tesis de Doctorado en Ciencias Fisicas.