INVESTIGACIÓN

Grafeno poroso para desalinización de agua

La creciente escasez de agua dulce en el mundo y la búsqueda de mecanismos de bajo costo para la desalinización del agua de mar han atraído la atención hacia el grafeno como material para la fabricación de membranas capaces de filtra iones (Na+, Cl) y a la vez permitir el flujo de moléculas de H2O. El grafeno es un material bidimensional de carbono de estructura hexagonal con espesor de un átomo. Entre sus características más destacadas se incluye su alta resistencia. En nuestro grupo estudiamos grafeno nanoporoso para la desalinization de agua a través de cálculos de dinámica molecular ab-initio. Nuestros cálculos muestran que el diámetro máximo de los poros deben ser menor a 1,5 nm de modo a bloquear el paso de los iones, con barreras de energías del orden de 15 eV, posibilitando a la vez altos flujos de agua, del orden de una molécula de H2O cada tres picosegundo. Para más detalles visite el link.

Dinámica Molecular

Es un tipo de simulación computacional que considera un sistema de átomos o moléculas los cuales son tratados como un conjunto de partículas clásicas que interactúan unas con otras mediante un potencial interatómico. Debido a que en general los sistemas moleculares poseen un gran número de partículas, es imposible encontrar propiedades de tales sistemas complejos analíticamente.Dentro de este esquema se pueden calcular propiedades elásticas, capacidad calórica, modos vibracionales, constantes de difusión, funciones de correlación y tantas otras que permiten una comparación directa con los experimentos. El grupo es parte activa del desarrollo del código de dinámica molecular LPMD, y además utiliza otros softwares como LAMMPS, y DLPOLY.

Cálculos Ab-Initio

Este método considera que una molécula, o un sólido está compuesto por iones y electrones, agrupados de tal modo que forman enlaces entre ellos. Las propiedades físicas que caracterizan al sistema dependen de las diferentes interacciones entre sus componentes. Estas interacciones son de carácter eléctrico, y quedan descritas por la interacción ion-ion, ion-electrón y electrón-electrón. La mecánica que gobierna al sistema a nivel atómico es la mecánica cuántica, y lo que debe resolverse es la ecuación de Schrödinger.

Para cálculos ab-initio se han utilizado los programas VASP, Quantum ESPRESSO y SIESTA.

 

Simulaciones Computacionales

Por muchos científicos es considerada “una tercera metodología” de la investigación científica. Este método, de carácter complementario y muchas veces alternativo a los modos convencionales de hacer ciencia, el experimental y el teórico, ha ejercido un fuerte impacto en prácticamente todos los campos de la ciencia. El objetivo de la simulación computacional es resolver los modelos teóricos en su total complejidad, mediante la resolución numérica de las ecuaciones involucradas, haciendo uso intensivo (y extensivo) de computadores. Los métodos de simulación computacional comúnmente usados para el estudio de las propiedades físicas de los materiales, son los de Dinámica Molecular, Método Montecarlo y Cálculos ab-initio.