Estudio computacional del efecto de las interacciones l ́ıquido/superficie en procesos difusivos de alcanos confinados en mesoporos de sílica

CHEVALLIER BOUTELL, IGNACIO JOSÉ; MONTI, GUSTAVO A.; ACOSTA, RODOLFO H.; OLMOS-ASAR, JIMENA A.; FRANZONI, M. BELÉN

Congreso; 106° Reunión de la Asociación Física Argentina; 2021

AFA

En la actualidad existe gran inter ́es cient ́ıfico y tecnol ́ogico en caracterizar sistemas mesoporosos de s ́ılica,cuyas aplicaciones van desde soportes para cat ́alisis heterog ́enea y materiales de empaquetamiento para procesosde separaci ́on hasta vehiculizaci ́on de drogas, macromol ́eculas o incluso c ́elulas. Las aplicaciones mencionadasrequieren, entre otras cosas, del conocimiento del transporte molecular dentro de las estructuras porosas, siendola difusi ́on una de las propiedades m ́as relevantes.El confinamiento de l ́ıquidos dentro de materiales modifica propiedades observables tales como la relajaci ́onde esp ́ın y la difusi ́on efectiva, lo cual resulta muy beneficioso para caracterizar la morfolog ́ıa del sistema porosode manera no invasiva, por ejemplo, a trav ́es de experimentos de Resonancia Magn ́etica Nuclear.Debido a su hidrofobicidad, los alcanos son muy utilizados como sonda para medir tortuosidades geom ́etricasde matrices polares ya que suponen una interacci ́on nula con la superficie [1]. En este trabajo, los resultadosde c ́alculos ab initio muestran una interacci ́on no despreciable de los alcanos, sean c ́ıclicos o lineales, con lapared de mesoporos de s ́ılica [2]. Adem ́as, se observa dependencia de la energ ́ıa de adsorci ́on con la longitud yla forma moleculares. Para estudiar c ́omo el confinamiento afecta la difusi ́on, se propone un modelo geom ́etricoque, junto al c ́alculo de energ ́ıas de adsorci ́on, nos permite determinar una energ ́ıa de adsorci ́on pesada por lafracci ́on de mol ́eculas que reside cerca de la pared del poro. De esta manera, se pudo establecer la dependenciaentre la energ ́ıa pesada y el di ́ametro del poro, observ ́andose c ́omo ́esta correlaciona con los coeficientes dedifusi ́on restringida obtenidos previamente en experimentos de RMN [3]. Concluimos que la determinaci ́on de latortuosidad geom ́etrica del sistema a trav ́es de los experimentos de RMN no es precisa para poros cuyos di ́ametrossean menores que los 6 nm, aproximadamente.