Aplicaciones de los métodos computacionales al estudio de la estructura y propiedades de polímeros

Abstract

IntroducciónLa aparición de ordenadores en el mundo de la química es relativamente reciente. Sin embargo, debido al rápido aumento de su potencia, se han convertido en una herramienta de gran valor para el estudio y comprensión de los sistemas químicos. Su uso abarca desde la creación y administración de bases de datos a la simulación computacional a escala atómica de procesos químicos y físicos. De hecho, a lo largo de las últimas dos décadas la química computacional ha evolucionado hasta convertirse en una potente herramienta que no solo permite a los investigadores racionalizar los resultados extraídos de la experimentación, sino también obtener un tipo de información absolutamente inasequible para las metodologías experimentales. La calidad de los resultados obtenidos ha permitido que las técnicas computacionales se hayan generalizado a diversos campos de la Química y la Biología, por ejemplo la Química Orgánica e Inorgánica, la Farmacología, o la Biología Molecular. Recientemente ha sido la Ciencia de los Polímeros la que de forma decidida ha incorporado su uso al estudio de los polímeros sintéticos.Las propiedades de cualquier material polimérico están directa o indirectamente ligadas a su estructura molecular. Es decir, son una consecuencia de la estructuración de las macromoléculas que constituyen un determinado material y, en muchos casos, son un reflejo de los procesos dinámi-cos que se dan a escala molecular. Entender y racionalizar la estructura de un material debe permitir comprender el origen de sus propiedades físicas. De ahí que el estudio de la estructura molecular de los materiales poliméricos -escala microscópica-y su relación con las propiedades observables -escala macroscópica-se haya convertido en uno de los campos de investigación que más interés despierta. En este sentido resulta evidente la importancia de abordar estos estudios mediante técnicas computacionales basadas en la simulación molecular, ya que estas permitirán obtener detalles a nivel atómico que son difíciles cuando no imposibles de investigar desde un punto de vista experimental. Aplicaciones de los Métodos Computacionales al Estudio de la Estructura y Propiedades de Polímeros Carlos Alemán, Sebastián Muñoz-Guerra Departament d'Enginyeria Química, Universitat Politécnica de Catalunya, EspañaResumo: En este trabajo se revisan las técnicas de simulación molecular más habituales y potentes para la descripción de los polímeros a escala atómica y molecular, las cuales se han clasificado en cuánticas o clásicas dependiendo de cómo se describen las interacciones entre las partículas. Se presentan asimismo diversas aplicaciones de dichas metodologías, realizadas en nuestro laboratorio, en el contexto del estudio de la estructura y propiedades de polímeros. En particular, se muestran aplicaciones de las técnicas clásicas a la determinación de estructuras cristalinas, a estudio del plegamiento lamelar de los nylons, a la estabilidad de las estructuras supramoleculares observadas en algunos complejos tensioactivo·polielectrolito y a la ...