VERDADERAS NANOESTRUCTURAS DE MÍNIMO POTENCIAL GLOBAL DE LENNARD JONES Y MORSE
El diseño molecular y el estudio de las nanoestructuras por Química Computacional, usando potenciales de tipo Van Der Waals, como lo son los potenciales de Morse y Lennard Jones es una forma de modelar y predecir nuevas estructuras de nano clústeres de partículas complementaria a las costosas investigaciones experimentales. Este trabajo presenta nuevos métodos de exploración para la determinación de clústeres de pocas partículas o nanoestructuras estables en el sentido de que su potencial sea mínimo local y global verdadero, i.e., tienen un potencial mínimo en una vecindad y su gradiente es muy pequeño y se preserva el de potencial más pequeño. Su importancia radica en que su potencial es estable y que estos clústeres de mínimo potencial global se han encontrado en la naturaleza o bien se han diseñado experimentalmente. Los nano clústeres de mínimo potencial global aparte de ser estables representan la configuración límite de mínimo potencial que se puede alcanzar, o sea, no hay otra de menor potencial y su determinación es un problema abierto porque solo se conocen los clústeres óptimos globales para 2, 3 y 4 partículas. En un trabajo reciente se estableció la optimalidad global del clúster de 13 partículas bajo el potencial de Lennard Jones usando la ecuación Característica de Euler sobre su capa exterior. La metodología de este trabajo su sustenta teóricamente sobre formulaciones o variaciones de potenciales de Morse y del potencial de Lennard Jones. Los resultados muestran por primera vez que los conocidos posibles clústeres óptimos globales de 5 a 13 partículas conocidos algunos desde 1987 son las formas geométricas que corresponden a los verdaderos clústeres globales para sus respectivos potenciales.
VERDADERAS NANOESTRUCTURAS DE MÍNIMO POTENCIAL GLOBAL DE LENNARD JONES Y MORSE
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DOI: 10.37572/EdArt_2706261093
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Palavras-chave: Química de materiales, Nanoquímica, Dinámica molecular.
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Keywords: Materials Chemistry, Nanochemistry, Molecular Dynamics.
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Abstract:
Molecular design and the study of nanostructures using computational chemistry, for example, under Van der Waals potentials such as Morse and Lennard Jones potentials, is a way to model and predict new particle nanocluster structures that complements costly experimental investigations. This work presents new exploration methods for determining clusters of a few particles or stable nanostructures, meaning that their potential is a local or global minimum, i.e., they have a minimum potential in a neighborhood, and their gradient is very small, and the one with the smallest potential is preserved. Their importance lies in the fact that their potential is stable and that these minimum potential clusters have been found in nature or have been experimentally designed. Global minimum potential nanoclusters, besides being stable, represent the limiting configuration of minimum potential that can be achieved; that is, there is no other configuration with a lower potential, and their determination is an open problem because only the global optimum clusters for 2, 3, and 4 particles are known. In recent work, the global optimality of the 13- particle cluster under the Lennard Jones potential was established using the Euler characteristic equation on its outer shell. The methodology of this work is theoretically based on formulations or variations of Morse potential and the Lennard Jones potential. The results show for the first time that the known possible global optimal clusters of 5 to 13 particles, some of which have been known since 1987, are the geometric shapes that correspond to the true global clusters for their respective potentials.
- Carlos Barrón Romero