Estudio DFT de la adsorción del óxido nítrico sobre los fullerenos de nitruro de carbono (C36N24) y carburo de boro (C36B24)

Abstract

La investigación sobre fullerenos ocupa una posición única en el ámbito científico. El cuidadoso ajuste de los métodos de procesamiento de estos nanomateriales da lugar a toda una familia de moléculas y sus derivados funcionalizados, cuyas inusuales propiedades a esta escala nanoscópica pueden explotarse en aplicaciones tecnológicas de vanguardia. Este trabajo se centra en el estudio teórico de la adsorción de la molécula de óxido nítrico (NO, por sus siglas en inglés, Nitric Oxide) sobre la superficie de los fullerenos de carburo de boro y nitruro de carbono (BCF y CNF, respectivamente, por sus siglas en inglés) en sus composiciones C36B24 y C36N24, respectivamente, para posibles aplicaciones en sistemas biológicos. En el capítulo uno se da un breve recorrido por los antecedentes de los nano sistemas en aplicaciones biológicas, centrándose en las estructuras fullerénicas (0D) prístinas, aí como las funcionalizadas de manera exoédrica (externa) y endoédricas (internas), los cuales se han utilizado como sensores y vehículos para el transporte de fármacos, explicando de igual manera, la biocompatibilidad y baja toxicidad de los sistemas compuestos de átomos de boro, nitrógeno y carbono. En el segundo capítulo, se introducen los principios aplicados por medio de la teoría del funcional de la densidad (DFT) a través de métodos computaciona les. Estos cálculos se realizaron utilizando una funcional de intercambio-correlación desarrollada por Heyd-Scuseria-Ernzerhof (HSEh1PBE), dentro de la aproximación del gradiente generalizado y se utilizó un conjunto base de valencia dividida 6- 311G(d,p). Los resultados de las simulaciones y la simulación de las mismas, explicadas en el capítulo tres, revelan que, tanto para el BCF y CNF, existe estabilidad estructural y vibracional en todos los casos analizados en la adsorción de la molécula del óxi do nítrico. Para el sistema BCF−(NO)n, el punto de saturación fue encontrado en n = 15, en carga aniónica (Q = −|e|) y en estado singlete, con una Eads de −1.12 eV/molécula. En cuanto al sistema CNF−(NO)n, la saturación se tuvo con n = 10 y Eads de −0.80 eV/molécula, en estado cuartete y carga aniónica (Q = −|e|), ambos sistemas se mantienen en el rango de la quimisorción. Finalmente, en el último capítulo, se enfatiza que, estas estructuras fullerénicas muestran un incremento de su polaridad en medio acuoso y una baja reactividad química, así como, el valor de la función trabajo indicando la viabilidad para la adsorción de la molécula del NO en ambos sistemas. Es así como, este estudio abona a lo que numerosos estudios han proyectado, que los fullerenos son una óptima elección para las aplicaciones de los nanomateriales en contextos biomédicos