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Evaluación del campo de fuerza GFN-FF y de los métodos semiempíricos GFN1-xTB y GFN0-xTB para el estudio de las interacciones entre nanopartículas de Cu (CuNP) con moléculas orgánicas pequeñas.

Resumen

En este trabajo se presenta un análisis del efecto del campo de fuerza GFN-FF, los métodos semiempíricos GFN0-xTB y GFN1-xTB, y los funcionales PBE-D3, B97-3c y PBEh-3c sobre la energía de interacción de los complejos entre una nanopartícula de cobre (Cu55NP) y las moléculas 2-aminopropano, 2-propanol y 2-propanotiol. También se evalúa el efecto del error de superposición de bases con el método de corrección de contrapeso (CP) sobre la energía de interacción obtenida con el funcional PBE-D3; este funcional se utilizó como referencia para evaluar la “calidad” de los resultados. Los resultados muestran que las energías de interacción obtenidas con B97-3c y GFN1-xTB fueron más cercanas a las calculadas con PBE-D3/def2-SVP, estas difieren en menos de 17 [kcal/mol]. Por otra parte, el método semiempírico GFN1-xTB describe mejor los enlaces Cu-O y Cu-S, además de los ángulos ∠Cu-S-C2 y ∠ Cu-S-C2-C1; en cambio el campo de fuerza GFN-FF presenta resultados con menor variabilidad respecto a PBE-D3/def2-SVP para la longitud de enlace Cu-N y los ángulos ∠Cu-O-C2, ∠Cu-N-C2, ∠ Cu-O-C2-C1 y ∠ Cu-N-C2-C1. Sin embargo, la estructura optimizada con B97-3c fue la más cercana a la calculada con la referencia. El interés para la evaluación de la calidad de los resultados con estos métodos se debe al bajo costo computacional de los métodos semiempíricos y el campo de fuerza en comparación con los funcionales PBE-D3. Además, estos resultados son de interés para modelar interacciones entre nanopartículas y polímeros como la celulosa. En conclusión, dentro de los métodos evaluados GFN1-xTB muestra los mejores resultados con un bajo costo computacional, comparables con el funcional PBE-D3.