Evaluación del campo de fuerza GFN-FF y el método semiempírico GFN-xTB para el estudio de las interacciones entre nanopartículas de Ag (AgNP) con pequeñas moléculas

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dc.contributor.advisorOliver Doerr, Markus Hans
dc.contributor.advisorDaza Espinosa, Martha Cecilia
dc.contributor.authorMoreno Sánchez, Jhon Frank
dc.contributor.evaluatorHidalgo Bucheli, William Fernando
dc.contributor.evaluatorPerez Torres, Jhon Fredy
dc.date.accessioned2023-11-15T16:32:55Z
dc.date.available2023-11-15T16:32:55Z
dc.date.created2023-11-15
dc.date.issued2023-11-15
dc.description.abstractLas nanopartículas de plata interaccionan con macromoléculas orgánicas con excelentes propiedades ópticas, electrónicas y catalíticas. Esto ha dado lugar a su aplicación en nanomedicina y catálisis, entre otros. Para comprender sus propiedades estructurales se requieren métodos computacionales robustos debido a su tamaño y complejidad. En el año 2017 se propuso el método semiempírico GFN-xTB y en el 2020 el campo de fuerza GFN-FF para el estudio de las propiedades de sistemas moleculares grandes. Estos métodos son prometedores por su automatización y al número de parametrizaciones (GFN-FF), y a la combinación de la parte mecano-cuántica con parametrizaciones (GFN-xTB). Los métodos se han aplicado a sistemas orgánicos y organometálicos con buenos resultados, pero no a complejos entre nanopartículas y moléculas orgánicas; por lo que, en este trabajo de grado para optar al título de químico realizamos una evaluación comparativa de estos métodos con algunos funcionales DFT. Evaluamos la eficiencia de GFN-FF y GFN-xTB en el estudio de las interacciones entre Ag55NP y 2-propanol, 2-propanotiol y 2-propanamina en comparación con los niveles de teoría PBEh-3c, PBE-D3/def2-SVP (CP) y B97-3c. Las energías de interacción entre Ag55NP y 2-propanol, 2-propanotiol y 2-propanamina calculadas con GFN-xTB son similares a las obtenidas con los niveles de teoría PBEh-3c y PBE-D3/def2-SVP (CP), las diferencias son inferiores a 5.6 kcal/mol. Con respecto a GFN-FF la energía de interacción entre Ag55NP y 2-propanol es similar a los niveles de teoría PBEh-3c y PBE-D3/def2-SVP (CP), con diferencias inferiores a 4.6 kcal/mol. En conclusión, GFN-xTB describe las interacciones entre Ag55NP y moléculas orgánicas con un nivel de precisión cercano al de los niveles de teoría PBEh-3c y PBE-D3/def2-SVP (CP) y con excelente relación precisión/costo computacional. De igual manera GFN-FF describe las interacciones entre Ag55NP y 2-propanol con un nivel de precisión similar al de los niveles de teoría PBEh-3c y PBE-D3/def2-SVP (CP).
dc.description.abstractenglishSilver nanoparticles interact with organic macromolecules with excellent optical, electronic and catalytic properties. This has led to their application in nanomedicine and catalysis, among others. To understand their structural properties are required robust computational methods due to their size and complexity. In 2017 the semiempirical method GFN-xTB and in 2020 the force field GFN-FF were proposed for studying the properties of big molecular systems. These methods are promising due to their automation and the number of parameterizations (GFN-FF), and the combination of the quantum-mechanical part with parameterizations (GFN-xTB). These methods have been applied to organic and organometallic systems with good results, but not to complexes between nanoparticles and organic molecules; Therefore, in this degree work for the title of chemist we perform a comparative evaluation of these methods with some functionals DFT. We evaluated the efficiency of GFN-FF and GFN-xTB in the study of interactions between Ag55NP and 2-propanol, 2-propanethiol and 2-propanamine in comparison with level of theory PBEh-3c, PBE-D3/def2-SVP (CP) and B97-3c. We find that the interaction energies between Ag55NP and 2-propanol, 2-propanethiol and 2-propanamine calculated with GFN-xTB are similar to those obtained with the levels of theory PBEh-3c and PBE-D3/def2-SVP (CP), the differences are less than 5.6 kcal/mol. With respect to GFN-FF the interaction energy between Ag55NP and 2-propanol is similar to levels of theory PBEh-3c and PBE-D3/def2-SVP (CP), with differences of less than 4.6 kcal/mol. In conclusion, GFN-xTB can describe the interactions between Ag55NP and organic molecules with a level of accuracy close to that of the levels of theory PBEh-3c and PBE-D3/def2-SVP (CP) and with an excellent accuracy/computational cost relationship. Similarly GFN-FF can describe the interactions between Ag55NP and 2-propanol with a level of accuracy similar to that of the levels of theory PBEh-3c and PBE-D3/def2-SVP (CP).
dc.description.degreelevelPregrado
dc.description.degreenameQuímico
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.instnameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourlhttps://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.urihttps://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/15367
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ciencias
dc.publisher.programQuímica
dc.publisher.schoolEscuela de Química
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
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dc.rights.coarhttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.licenseAtribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombia (CC BY-NC-ND 2.5 CO)
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectCampo de fuerza GFN-FF
dc.subjectMétodo semiempírico GFN-xTB
dc.subjectDFT
dc.subjectNanopartículas de Ag
dc.subject.keywordForce field GFN-FF
dc.subject.keywordSemiempirical method GFN-xTB
dc.subject.keywordDFT
dc.subject.keywordSilver nanoparticles
dc.titleEvaluación del campo de fuerza GFN-FF y el método semiempírico GFN-xTB para el estudio de las interacciones entre nanopartículas de Ag (AgNP) con pequeñas moléculas
dc.title.englishEvaluation of the force field GFN-FF and the semiempirical method GFN-xTB for the study of interactions between Ag nanoparticles (AgNP) with small molecules
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregrado
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Química