Teraflop 73 - Novembre - cesca

Magnètica Nuclear (RMN) s’està
convertint, cada cop més, en una
de les tècniques experimentals més emprades
per a la caracterització estructural
dels materials. Aquest fet es deu, entre
altres coses, a la gran aplicabilitat d’aquesta
tècnica, no només en solució sinó
també en estat sòlid.
Una altra de les característiques
principals de l’RMN és la seva elevada
sensibilitat a l’entorn químic i estructural
dels àtoms, la qual cosa proporciona una
gran quantitat d’informació sobre la
substància que s’analitza. Això no obstant,
tanta informació fa que moltes vegades
sigui realment difícil assignar un senyal
de l’espectre a un entorn químic i
estructural concret.
L’objectiu d’aquest projecte de recerca
és precisament ajudar a solucionar
el problema esmentat, tot simulant teòricament
l’espectre d’RMN de diferents
materials d’interès tecnològic en ciència
Cap
Jordi Casanovas
Integrants
C. Alemán, D. Zanuy i D. Curcó
Període
1999-2003
Nombre de publicacions
11
Hores usades (0,47%)
IBM: 13.345 h
• “Calculated NMR Chemical Shifts of Nylon
6: a Comparison of the α and γ Forms”. J.
Mat. Sci. 37 (2002) 3589.
• “The Conformation of Dehydroalanine in
Short Homopeptides: Molecular Dynamics Simulations
of a 6-residue Chain”. Biophys.
Chem. 98 (2002) 301.
PUBLICACIONS L’espectroscòpia de Ressonància
Química teòrica
Modelització i interpretació
d’espectres de ressonància magnètica
nuclear en ciència de materials
“La simulació d’espectres d’RMN permet aprofundir en el coneixement de
l’estructura, els defectes i les relacions estructura-propietats dels materials”
dels materials. Aquesta investigació permet
tant interpretar espectres de RMN
reals com predir-ne d’altres que, per la
raó que sigui, no es poden obtenir experimentalment.
A la vegada, fa possible
avançar en el coneixement de l’estructura,
els defectes i les relacions estructurapropietats
dels materials.
Per tal d’assolir aquests objectius
cal, en primer lloc, modelitzar correctament
l’estructura de la substància que es
vol estudiar i, posteriorment, calcular i interpretar
el desplaçament químic de cadascun
dels àtoms que formen el model.
En estat sòlid, l’estudi s’ha aplicat a
materials tan importants i, alhora, tan diferents
com la sílice i els nilons. En concret,
s’ha analitzat l’estructura ideal del
SiO2 així com la presència de defectes
superficials a causa de l’absorció de
grups OH. En el cas dels nilons, la recerca
s’ha centrat en la identificació dels
trets estructurals que caracteritzen i diferencien
les fases α i γ del niló-6.
D’altra banda, l’estudi en solució
ens ha permès dissenyar una estratègia
teòrica de modelització que reprodueix
els efectes del solvent en l’estructura de
molècules orgàniques flexibles, com els
p-menthane-3,9-diols; efectes que, lògicament,
queden reflectits en l’espectre
d’RMN d’aquestes substàncies.
En el desenvolupament del projecte
s’han aplicat diferents tècniques
computacionals que inclouen simulacions
de dinàmica molecular així com
diversos mètodes mecanoquàntics. En
• “Calculated and Experimental NMR Chemical
Shifts of p-menthane-3,9-diols. A Combination
of Molecular Dynamics and Quantum
Mechanics to Determine the Structure and
the Solvent Effects”. J. Org. Chem. 66 (2001)
3775.
(1R,3S,4S,8S)-p-menthane-3,9-diol envoltat de
molècules de cloroform.
particular, actualment calculem l’apantallament
químic de 29 Si, 1 H, 17 O, 13 C i
15 N mitjançant la teoria de pertorbacions
i el mètode GIAO (Gauche Invariant
Atomic Orbitals), implementat en
el paquet de programes Gaussian-98,
tot emprant funcions d’ona de qualitat
que tenen en compte els efectes de la
correlació electrònica. ■
• “Ab initio Calculations of 29Si Solid State
NMR Chemical Shifts of Silane and Silanol
Groups in Silica”. Chem. Phys. Lett. 326
(2000) 523.
• “ 29Si Solid State NMR of Hydroxyls Groups
in Silica from First Principle Calculations”.
Mater. Sci. Eng. B 68 (1999) 16.