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Nuevo método para simular procesos de desprotonación

Ni siquiera con el empleo de los superordenadores más potentes se ha logrado simular la disociación de ácidos débiles. Esta reacción química reviste importancia para varias ciencias medioambientales y biológicas, situación que ha impulsado a un equipo de científicos a acometer el desarrollo de un planteamiento nuevo que supere las limitaciones actuales.
Nuevo método para simular procesos de desprotonación
Un ámbito en el que la reacción de disociación de ácidos orgánicos tiene aplicación es en el desarrollo de modelos para la formación y disolución de contaminantes. No obstante, la desprotonación (la extracción de un átomo de hidrógeno) es un proceso que por norma general sólo se produce una vez cada cien nanosegundos, por lo que su modelización informática sigue suponiendo todo un reto.

El equipo al cargo del proyecto financiado con fondos europeos «Deprotonation of organic molecules in solution by ab initio MD and rare events simulation techniques» (SIMDEPRO) se propuso investigar el mecanismo de desprotonación que se produce en varias clases de moléculas orgánicas sumidas en distintos solventes mediante un método nuevo. Expertos en mecánica estadística y cálculos de la estructura electrónica adaptaron técnicas modernas como TAMD («temperature-accelerated molecular dynamics»), el «método de cuerdas» («string method») y «milestoning» a este propósito. Estas técnicas permiten calcular la velocidad de reacción, caracterizar los mecanismos presentes y averiguar la energía liberada en la ruta de reacción de las reacciones químicas en condiciones realistas.

Las técnicas de simulación desarrolladas por el equipo del proyecto se pusieron en práctica en el programa informático de código abierto CP2K para su aprovechamiento por la comunidad científica. Además se utilizaron en el estudio de muchos otros campos relacionados con las energías renovables, los materiales nuevos autolimpiantes y los materiales de fricción ultrabaja en la nanofluídica.

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