Propiedades estructurales y electrónicas de

A. Proyecto del Cuerpo Académico Ingeniería en Materiales de la
Facultad de Ingeniería Química-BUAP
Propiedades estructurales y electrónicas de nanoestructuras de
carbono y nitruro de boro en presencia de fármacos
B. Integrantes:
Responsable:
Integrantes
Dr. Heriberto Hernández Cocoletzi-FIQ
Dr. Ernesto Chigo Anota-FIQ
Dr. Alejandro Escobedo Morales-FIQ
Dr. Efraín Rubio Rosas-FIQ
Colaboradores:
Dr. José Francisco Sánchez Ramírez-CICATA-IPN (experimental)
Dr. Andrés Garay-CIMAV-Mty-(teórico)
Dra. Dolores García Toral-FIQ-(teórica)
C. Publicaciones
GGA-based analysis of the metformin adsorption on BN Nanotubes
E. Chigo Anota, Gregorio H. Cocoletzi
Physica E: Low-dimensional systems& Nanostructures 56, 134-140 (2014)
Influence of Point Defects on Structural and Electronic Properties SiC Nanotubes
E. Chigo Anota, Gregorio H. Cocoletzi.
Cent. Eur. J. Chem 12(1), 53-59 (2014)
Chemical Modification Effects on Boron Nitride Oxide Nanosheets
E. Chigo Anota, F. L. Pérez Sánchez, A. Escobedo Morales
J. Comp. Theor. Nanosci. 11 (3), 562-567 (2014)
Detection of Paracetamol by armchair BN nanotubes: A molecular study
E. Chigo Anota, Gregorio H. Cocoletzi, A. Bautista Hernández, J. F. Sánchez Ramírez
Struct. Chem. 25 (3), 895-901 (2014)
Studies of the graphene—chitosan interactions and analysis of the bioadsorption of
glucose and cholesterol
E. Chigo Anota, A. Torres Soto, Gregorio H. Cocoletzi
Appl. Nanosci. DOI: 10.1007/s13204-013-0283-0
D. Resumen
El alcance del presente proyecto es el de realizar cálculos ab-initio de las
propiedades estructurales y electrónicas de nanoestructuras de carbono y nitruro
de boro en presencia de fármacos con el fin de proponer nuevos sensores en el
área médica, así como la creación de nuevos dispositivos optoelectrónicos. La
energía total mínima y la de adsorción en conjunto con la diferencia HOMOLUMO, la función trabajo, la reactividad química y la polaridad son parámetros
fundamentales a determinar en miras a justificar las aplicaciones propuestas.
Todos los sistemas serán estudiados haciendo uso de la mecánica cuántica bajo
el esquema proporcionado por la teoría de los funcionales de la densidad (DFT).
E. Planteamiento del Proyecto
La necesidad de estudiar nanomateriales de carbono (simetría hexagonal y con
defectos de red) y nitruro de boro (BN) ha ganado interés en esta última década
debido a sus interesantes propiedades mecánicas, térmicas, etc., las cuales dan
lugar a importantes aplicaciones optoelectrónicas y biomédicas.
Es sabido que en el caso de las estructuras tubulares de BN las características
sobresalientes tienen que ver con su longitud y sus extremos (abiertos o
cerrados), confiriéndoles sus aplicaciones médicas; por lo que la caracterización
que aquí se realizara estará basada en estudiar su efecto en las propiedades
electrónicas bajo el esquema de la DFT lo cual vislumbrara su uso en el sensado.
En general, la presencia de ciertas moléculas propicia una redistribución de la
carga en la superficie de las nanoestructuras propuestas. Se espera por tanto, que
los fármacos den lugar a una modificación del potencial electrostático superficial
y de sus parámetros energéticos, que sin lugar a dudas deben ser cuantificados
pues son una medida de su aplicabilidad.
Por tal situación aquí realizamos estudios cuánticos de las propiedades
electrónicas de diversas estructuras en 1 y 2 dos dimensiones de longitud finita,
con simetría hexagonal y defectos puntuales.
F. Objetivos específicos
1. Obtener las geometrías optimas de interacción entre nanomateriales 2D
como grafeno (G), nitruro de boro (hBNNs), óxido de grafeno (GONs),
fullereno, estructura BC3 con fármacos de interés.
2. Obtener las geometrías optimas de interacción entre nanomateriales 1D
nitruro de boro (BN), carburos de silicio (SiC) con fármacos de interés.
3. Obtener las propiedades estructurales y electrónicas de las geometrías de
mínima energía 1 y 2D con fármacos para determinar su posible aplicación
como sensores o la creación de dispositivos optoelectrónicos.
4. Analizar el efecto de los defectos puntuales (vacancias, dopaje, defectos de
red) sobre las geometrías óptimas de los sistemas 1 y 2D—fármacos.
G. Requerimiento
Dado que en la simulación se realizara la obtención de propiedades locales, es
decir, la caracterización de nanomateriales de longitud finita (2 nm, 200 átomos
o más) es necesario considerar por un lado un poder de computo suficientemente
robusto como el que se está solicitando en la propuesta y por el otro un software
especializado que sea capaz de considerar efectos como la interacción van der
Waals ubicada dentro de la teoría de las funcionales de la densidad (DFT).
Por lo que para la caracterización de las propiedades electrónicas de estos
nanomateriales requerimos:
1. El código DMol3 y visualizador contenido dentro del paquete Materials
Studio (última versión; licencia anual)
2. El paquete GAUSSIAN en su última versión y paralelizable.
H. Producto entregables
1. Formación de recursos humanos de licenciatura y posgrado
2. Artículos de índole internacional
3. Trabajo en congresos del área a nivel nacional e internacional