Molecular Modeling of Self-Assembling Hybrid Materials

Patti, Alessandro

Belongs to TDX:SerieTesis collection

TITLE:

Molecular Modeling of Self-Assembling Hybrid Materials - TDX:333

Handle:

http://hdl.handle.net/20.500.11797/TDX333

Date:	2007-10-19
Departament/Institute:	Departament d'Enginyeria Química Universitat Rovira i Virgili.
Director:	Mackie, Allan D. Siperstein, Flor
Author:	Patti, Alessandro
Title:	Molecular Modeling of Self-Assembling Hybrid Materials

Description:	Surfactants are amphiphilic molecules with a solvophilic head and a solvophobic tail. When the surfactant concentration in a given solution is high enough, the molecules aggregate between them to shield the solvophobic part from the contact with the solvent. Such aggregates can show very different sizes and shapes, according to the surfactant and the conditions of the system. The surfactants self-assembly, being due to an energetic and entropic compromise of their molecular structure, is fundamental to observe the formation of very ordered liquid crystals. In the presence of an inorganic precursor and depending on the interactions established between such a precursor and the surfactant, it is possible to synthesize a hybrid material. Hybrid materials are the key step for the formation of periodic ordered mesoporous materials, which can be obtained by eliminating the organic soft matter (the surfactants) from the inorganic framework. Periodic ordered mesoporous materials represent an important family of porous materials as they find a large number of applications in several industrial fields, such as separations, catalysis, sensors, etc. In the last decade, the range of potential applications has increased with the possibility of functionalizing the pore walls by incorporating organic groups during the synthesis, or with post-synthesis treatments.In this work, we are interested in studying the formation of ordered materials when hybrid organic-inorganic precursors are used. Lattice Monte Carlo simulations in the NVT ensemble have been used to study the equilibrium phase behavior and the synthesis of self-assembling ordered mesoporous materials formed by an organic template with amphiphilic properties and an inorganic precursor in a model solvent. Three classes of inorgan Los surfactantes son moléculas anfifílicas, con una cabeza solvofílica y una cola solvofóbica. Cuando la concentración de surfactante en solución es suficientemente alta, las moléculas se agregan entre ellas para proteger las partes solvofóbicas del contacto con el medio. Tales agregados pueden tener forma y tamaño muy diferentes, dependiendo del surfactante y de las condiciones del sistema. La auto-organización de los surfactantes (self-assembly), debida a un compromiso energético y entrópico de su estructura molecular, es la clave que permite observar cristales líquidos muy ordenados. En presencia de un precursor inorgánico y dependiendo de las interacciones que este precursor establece con el surfactante, se puede observar la formación del material híbrido. Los materiales híbridos constituyen un paso intermedio fundamental para la síntesis de los materiales mesoporosos ordenados, los cuales se obtienen eliminando la matriz orgánica (surfactante) del substrato inorgánico. El presente estudio tiene como principal objetivo estudiar bajo cuales condiciones los sistemas formados por un surfactante, un precursor inorgánico y un solvente, se auto-organizan para dar lugar a estructuras híbridas muy ordenadas. En particular nos proponemos individuar cuales son las características más importantes que los precursores inorgánicos deberían tener para poder observar la formación de materiales mesoporosos ordenados.Simulaciones Monte Carlo en el colectivo canónico han sido utilizadas para analizar la agregación de los surfactantes en estructuras complejas, como micelas, cilindros organizados en forma hexagonal, o laminas, a partir de configuraciones totalmente desordenadas. Con particular interés hemos analizado el rango de condiciones que llevan a la formación de las estructuras c
Type:	info:eu-repo/semantics/publishedVersion info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
Contributor:	Departament d'Enginyeria Química Universitat Rovira i Virgili.
Títol:	Molecular Modeling of Self-Assembling Hybrid Materials
Language:	eng
Subject:	62 - Enginyeria. Tecnologia 544 - Química física 53 - Física
Format:	application/pdf
Creator:	Patti, Alessandro
Rights:	info:eu-repo/semantics/openAccess ADVERTIMENT. L'accés als continguts d'aquesta tesi doctoral i la seva utilització ha de respectar els drets de la persona autora. Pot ser utilitzada per a consulta o estudi personal, així com en activitats o materials d'investigació i docència en els termes establerts a l'art. 32 del Text Refós de la Llei de Propietat Intel·lectual (RDL 1/1996). Per altres utilitzacions es requereix l'autorització prèvia i expressa de la persona autora. En qualsevol cas, en la utilització dels seus continguts caldrà indicar de forma clara el nom i cognoms de la persona autora i el títol de la tesi doctoral. No s'autoritza la seva reproducció o altres formes d'explotació efectuades amb finalitats de lucre ni la seva comunicació pública des d'un lloc aliè al repositori institucional de la Universitat Rovira i Virgili. Tampoc s'autoritza la presentació del seu contingut en una finestra o marc aliè a aquest repositori (framing). Aquesta reserva de drets afecta tant als continguts de la tesi com als seus resums i índexs.
Date:	2007-10-19
Publisher:	Universitat Rovira i Virgili
Subject:	62 - Enginyeria. Tecnologia 544 - Química física 53 - Física
Language:	eng
Publisher:	Universitat Rovira i Virgili
Source:	TDX (Tesis Doctorals en Xarxa)
Identifier:	urn:isbn:9788469102107 http://hdl.handle.net/10803/8551
Format:	application/pdf
Keywords:	monte carlo simulations mesopourous materials amphiphilic systems

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