Conocimientos mecánicos a escala atómica sobre la polimerización de apertura de anillos del azufre elemental

Área de la Ciencia:

• Química
• Ciencias de los materiales
• Química computacional

Sus antecedentes:

• Comprender la composición y polimerización del azufre elemental es un desafío de larga data.
• La naturaleza dinámica del azufre fundido complica su caracterización.

Objetivo del estudio:

• Proporcionar las primeras simulaciones completas de dinámica molecular de la polimerización elemental del azufre.
• Elucidar la descripción a nivel atómico, la composición dependiente de la temperatura y los mecanismos de polimerización del azufre líquido.

Principales métodos:

• Utilizó simulaciones de campo de fuerza reactiva ReaxFF, específicamente parametrizadas para el azufre.
• Se han realizado simulaciones de MD reactivo a gran escala (más de 10 000 átomos) a temperaturas relevantes para la polimerización.
• Parámetros de campo de fuerza desarrollados y validados contra extensos conjuntos de datos mecánicos cuánticos.

Principales resultados:

• Proporcionó la primera descripción detallada a nivel atómico del azufre líquido.
• Composición molecular elucidada dependiente de la temperatura.
• Reveló la formación de grandes anillos de azufre macrocíclicos al comienzo de la polimerización, desafiando los conceptos erróneos existentes.

Conclusiones:

• Las simulaciones de dinámica molecular ofrecen una visión poderosa de los procesos de polimerización complejos.
• El descubrimiento de la formación de grandes anillos macrocíclicos remodela la comprensión de los mecanismos de polimerización del azufre.
• Los hallazgos tienen amplias implicaciones para la química covalente dinámica y los polímeros covalentemente adaptables.