Particiones de energía de la red en cristales de moléculas flexibles y el límite del 40%

Área de la Ciencia:

• Química del estado sólido
• Química computacional
• La cristalografía

Sus antecedentes:

• Las moléculas flexibles adoptan conformaciones para optimizar las interacciones en los cristales, incurriendo en un costo de energía.
• El equilibrio entre las sanciones intramoleculares y la estabilización intermolecular dicta las estructuras cristalinas.
• El modelado preciso de estos distintos componentes energéticos es crucial pero desafiante.

Objetivo del estudio:

• Explorar la relación entre las penalizaciones de energía intramolecular y la estabilización intermolecular en moléculas flexibles.
• Cuantificar las contribuciones energéticas a las energías de la red cristalina utilizando modelos computacionales avanzados.
• Establecer directrices cuantitativas para predecir las estructuras de estado sólido y la cristalizabilidad.

Principales métodos:

• Estudio comparativo de 18 métodos híbridos de la teoría funcional de la densidad (DFT).
• Identificación de PBE-MBD/B2PLYPD como el método más preciso para la estabilidad polimórfica.
• Computación y análisis de particiones de energía de celosía para 125 estructuras cristalinas diversas.

Principales resultados:

• El método PBE-MBD/B2PLYPD reprodujo con precisión las estabilidades polimórficas experimentales (2,3 kJ·mol-1 MAD).
• La primera.
• Límites del 40%
• Se ha identificado que la estabilización intermolecular puede compensar hasta el 40% de las penalizaciones energéticas intramoleculares.
• La probabilidad de observar conformaciones de mayor energía disminuye con el aumento de las relaciones de energía intra-intermolecular, volviéndose insignificante en un 40%.

Conclusiones:

• Se han definido los límites energéticos de la flexibilidad conformacional en estado sólido.
• Las relaciones de energía intra-intermoleculares ofrecen una herramienta cuantitativa para predecir las estructuras cristalinas.
• Los hallazgos pueden guiar la predicción de la estructura cristalina, la clasificación y anticipar los desafíos de nucleación / crecimiento para los compuestos flexibles.