Estudio teórico de propiedades ópticas no lineales de líquidos iónicos

Abstract

En este trabajo de tesis se realizaron cálculos de primeros principios para calcular las propiedades ópticas lineales y no lineales de los líquidos iónicos [EMIM]+[Tf2N]-, [BMIM]+[Tf2N]-, [BuPy]+[Tf2N]- y [MePyrr]+[Tf2N]-. Los cálculos se llevaron usando la Teoría del Funcional de la Densidad (DFT), implementada en el paquete computacional Gaussian 09W. Los líquidos iónicos se estudiaron en la fase gaseosa a condiciones de 298.15 K de temperatura y 1 atm de presión. Para determinar los cálculos, primero se procedió a optimizar las configuraciones propuestas y seleccionar las más estables. Una vez seleccionadas las configuraciones más estables de cada líquido iónico se calcularon los espectros de absorción UV-Vis, de los cuáles se presenta el del líquido iónico [BuPy]+[Tf2N]- por medio del método DFT dependiente del tiempo (TD-DFT), seleccionando la longitud de onda de máxima absorción que tiene la mayor probabilidad de realizar una transición. Por medio de la configuración más estable y la longitud de onda de mayor absorción de cada compuesto, se calcularon los parámetros ópticos lineales y no lineales de cada compuesto: el momento dipolar, la polarizabilidad, la anisotropía de la polarizabilidad y la primer hiperpolarizabilidad. Al analizar la estructura y orientación de las estructuras optimizadas que presentan menores distancias de interacción entre los átomos de sus iones y más interacciones (como las interacciones de puente de hidrógeno), se puede notar que las mismas presentan un mayor momento dipolar, polarizabilidad, anisotropía de la polarizabilidad y primer hiperpolarizabilidad. Comparando los cálculos de la primera hiperpolarizabilidad con un valor de referencia, las primeras hiperpolarizabilidades de los cuatro compuestos son valores más grandes que el valor de la urea, la cuál es una molécula típica usada en el estudio de las propiedades ópticas no lineales. Con estos resultados se pueden proponer los líquidos iónicos estudiados como opciones aceptables para el desarrollo de dispositivos ópticos no lineales.