Fisicoquímica Teórica y Computacional

Dr. Oscar A. Pinto
Investigador Independiente, CONICET. Prof. Adjunto FAyA-FCEyT-UNSE

 Dr. Maximiliano Gavilán Arriazu
Investigador Asistente, CONICET. Aux. de Primera FAyA-UNSE

 

Especialidad

Sistemas nanoestructurados. Baterías de ion Litio. Fenómenos de Superficie. Modelado de procesos electroquímicos.

Líneas de trabajo:

- Dr. Oscar A. Pinto: Elucidación de los mecanismos a nivel atómico involucrados en los procesos de deposición, sobre superficies planas y nanoestructuradas. Superficies limpias y modificadas en condiciones electroquímicas, como en alto vacío. La comprensión de dichos mecanismos es crucial para el desarrollo tecnológico de metodologías de fabricación en la nanoescala, las cuales encuentran hoy grandes aplicaciones en la industria. Esta línea de investigación se basa en el uso de la mecánica estadística, y la técnica de simulación de Monte Carlo para entender y analizar diversos sistemas reales. La simulación nos permite el control de variables y parámetros que en un laboratorio es costoso o está fuera de alcance. Para esto utilizamos modelos del tipo de redes, junto con la simulación estocástica (Monte Carlo) en diversos ensambles estadísticos.
Con estas técnicas diversas áreas estamos estudiando tales como: sistemas nanoestructurados (nanopartículas, nanohuecos, nanotubos, etc), sistemas superficiales (adsorción, difusión), modelado de procesos electrodinámicos.

- Dr. Maximiliano Gavilán Arriazu: Modelado y simulación computacional de baterías de ion-litio mediante diferentes metodologías como Monte Carlo, Monte Carlo Cinético y simulaciones numéricas en la escala del continuo. Tiene como objetivo develar los principales procesos físicos que limitan la performance de los materiales utilizados como electrodos en estas baterías. Respecto a esta línea, el Dr. Gavilán es también integrante del Laboratorio de Energías Sustentables (LaES) de la Universidad Nacional de Córdoba. Por otro lado, junto al Dr. Sergio Rodriguez, se estudia la electroquímica de diferentes compuestos orgánicos de interés en la industria alimenticia y farmacéutica (entre otros), desde un punto de vista teórico-computacional apoyado en experimentos, mediante cálculos del funcional de la densidad (DFT) y el modelado de los mecanismos de reacción utilizando simulaciones numéricas de voltametría cíclica. Otro objetivo es el desarrollo de Software científico Open-Source.

Publicaciones seleccionadas, por área

Baterías de ion-litio:

  • Ruderman, E.M. Gavilán-Arriazu, F. Fernández, Y. Ein Eli, E. Leiva, Galvanostatic performance of single-particle Li-ion battery materials: a rapid diagram diagnosis assisted by a Python / C++ software, Phys Scr (2024). DOI: https://doi.org/10.1088/1402-4896/ad98cb.
  • Gavilán‐Arriazu, E. M., Barraco, D. E., Ein‐Eli, Y., & Leiva, E. P. (2023). Galvanostatic Fast Charging of Alkali‐Ion Battery Materials at the Single‐Particle Level: A Map‐Driven Diagnosis.ChemPhysChem, 24(6), e202200665. DOI: https://doi.org/10.1002/cphc.202200665
  • Gavilán-Arriazu, E. M., Pinto, O. A., De Mishima, B. L., Barraco, D. E., Oviedo, O. A., & Leiva, E. P. M. (2020). Kinetic Monte Carlo applied to the electrochemical study of the Li-ion graphite system. Electrochimica Acta, 331, 135439. DOI: https://doi.org/10.1016/j.electacta.2019.135439

Sistemas nanoestructurados:

  • Pasinetti, P. M., Pena-Ausar, J. E., & Pinto, O. A. (2024). Adsorption on nanoparticles with surface defects: mean field and energy level approaches. Physical Chemistry Chemical Physics, 26(15), 11815-11824. https://doi.org/10.1039/D3CP05909J
  • Pena-Ausar, J. E., & Pinto, O. A. (2022). Theoretical approach to energy levels applied to modified surfaces. Physical Chemistry Chemical Physics, 24(20), 12592-12600. https://doi.org/10.1039/D2CP00932C
  • Araujo, V. M., Pinto, O. A., & Zanini, V. I. P. (2021). Addressing the surface coverage of Au nano-agglomerates and the electrochemical properties of modified carbon paste electrodes: Experimental and theoretical studies on ascorbic acid oxidation. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 200, 111585. https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2021.111585
  • Pasinetti, P. M., Zanini, V. I. P., Ramírez-Pastor, A. J., & Pinto, O. A. (2021). Mean field approach applied to surface deposition on a modified electrode. Physical Chemistry Chemical Physics, 23(36), 20247-20254. https://doi.org/10.1039/D1CP03487A

Modelado de sistemas electroquímicos:

  • Gavilán-Arriazu, E. M., Alaniz, R. D., Charoen-amornkitt, P., Fernández, J. M., Pierini, G. D., & Rodriguez, S. A. (2024). Study of the BHT Oxidation Mechanism Coupling Theory and Experiment. ACS Organic & Inorganic Au. (OpenAccess) DOI: https://doi.org/10.1021/acsorginorgau.4c00067
  • Gavilán-Arriazu, E. M., & Rodriguez, S. A. (2023). Elucidating the complete oxidation mechanism of betanidin in an aqueous solution. Physical Chemistry Chemical Physics, 25(9), 6891-6901. DOI: https://doi.org/10.1039/D2CP05708E
  • Gavilán-Arriazu, E. M., & Rodriguez, S. A. (2022). Study of the electrochemical betanidin oxidation path using computational methods. Physical Chemistry Chemical Physics, 24(32), 19269-19278. DOI: https://doi.org/10.1039/D2CP02053J

Software Open-Source:

Financiamiento:

  • PICT-2020-SERIEA-00707, Modelado teórico-computacional de baterías de ion litio y caracterización de materiales para baterías de post ion litio. 2022-2024. Director: Dr. Maximiliano Gavilán Arriazu.
  • El Primer Programa Argentino-Israelí de Investigación Científica. Single-Particle Electrochemistry: Towards Fast Charging of Li-ion Batteries. 2023-2025. Directores: Dr. Ezequiel Leiva (Argentina), Dr. Yair Ein Eli (Israel).
  • 23/A273-A-2022, Obtención y caracterización de extractos naturales con potenciales aplicaciones biotecnológicas. 2022-2026. Director: Dr. Sergio Rodríguez.
  • 23/C188-B-2022 Simulación estocástica de superficies (111) modificadas con impurezas  2022-2024 CICyT- Universidad Nacional de Santiago del Estero, Argentina. Dir O Pinto. Monto total de $90000 (Dis 49/22-Res 293)