[ca] Els compostos inorgànics tòxics, normalment utilitzats com a inhibidors de la corrosió en pel·lícules de pintura, estan sent reemplaçats per compostos més respectuosos amb el medi ambient en recobriments a les indústries aeroespacial, automotriu i d'infraestructura. Això no obstant, cal comprendre millor el mecanisme d'inhibició de la corrosió després d'aquests compostos. El modelatge molecular pot proporcionar informació mitjançant l'anàlisi de la interfície metall-inhibidor-aigua, però una representació realista dels processos electroquímics és crucial. En aquesta tesi, cal considerar sis aspectes crítics (A) per descriure de manera realista el procés d'inhibició de la corrosió al modelatge: (A1) les propietats electròniques dels inhibidors aïllats, (A2) la interacció de l'inhibidor amb la superfície , (A3) la superfície model, (A4) l'efecte de les zones anòdica i catòdica a la superfície, (A5) els efectes del dissolvent i (A6) els efectes potencials dels elèctrodes. Si bé els aspectes A1-A3 generalment es consideren a la literatura, els aspectes A4-A6 i alguns models de superfície més complexos en A3 no ho són. Aquí ens centrarem en dos principals: el potencial de l'elèctrode aplicat i els efectes del dissolvent. El sistema escollit per mostrar aquests dos aspectes és l'adsorció de 2-mercaptobenzoimidazol (MBI) sobre superfícies de Cu(111). Els nostres resultats de DFT i NEGF mostren que el sistema es torna més estable a mesura que augmenta la cobertura de molècules, formant una monocapa autoacoblada (SAM). L'estructura electrònica és sensible al voltatge aplicat, cosa que indueix una redistribució de càrrega al sistema, on l'MBI actua com un metall i acumula la càrrega induïda a la vora de la molècula. El pas final va abordar els efectes dels solvents a l'adsorció de MBI, on es va utilitzar la metodologia que combina el formalisme NEGF i el mètode de QM/MM sota diferents condicions de cobertura: superfície, cobertura baixa amb un MBI adsorbit i un cas de alta cobertura amb sis MBI adsorbits i sota diferents voltatges aplicats. Els resultats suggereixen que es forma una SAM estable en cas d'alta cobertura. Preval al llarg de la dinàmica i actua com una barrera física entre les molècules d'aigua i la superfície, i n'impedeix la interacció amb la superfície metàl·lica. Els resultats a la superfície i amb un MBI adsorbit van mostrar una capa d'aigua directament en contacte amb la superfície de Cu, contrari al cas amb un SAM adsorbit, on la primera capa d'aigua se situa al final de l'estructura del SAM. Finalment, es va fer una col·laboració amb la Universitat RMIT per investigar l'adsorció de 2-MBT i 2-ABT en acer galvanitzat, utilitzant una superfície model Zn(0001). Les troballes es van alinear amb dades experimentals utilitzant XPS, que va revelar la unió entre 2-ABT i Zn a través de l'endo S i el 2-MBT a través d'endo N i exo S. Les dades experimentals també van destacar la forta interacció entre el 2 -MBT i la superfície, formant potencialment complexos amb ions Zn2+. Els resultats d'aquest enfocament QM/MM-NEGF es diferencien del modelatge CI habitual, que no té una descripció precisa del procés atomístic que passa a la interfície aquosa de l'inhibidor metàl·lic. En canvi, lenfocament QM/MM-NEGF proporciona una forma precisa i predictiva de simular interaccions fonamentals que condueixen a propietats de CI. A més, els resultats d'aquest enfocament es poden utilitzar potencialment per alimentar mètodes d'intel·ligència artificial (IA) i models multiescala, que poden tancar la bretxa entre el modelatge de CI a nanoescala i l'escala contínua dels processos de CI. Això podria millorar la nostra comprensió de la inhibició de la corrosió i conduir a solucions més efectives.

[es] Los compuestos inorgánicos tóxicos, normalmente utilizados como inhibidores de la corrosión en películas de pintura, están siendo reemplazados por compuestos más respetuosos con el medio ambiente en recubrimientos en las industrias aeroespacial, automotriz y de infraestructura. Sin embargo, es necesario comprender mejor el mecanismo de inhibición de la corrosión detrás de estos compuestos. El modelado molecular puede proporcionar información mediante el análisis de la interfaz metal-inhibidor-agua, pero una representación realista de los procesos electroquímicos es crucial. En esta tesis, se deben considerar seis aspectos críticos (A) para describir de manera realista el proceso de inhibición de la corrosión en el modelado: (A1) las propiedades electrónicas de los inhibidores aislados, (A2) la interacción del inhibidor con la superficie, (A3) la superficie modelo, (A4) el efecto de las zonas anódica y catódica en la superficie, (A5) los efectos del disolvente y (A6) los efectos potenciales de los electrodos. Si bien los aspectos A1-A3 generalmente se consideran en la literatura, los aspectos A4-A6 y algunos modelos de superficie más complejos en A3 no lo son. Aquí, nos centraremos en dos principales: el potencial del electrodo aplicado y los efectos del disolvente. El sistema elegido para mostrar estos dos aspectos es la adsorción de 2-mercaptobenzoimidazol (MBI) sobre superficies de Cu(111). Nuestros resultados de DFT y NEGF muestran que el sistema se vuelve más estable a medida que aumenta la cobertura de moléculas, formando una monocapa autoensamblada (SAM). La estructura electrónica es sensible al voltaje aplicado, lo que induce una redistribución de carga en el sistema, donde el MBI actúa como un metal y acumula la carga inducida en el borde de la molécula. El paso final abordó los efectos de los solventes en la adsorción de MBI, donde se utilizó la metodología que combina el formalismo NEGF y el método de QM/MM bajo diferentes condiciones de cobertura: superficie, cobertura baja con un MBI adsorbido y un caso de alta cobertura con seis MBI adsorbidos y bajo diferentes voltajes aplicados. Los resultados sugieren que se forma una SAM estable en el caso de alta cobertura. Prevalece a lo largo de la dinámica y actúa como una barrera física entre las moléculas de agua y la superficie, impidiendo su interacción con la superficie metálica. Los resultados en la superficie y con un MBI adsorbido mostraron una capa de agua directamente en contacto con la superficie de Cu, contrario al caso con un SAM adsorbido, donde la primera capa de agua se ubica al final de la estructura del SAM. Finalmente, se realizó una colaboración con la Universidad RMIT para investigar la adsorción de 2-MBT y 2-ABT en acero galvanizado, utilizando una superficie modelo Zn(0001). Los hallazgos se alinearon con datos experimentales utilizando XPS, que reveló la unión entre 2-ABT y Zn a través del endo S y el 2-MBT a través de endo N y exo S. Los datos experimentales también destacaron la fuerte interacción entre el 2-MBT y la superficie, formando potencialmente complejos con iones Zn2+. Los resultados de este enfoque QM/MM-NEGF se diferencian del modelado CI habitual, que carece de una descripción precisa del proceso atomístico que ocurre en la interfaz acuosa del inhibidor metálico. En cambio, el enfoque QM/MM-NEGF proporciona una forma precisa y predictiva de simular interacciones fundamentales que conducen a propiedades de CI. Además, los resultados de este enfoque pueden utilizarse potencialmente para alimentar métodos de inteligencia artificial (IA) y modelos multiescala, que pueden cerrar la brecha entre el modelado de CI a nanoescala y la escala continua de los procesos de CI. Esto podría mejorar nuestra comprensión de la inhibición de la corrosión y conducir a soluciones más efectivas.