[ca] En aquesta tesi s'ha desenvolupat i utilitzat una potent estrategia computacional per a l'estudi, tant estructural, dinàmic i energètic, de nous [2]rotaxanes que van ser sintetizats i caracteritzats experimentalment pel grup de recerca col·laborador del Prof. Donald Fitzmaurice de la University College Dublin, a Irlanda. Com a etapa preliminar, es van estudiar uns pseudorotaxans formats per les mateixes estacions que presentaven els nous [2]rotaxans. Es va modelitzar el comportament dels pseudorotaxans en diferents dissolvents (CH3CN i CH3OH) i amb la presència de dos tipus de contraions (PF6- i Br-). Es va voler aprofundir en el coneixement de les interaccions entre el macrocicle i les estacions. En aquesta direcció, es van determinar les energies de complexació dels complexes estació-macrocicle i també la variació energètica davant la posició del macrocicle respecte l'eix del pseudorotaxà. Els results obtinguts computacionalment van ser comparats amb els resultats obtinguts en estudis experimentals en dissolució (RMN, espectroscòpia d'absorció òptica, voltametria cíclica). Posteriorment, es va examinar el moviment traslacional del macrocicle degut a la reducció de les estacions del [2]rotaxà realitzant simulations de Perturbació d'Energia Lliure. Existeix una important contribució metodològica present en el desenvolupament de les parametritzacions per a modelitzar amb AMBER els ions PF6- i Br- i les estacions utilitzades en aquesta tesi. També s'han detectat deficiències en el mòdul RESP durant la comprovació del seu funcionament. Els [2]rotaxans estudiats són interessants ja que presenten força aplicacions pràctiques en el futur. Un dels grups bloquejador del [2]rotaxà es pot quedar unit a la superfície d'un elèctrode o alguna nanopartícula semiconductora. Així doncs, com a resultat de la col·laboració de tots dos grups es pot concloure que s'ha generat informació útil que pot ajudar a realitzar un millor disseny de [2]rotaxans i supermolècules relacionades que tinguin la capacitat de funcionar com a interrupturs bi-estables i puguin ésser utilitzats en la contrucció de futurs sistemes electrònics, en particular, com a dispositius bi-estables d'emmagatzematge d'informació.

[en] Powerful computational strategy is outlined and tested for studying the structure, dynamics and the energetics of novel modified [2]rotaxanes which were synthesized and experimentally characterized by a collaborative group of Prof. Donald Fitzmaurice from the University College Dublin, Ireland. As a first necessary step, [2]pseudorotaxanes had been examined that contain in the axles the same bipyridinyl stations of the [2]rotaxanes. The behavior of the pseudorotaxanes in two different solvents, acetonitrile and methanol is modeled at the presence of two types of counterions, PF6- and Br-. In this way an insight is gained into the interactions between the crown ether ring and the stations. Complexation energies for the viologen-crown complexes were determined, as well as the energy profiles for the movement of the crown macroring along the axle of the pseudorotaxane. The computed data for the [2]rotaxanes are compared with results from solution studies (NMR, optical absorption spectroscopy, cyclic voltametry). In addition, the shuttling of the ring in the [2]rotaxane induced by stepwise reduction of the viologen stations is examined by FEP simulations. An important methodological contribution presents the development of parameterizations for the modeling with AMBER of the hexafluorophosphate and the bromine anions and the viologens. Some deficiencies of RESP have been also noticed when testing its performance. The [2]rotaxanes studied present an interesting case with probable future practical applications. Namely, one of the bulky stoppers of the [2]rotaxane can be used to attach the rotaxane to the surface of an electrode or semiconductor nanoparticle. Thus the joint efforts of the two groups could be expected to produce useful information that can help in the rational design of [2]rotaxanes and related supermolecules capable of functioning as bi-stable switches for use in the next generation electronics, in particular as bistable devices for information storage.