Comprender la inhibición de la corrosión con métodos de DFT de van der Waals: el caso del benzotriazol

La corrosión de materiales es un proceso indeseable y costoso que afecta a muchas áreas de la tecnología y la vida cotidiana. Por lo tanto, se ha realizado un esfuerzo considerable para entender y prevenir este fenómeno. Los recubrimientos basados en moléculas orgánicas pueden, en ciertas circunstancias, actuar como inhibidores de corrosión efectivos. Aunque se han utilizado con gran éxito durante más de sesenta años, cómo funcionan a nivel atómico sigue siendo objeto de debate. En este trabajo, se utilizan enfoques de simulación por computadora basados en la teoría del funcional de densidad para investigar el benzotriazol (BTAH), uno de los inhibidores de corrosión más ampliamente utilizados y estudiados para el cobre. En particular, se han determinado las estructuras formadas por moléculas de BTAH protonadas y deprotonadas sobre Cu(111) y se han vinculado a sus propiedades inhibidoras. Se encuentra que los enlaces de hidrógeno, las interacciones de van der Waals y las repulsiones estéricas contribuyen a dar forma a cómo se adsorben las moléculas de BTAH, prefiriéndose estructuras planas a bajas coberturas y configuraciones verticales a altas coberturas. La interacción de la molécula de benzotriazol deshidrogenada (BTA) con la superficie de cobre está dominada por una fuerte quimisorción a través de la fracción azole con la ayuda de adatomos de cobre. Se encuentra que las estructuras de dímeros o cadenas son las estructuras más estables en todas las coberturas, en buena concordancia con los resultados de microscopía de túnel. Así, el benzotriazol muestra un comportamiento de fase complejo en el que las fuerzas de van der Waals juegan un papel importante y que depende de la cobertura y su estado de protonación; todos estos factores contribuyen razonablemente a su efectividad como inhibidor de corrosión.