Computational study of optical and thermodynamic properties of potential solar fuels based on the formation of oxetanes

Los sistemas moleculares termo-solares (MOST) son una alternativa prometedora para el almacenamiento y liberación de energía solar. Estos fotointerruptores moleculares son capaces de absorber un fotón convirtiendo el sistema inicial Aen un fotoisómero metaestable de mayor energía B, capaz de almacenar parte de la energía del fotón absorbido. La energía almacenada en Bse puede liberar y aprovechar posteriormente, recuperando Apor un mecanismo cíclico. En este Trabajo de Fin de Máster, se ha hechouso de métodos pertenecientes a la química teórica y computacional paraestudiardiferentessistemasreversiblesbasados en la formación de oxetanos. En concreto, se ha tratado de mejorar un sistema de referenciaampliando la conjugación eintroduciendo grupos dadores y aceptores. Para ello se hanevaluadolosrequerimientos fisicoquímicos que deben cumplir losMOST, entre los que destacan la absorción de una importante fracción del espectro solar y la elevada densidad de energía almacenada. Además, se han hecho estudios tanto en el estado electrónico excitado como en el fundamental, para valorar la viabilidad delos posiblesmecanismos.Molecular solar-thermal systems (MOST) are a promising alternative for solar energy storage and release. These molecular photoswitches are capable to absorb a photon to convert the initial system Ainto a higher-in-energy metastable photoisomer B, capable of storing part of the incoming photon energy. The energy stored in Bcan be released and posteriorly used, recovering Aby a cyclic mechanism. In this Master's Thesis, by using theoretical and computational chemistry methods, a based on the reversible formation of oxetanes has been performed. Specifically, efforts have been made to enhance a reference system by introducing donor and acceptor groups. To achieve this, physicochemical requirements for MOST have been evaluated, such as the absorption of a large fraction of the solar spectrum and the high energy storage density. More in detail, studies have been performed in the excited and ground electronic states, to evaluate the mechanismsfeasibilityMáster en Química para la Sostenibilidad y Energí