A teoria dos fônons na termodinâmica de líquidos: o estudo teórico da água confinada e super-resfriada em macromoléculas biológicas

Resumo

Fortes evidências experimentais e simulações computacionais sugerem uma transição líquido-líquido na água confinada e super-resfriada, em que dois estados amorfos distintos, o gelo amorfo de baixa densidade e o gelo amorfo de alta densidade, conectados por uma transição de fase de primeira ordem, são previstos como as contrapartes amorfas do líquido de baixa densidade e líquido de alta densidade, respectivamente, e são os principais indícios que suportam a existência de uma transição líquido-líquido de um segundo ponto crítico da água. A descrição teórica das extensões para além do ponto crítico da água pode ser realizada através de duas abordagens distintas: as múltiplas linhas de Widom e a linha de Frenkel. O parâmetro de ordem de uma transição líquido-líquido é o pico de Bóson que, na água confinada e super-resfriada, segue a linha de Widom desta possível transição determinada por um \textit{crossover} dinâmico, e que também pode ser descrita pela linha de Frenkel. Um fenômeno análogo ocorre na transição dinâmica das macromoléculas ou transição vítrea das proteínas. O modelo teórico para o calor específico de sólidos desordenados baseado em um espaço não comutativo compreende a origem do pico de Bóson como uma singularidade de van Hove e reafirma a sugestão experimental de que o incremento em calor específico de materiais vítreos surge a partir de novos modos óticos de frequência muito baixas. A presente proposta consiste em estabelecer uma conexão teórica entre as múltiplas linhas de Widom e a linha de Frenkel presentes na transição líquido-líquido da água confinada e super-resfriada em macromoléculas biológicas e, paralelamente, o desenvolvimento de uma teoria dos fônons aplicados à termodinâmica de líquidos em um espaço não comutativo.