Simulações atomísticas em eletroquímica

Resumo

Controlar as reações químicas para obter energia de uma maneira mais eficiente é desafiador dado que as reações eletroquímicas ocorrem na interface sólido/líquido. Pouco se entende sobre essas interfaces heterogêneas num nível microscópico, tanto experimentalmente quanto de uma perspectiva teórica. O progresso nas simulações atomísticas com o desenvolvimento de metodologias e um aumento do poder computacional tem um importante papel no avanço da chamada eletroquímica ab initio. Isso permitirá predições quantitativas e assim um design específico ao material. Nesse projeto estudaremos em detalhe as propriedades estruturais e dinâmicas de eletrólitos aquosos em interfaces metálicas incluindo os efeitos quânticos nucleares e considerando o efeito do potencial do eletrodo, na presença de uma voltagem externa aplicada aos eletrodos. Isso será feito desenvolvendo-se uma nova estrutura computacional estado-da-arte baseada em metodologias ab initio, tais como a Teoria do Funcional da Densidade (DFT), métodos de funções de Green fora do equilíbrio (NEGF) e o formalismo de dinâmica molecular de integrais de caminho (PIMD). Dessa forma, teremos uma descrição melhor e mais detalhada da interface água/metal, permitindo uma correspondência entre a voltagem macroscópica e a (re)distribuição de carga interfacial microscópica em células de combustível eletroquímicas. Esse projeto envolverá uma forte colaboração entre grupos teóricos e experimentais tanto no estado de São Paulo quanto do Fritz Haber Institute - Max Planck Society em Berlin. (AU)