Modelagem atomística das fases condensadas da água

Resumo

Apesar da molécula de água ser uma das mais simples no universo, as suas fases condensadas apresentam uma riqueza estonteante. O seu diagrama de fase, por exemplo, conta, além do líquido, com pelo menos 18 fases cristalinas, além de uma variedade de formas amorfas. Esta riqueza, em grande parte, está ligada à natureza da coesão destas fases, na maioria dominada pelas ligações de hidrogênio. No âmbito da vida na Terra, as duas principais fases condensadas são o líquido e o gelo hexagonal Ih. Embora muito estudadas, muitas propriedades destas fases continuam sem um entendimento completo. A água líquida, por exemplo, demonstra dezenas de anomalias cujas origens permanecem objeto de estudo. Da mesma forma, as origens microscópicas de várias propriedades do gelo Ih continuam desconhecidas. Embora existam quantidades enormes de dados experimentais, a sua interpretação em termos de processos fundamentais é muitas vezes complicada. Neste contexto, simulações atomísticas frequentemente podem oferecer visões complementares que auxiliam nesta interpretação. Este projeto de pós-doutorado visa aplicar técnicas de simulação computacional tais como dinâmica molecular clássica e cálculos de estrutura eletrônica baseados na teoria do funcional da densidade para obter informações no nível atômico que possam contribuir para a avançar a compreensão das fases condensadas da água, enfatizando as formas líquida e gelo Ih. (AU)