Termodinâmica de agregação de nanoestruturas em solventes neotéricos por simulações de dinâmica molecular

• Processo: 23/09350-6
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Vigência: 01 de novembro de 2023 - 31 de outubro de 2025
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: Kalil Bernardino
• Beneficiário: Kalil Bernardino
• Instituição Sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
• Assunto(s): Líquidos iônicos Nanopartículas Simulação por computador Solventes eutéticos profundos Química computacional
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: dispersões coloidais | líquidos iônicos | Nanopartículas | Simulação Computacional | Solventes eutéticos profundos | Termodinâmica de agregação | Química Computacional

Resumo

São chamados de solventes neotéricos classes de líquidos que foram ou descobertas ou que começaram a despertar o interesse como solvente nas últimas décadas e que apresentam propriedades físicas distintas dos solventes usuais. São considerados solventes neotéricos fluidos supercríticos, líquidos iônicos e solventes eutéticos profundos. O presente projeto focará nos dois últimos. Líquidos iônicos são sais com ponto de fusão inferior a 100pC, sendo que muitos são líquidos em temperatura ambiente. Já os solventes eutéticos profundos são misturas binárias caracterizadas por um abaixamento acentuado da temperatura de fusão em comparação com os compostos puros, sendo normalmente produzidos pela mistura de um composto molecular prótico com um composto iônico onde pelo menos um dos íons pode realizar ligações de hidrogênio. Tanto os líquidos iônicos quanto os solventes eutéticos profundos apresentam propriedades úteis para operações de síntese e extração como pressão de vapor essencialmente nula, alta estabilidade térmica e possibilidade de apresentarem segregação entre domínios polares e apolares, o que os permite solvatar tanto compostos orgânicos quanto inorgânicos. Essa segregação em domínios permite também que tais solventes estabilizem dispersões de nanopartículas sem a necessidade de outros aditivos além de poder ser usada como molde para a síntese de nanomateriais. Além da segregação em domínios, a presença de diferentes espécies capazes de realizar ligações de hidrogênio e a elevada concentração de íons alteram as forças motrizes envolvidas em processos de adsorção e de auto-agregação em relação aos casos mais bem conhecidos em solução aquosa. Dessa forma, o conhecimento de como a estrutura e as interações em líquidos iônicos e solventes eutéticos profundos afetam a cinética e a termodinâmica de processos de auto-agregação é de interesse prático e teórico a fim de permitir sínteses controladas de nanomateriais nesses solventes e de entender como os mesmos interagem com materiais biológicos. Para isso, propomos a realização de simulações de dinâmica molecular para caracterizar a agregação de nanoestruturas em líquidos iônicos e em solventes eutéticos profundos e comparar com processos similares em meio aquoso. Tal caracterização demanda sistemas modelos contendo da ordem de 10t a 10u moléculas e amostragens da ordem de centenas de nanossegundos, sendo viáveis apenas mediante simulações com potenciais clássicos. Ainda assim, necessitamos de elevada potencia computacional para a realização tanto das simulações quanto para a análise dos resultados. Visando essa necessidade e o estabelecimento do grupo de pesquisa que estamos formando na UFSCar, solicito nesse projeto a compra de nós de CPU para a realização das simulações em adição aos recursos que disponho em projeto vigente no supercomputador SDumont além da compra de desktops para preparação de cálculos e realização de análises. (AU)