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Estudo computacional da termodinâmica de associação de sistemas auto-organizados

Processo: 12/15147-4
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Regular
Vigência: 01 de junho de 2013 - 31 de maio de 2015
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
Pesquisador responsável:André Farias de Moura
Beneficiário:André Farias de Moura
Instituição-sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
Assunto(s):Simulação por computador  Simulação de dinâmica molecular  Termodinâmica 

Resumo

O presente projeto de pesquisa descreve o estudo teórico computacional dos potenciais termodinâmicos responsáveis pela formação espontânea de estruturas autoassociadas e auto-organizadas em solução aquosa. A proposta prevê a realização de simulações de dinâmica molecular para o estudo de um sistema prototípico de micelas de moléculas anfifílicas. Sistemas como este apresentam tempos de relaxação proibitivamente longos, de modo que a associação espontânea não pode em geral ser observada no curso de uma simulação computacional típica de dinâmica molecular quando se utilizam potenciais realistas, pois a superfície de potencial se torna complexa demais para ser amostrada na duração total atingida na integração das equações de movimento. Esta dificuldade é particularmente real para o cálculo de propriedades entrópicas, visto que a entropia não pode ser obtida como uma média de ensemble, sendo necessário, em princípio, que se conheçam todos os estados acessíveis ao sistema em seu espaço de fase. Assim, nossa proposta de investigação foca na utilização técnicas alternativas para se estudar os potenciais termodinâmicos, inclusive os entrópicos, ao longo de coordenadas de reação que descreve a associação/dissociação de moléculas de surfactante em micelas. Especificamente, serão realizadas simulações de dinâmica molecular com potencial de umbrella sampling para mapear o potencial de força média ao se remover uma molécula dos agregados estudados. O potencial de força média descreve a variação de energia de Gibbs ao longo da coordenada de reação, podendo ser separado em suas componentes entálpica e entrópica. Também é possível se separar as contribuições da cabeça e da cauda apolar, avaliando-se de maneira quantitativa e inédita o efeito de cada porção da molécula sobre a termodinâmica do processo. (AU)

Matéria(s) publicada(s) na Agência FAPESP sobre o auxílio:
11ª Semana da Química da UFSCar 

Publicações científicas (11)
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
BERNARDINO, KALIL; SWIERGIEL, JOLANTA; JADZYN, JAN; BOUTEILLER, LAURENT; DE MOURA, ANDRE FARIAS. Bulkiness as a design element to increase the rigidity and macrodipole of supramolecular polymers. JOURNAL OF MOLECULAR LIQUIDS, v. 286, JUL 15 2019. Citações Web of Science: 0.
BERNARDINO, KALIL; DE MOURA, ANDRE FARIAS. Electrostatic potential and counterion partition between flat and spherical interfaces. Journal of Chemical Physics, v. 150, n. 7 FEB 21 2019. Citações Web of Science: 0.
COLOMBARI, FELIPPE M.; DE MOURA, ANDRE F.; FREITAS, LUIZ CARLOS G. Chiral recognition of liquid phase dimers from gamma-valerolactone racemic mixture. Journal of Molecular Modeling, v. 24, n. 8 AUG 2018. Citações Web of Science: 0.
SUN, MAOZHONG; XU, LIGUANG; QU, AIHUA; ZHAO, PENG; HAO, TIANTIAN; MA, WEI; HAO, CHANGLONG; WEN, XIAODONG; COLOMBARI, FELIPPE M.; DE MOURA, ANDRE F.; KOTOV, NICHOLAS A.; XU, CHUANLAI; KUANG, HUA. Site-selective photoinduced cleavage and profiling of DNA by chiral semiconductor nanoparticles. NATURE CHEMISTRY, v. 10, n. 8, p. 821-830, AUG 2018. Citações Web of Science: 23.
ALVARENGA, BRUNO GIORDANO; BERNARDINO, KALIL; DE MOURA, ANDRE FARIAS; SABADINI, EDVALDO. Two different pathways for assembling bis-urea in benzene and toluene. Journal of Molecular Modeling, v. 24, n. 7 JUL 2018. Citações Web of Science: 0.
YEOM, JIHYEON; SANTOS, UALLISSON S.; CHEKINI, MAHSHID; CHA, MINJEONG; DE MOURA, ANDRE F.; KOTOV, NICHOLAS A. Chiromagnetic nanoparticles and gels. Science, v. 359, n. 6373, p. 309+, JAN 19 2018. Citações Web of Science: 24.
BERNARDINO, K.; PINTO, M. E. F.; BOLZANI, V. S.; DE MOURA, A. F.; BATISTA JUNIOR, J. M. Pinpointing disulfide connectivities in cysteine-rich proteins. CHEMICAL COMMUNICATIONS, v. 53, n. 53, p. 7337-7340, JUL 7 2017. Citações Web of Science: 1.
MA, WEI; XU, LIGUANG; DE MOURA, ANDRE F.; WU, XIAOLING; KUANG, HUA; XU, CHUANLAI; KOTOV, NICHOLAS A. Chiral Inorganic Nanostructures. CHEMICAL REVIEWS, v. 117, n. 12, p. 8041-8093, JUN 28 2017. Citações Web of Science: 137.
BERNARDINO, KALIL; DE MOURA, ANDRE F. Surface Electrostatic Potential and Water Orientation in the presence of Sodium Octanoate Dilute Monolayers Studied by Means of Molecular Dynamics Simulations. Langmuir, v. 31, n. 40, p. 10995-11004, OCT 13 2015. Citações Web of Science: 5.
DE MOURA, ANDRE F.; BERNARDINO, KALIL; DALMASCHIO, CLEOCIR J.; LEITE, EDSON R.; KOTOV, NICHOLAS A. Thermodynamic insights into the self-assembly of capped nanoparticles using molecular dynamic simulations. Physical Chemistry Chemical Physics, v. 17, n. 5, p. 3820-3831, 2015. Citações Web of Science: 8.
BERNARDINO, KALIL; DE MOURA, ANDRE F. Aggregation Thermodynamics of Sodium Octanoate Micelles Studied by Means of Molecular Dynamics Simulations. Journal of Physical Chemistry B, v. 117, n. 24, p. 7324-7334, JUN 20 2013. Citações Web of Science: 14.

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