Simulando Transporte eletrônico usando métodos QM/MM e Monte Carlo adaptativo: aplicações a Chips de DNA

• Processo: 15/26862-4
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Pesquisa
• Vigência (Início): 01 de setembro de 2016
• Vigência (Término): 31 de julho de 2017
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
• Pesquisador responsável: Alexandre Reily Rocha
• Beneficiário: Alexandre Reily Rocha
• Pesquisador Anfitrião: Heather J. Kulik
• Instituição Sede: Instituto de Física Teórica (IFT). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de São Paulo. São Paulo , SP, Brasil
• Local de pesquisa: Massachusetts Institute of Technology (MIT), Estados Unidos
• Assunto(s): Teoria do funcional da densidade QM Método de Monte Carlo Estrutura eletrônica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: DNA chips | Funções de Green fora do equilíbrio | Mm | Monte Carlo | Qm | teoria do funcional da densidade | Estrutura eletrônica

Resumo

Nossa busca constante por miniaturização de dispositivos eletrônicos, trás a perspective de novas tecnologias ao mesmo tempo que suscita uma série de questões do ponto de vista da ciência básica. Na escala nanoscópica estes sistemas se comportam de maneira fundamentalmente diferente e exigem um melhor conhecimento do ponto de vista experimental quanto teórico. O objetivo deste projeto é estudar por meio de simulações computacionais as propriedades eletrônicas de sistemas nanoscópicos baseados em grafeno com aplicações em biotecnologia. Em particular nós planejamos desenhar e simular um chip de DNA baseado apenas em propriedades eletrônicas.A fim de realizar isto uma metodologia que combina dinâmica molecular clássica e teoria do funcional da densidade será utilizado (no que se convém chamar de QM/MM). Desta maneira será possível obter a estrutura eletrônica de grafeno e de parte da biomolécula - a região ativa - usando m\'etodos quanto-mecânicos que também irão permitir a inclusão dos efeitos de contra-íons e da água por meio de um potencial clássico. Também iremos atacar o problema de difusão da água quântica em um meio clássico na primeira camada de solvatação desenvolvendo um método adaptativo de Monte Carlo combinado ao QM/MM. A partir daí simularemos o dispositivo (as propriedade de transporte) por meio da teoria de funções de Green fora do equilíbrio.

Publicações científicas

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(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)

FERREIRA, M. S.; ROCHA, C. G.; LAWLOR, J. A.; VENEZUELA, P.; AMORIM, R. G.; ROCHA, A. R.. Commensurability effect on the electronic structure of carbon nanostructures: Impact on supercell calculations in nanotubes. EPL, v. 117, n. 2, JAN 2017. (15/26862-4, 11/11973-4)

GARCIA-BASABE, YUNIER; ROCHA, ALEXANDRE R.; VICENTIN, FLAVIO C.; VILLEGAS, CESAR E. P.; NASCIMENTO, REGIANE; ROMANI, ERIC C.; DE OLIVEIRA, EMERSON C.; FECHINE, GUILHERMINO J. M.; LI, SHISHENG; EDA, GOKI; et al. Ultrafast charge transfer dynamics pathways in two-dimensional MoS2-graphene heterostructures: a core-hole clock approach. Physical Chemistry Chemical Physics, v. 19, n. 44, p. 29954-29962, NOV 28 2017. (12/24227-1, 15/26862-4, 12/50259-8, 11/11973-4)

DE SOUZA, FABIO A. L.; AMORIM, RODRIGO G.; PRASONGKIT, JARIYANEE; SCOPEL, WANDERLA L.; SCHEICHER, RALPH H.; ROCHA, ALEXANDRE R.. Topological line defects in graphene for applications in gas sensing. Carbon, v. 129, p. 803-808, APR 2018. (16/01343-7, 15/26862-4)

ROCHA, C. G.; ROCHA, A. R.; VENEZUELA, P.; GARCIA, J. H.; FERREIRA, M. S.. Finite-size correction scheme for supercell calculations in Dirac-point two-dimensional materials. SCIENTIFIC REPORTS, v. 8, JUN 19 2018. (16/01343-7, 15/26862-4)