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Dinâmica molecular de não-equilíbrio de líquidos iônicos

Processo: 17/12063-8
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Vigência (Início): 01 de abril de 2018
Vigência (Término): 01 de outubro de 2021
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
Pesquisador responsável:Mauro Carlos Costa Ribeiro
Beneficiário:Kalil Bernardino
Instituição-sede: Instituto de Química (IQ). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
Vinculado ao auxílio:12/13119-3 - Espectroscopia vibracional em fases condensadas, AP.TEM
Bolsa(s) vinculada(s):19/04785-9 - Estudo por dinâmica molecular do efeito da flexibilidade sobre o ponto de fusão de líquidos iônicos, BE.EP.PD
Assunto(s):Química computacional   Reologia   Líquidos iônicos   Viscosidade   Simulação por computador

Resumo

Vários sais com baixo ponto de fusão, os chamados líquidos iônicos, são líquidos viscosos que apresentam diagramas de fases complexos com possibilidade de transição vítrea ou cristalização dependendo do histórico de mudança das variáveis temperatura e pressão. Termodinâmica, estrutura e dinâmica de líquidos iônicos têm sido estudadas no Laboratório de Espectroscopia Molecular do Instituto de Química da USP, LEM/IQ-USP, em abordagens experimentais por calorimetria, espectroscopia Raman e difração de raios-X, e teórica por simulações de dinâmica molecular de equilíbrio. No presente projeto, pretendemos ampliar os estudos computacionais com simulações pelo método de dinâmica molecular de não-equilíbrio (NEMD, non-equilibrium molecular dynamics). Uma das motivações para simulações NEMD é que líquidos iônicos podem formar mesofases cuja natureza, sob o ponto de vista da estrutura e dinâmica microscópica, ainda é pouco compreendida. As simulações NEMD dos sistemas submetidos a diferentes velocidades de cisalhamento permitirão a interpretação ao nível molecular da reologia dos líquidos iônicos. Além disso, uma aplicação bem conhecida para os líquidos iônicos é o uso como lubrificante, sendo que no contexto da tribologia é fundamental o entendimento da estrutura e dinâmica do fluido em diferentes condições, tal como diferente pressão aplicada entre as superfícies em movimento relativo. Pretendemos com as simulações NEMD calcular viscosidade de líquidos iônicos em diferentes condições de fluxo e pressão, a fim de relacionar a viscosidade aparente com as mudanças estruturais decorrentes da condição de não-equilíbrio, além de permitirem calcular diretamente a função de correlação no tempo de relaxação estrutural para os líquidos iônicos em condição de não-equilíbrio. Modelos normalmente usados em simulações de líquidos iônicos, i.e. energia potencial aditiva em pares, geralmente resultam em viscosidade elevada, coeficiente de difusão e condutividade iônica baixas, em comparação com dados experimentais. Então, neste projeto pretendemos também realizar simulações NEMD com modelos polarizáveis a fim de avaliar o efeito da polarização sobre as propriedades viscoelásticas dos líquidos iônicos.

Matéria(s) publicada(s) em Outras Mídias (13 total):
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Folha.com: Vírus complexo: partículas sintéticas ajudam a entender o Sars-CoV-2 (09/Abr/2020)
A Tribuna Piracicabana: Estudo desvenda formação de estruturas complexas como as dos coronavírus (17/Abr/2020)
Nossa São Carlos: Estudo desvenda formação de estruturas complexas como as dos Coronavírus (13/Abr/2020)
Jornal Dia Dia: Estudo desvenda formação de estruturas complexas como as dos Coronavírus (11/Abr/2020)
São Carlos Agora: Estudo desvenda formação de estruturas complexas como as dos Coronavírus (10/Abr/2020)
7thSpace: World's most complex microparticle: A synthetic that outdoes nature's intricacy (10/Abr/2020)
Brasil CT&I: Estudo desvenda formação de estruturas complexas como as dos Coronavírus (10/Abr/2020)
UFSCar -Universidade Federal de São Carlos: Estudo desvenda formação de estruturas complexas como as dos Coronavírus (09/Abr/2020)
Health Medicine Network (EUA): World’s most complex microparticle: A synthetic that outdoes nature’s intricacy (09/Abr/2020)
Futurity (EUA): Synthetic microparticle is the world’s most complex (09/Abr/2020)
Scienmag Science Magazine (Reino Unido): World’s most complex microparticle: A synthetic that outdoes nature’s intricacy (09/Abr/2020)
Central das Notícias: Vírus complexo: partículas sintéticas ajudam a entender o Sars-CoV (09/Abr/2020)
University of Michigan (EUA): World’s most complex microparticle: A synthetic that outdoes nature’s intricacy (09/Abr/2020)

Publicações científicas (6)
(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; ZHANG, YONG; RIBEIRO, MAURO C. C.; MAGINN, EDWARD J. Effect of alkyl-group flexibility on the melting point of imidazolium-based ionic liquids. Journal of Chemical Physics, v. 153, n. 4 JUL 28 2020. Citações Web of Science: 0.
JIANG, WENFENG; QU, ZHI-BEI; KUMAR, PRASHANT; VECCHIO, DREW; WANG, YUEFEI; MA, YU; BAHNG, JOONG HWAN; BERNARDINO, KALIL; GOMES, WEVERSON R.; COLOMBARI, FELIPPE M.; LOZADA-BLANCO, ASDRUBAL; VEKSLER, MICHAEL; MARINO, EMANUELE; SIMON, ALEX; MURRAY, CHRISTOPHER; MUNIZ, SERGIO RICARDO; DE MOURA, ANDR F.; KOTOV, NICHOLAS A. Emergence of complexity inhierarchically organized chiral particles. Science, v. 368, n. 6491, SI, p. 642+, MAY 8 2020. Citações Web of Science: 0.
BERNARDINO, KALIL; GOLOVIZNINA, KATERYNA; GOMES, MARGARIDA COSTA; PADUA, AGILIO A. H.; RIBEIRO, MAURO C. C. Ion pair free energy surface as a probe of ionic liquid structure. Journal of Chemical Physics, v. 152, n. 1 JAN 7 2020. Citações Web of Science: 0.
BERNARDINO, KALIL; LIMA, THAMIRES A.; RIBEIRO, MAURO C. C. Low-Temperature Phase Transitions of the Ionic Liquid 1-Ethyl-3-methylimidazolium Dicyanamide. Journal of Physical Chemistry B, v. 123, n. 44, p. 9418-9427, NOV 7 2019. Citações Web of Science: 0.
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.

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