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Extensões da Teoria de Poisson-Boltzmann para o estudo da capacitância diferencial de uma dupla camada elétrica

Processo: 17/21772-2
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Vigência (Início): 01 de agosto de 2018
Vigência (Término): 30 de abril de 2021
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
Pesquisador responsável:Sidney Jurado de Carvalho
Beneficiário:Guilherme Volpe Bossa
Instituição-sede: Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas (IBILCE). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de São José do Rio Preto. São José do Rio Preto , SP, Brasil
Assunto(s):Físico-química   Eletrostática   Capacitância elétrica   Íons

Resumo

A capacitância diferencial de uma dupla camada elétrica representa um tópico de grande interesse para o desenvolvimento de baterias mais eficientes e menos nocivas ao meio-ambiente. Além das interações eletrostáticas, há evidências teóricas e experimentais de que tal capacitância é também influenciada por um intrincado conjunto de efeitos íon-específicos e interações de hidratação mediadas pelo solvente. Isto posto, o presente projeto de pesquisa apresenta um modelo teórico que incorpora contribuições não-eletrostáticas à Teoria de Poisson-Boltzmann por meio de potenciais de Yukawa e termos entrópicos não-ideais. Mais precisamente, nos focamos em uma superfície plana carregada (eletrodo) exposta a uma solução eletrolítica de constante dielétrica uniforme. Para tal cenário, empregamos tanto a aproximação de campo-médio quanto simulações de Monte Carlo para analisar como a capacitância diferencial é afetada pela conjunta ação de interações eletrostática, de hidratação íon-específicas e por íons de tamanhos distintos. Investigamos também o papel desempenhado pela concentração iônica na transição "camel-shape to bell-shape" observada a baixas densidades de carga. (AU)

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Publicações científicas (12)
(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)
CAETANO, DANIEL L. Z.; CARVALHO, SIDNEY J. DE; V. BOSSA, GUILHERME; MAY, SYLVIO. Monte Carlo simulations and mean-field modeling of electric double layers at weakly and moderately charged spherical macroions. Physical Review E, v. 104, n. 3 SEP 23 2021. Citações Web of Science: 0.
BOSSA, GUILHERME VOLPE; MAY, SYLVIO. Debye-Huckel Free Energy of an Electric Double Layer with Discrete Charges Located at a Dielectric Interface. MEMBRANES, v. 11, n. 2 FEB 2021. Citações Web of Science: 0.
QUADRE, AMANDA B.; DE CARVALHO, SIDNEY J.; BOSSA, GUILHERME VOLPE. How charge regulation and ion-surface affinity affect the differential capacitance of an electrical double layer. Physical Chemistry Chemical Physics, v. 22, n. 32, p. 18229-18238, AUG 28 2020. Citações Web of Science: 0.
BOSSA, GUILHERME VOLPE; MAY, SYLVIO. Stability of ionic liquid modeled by composite Coulomb-Yukawa potentials. PHYSICAL REVIEW RESEARCH, v. 2, n. 3 AUG 18 2020. Citações Web of Science: 0.
DOWNING, RACHEL; BOSSA, GUILHERME VOLPE; MAY, SYLVIO. Saddle-curvature instability of lipid bilayer induced by amphipathic peptides: a molecular model. SOFT MATTER, v. 16, n. 21, p. 5032-5043, JUN 7 2020. Citações Web of Science: 1.
SPAIGHT, JOHN; DOWNING, RACHEL; MAY, SYLVIO; DE CARVALHO, SIDNEY J.; BOSSA, GUILHERME VOLPE. Modeling hydration-mediated ion-ion interactions in electrolytes through oscillating Yukawa potentials. Physical Review E, v. 101, n. 5 MAY 8 2020. Citações Web of Science: 0.
BOSSA, V, GUILHERME; CAETANO, DANIEL L. Z.; DE CARVALHO, SIDNEY J.; MAY, SYLVIO. Differential capacitance of an electrical double layer with asymmetric ion sizes in the presence of hydration interactions. Electrochimica Acta, v. 321, OCT 20 2019. Citações Web of Science: 0.
BOSSA, GUILHERME VOLPE; GUNDERSON, SEAN; DOWNING, RACHEL; MAY, SYLVIO. Role of Transmembrane Proteins for Phase Separation and Domain Registration in Asymmetric Lipid Bilayers. BIOMOLECULES, v. 9, n. 8 AUG 2019. Citações Web of Science: 0.
BOSSA, GUILHERME VOLPE; DOWNING, RACHEL; ABRAMS, JACOB; BERNTSON, BJORN K.; MAY, SYLVIO. Differential Capacitance of Electrolytes at Weakly Curved Electrodes. Journal of Physical Chemistry C, v. 123, n. 2, p. 1127-1135, JAN 17 2019. Citações Web of Science: 2.
DOWNING, RACHEL; BOSSA, GUILHERME VOLPE; MAY, SYLVIO. The Role of Ion-Ion Correlations for the Differential Capacitance of Ionic Liquids. Journal of Physical Chemistry C, v. 122, n. 50, p. 28537-28544, DEC 20 2018. Citações Web of Science: 3.
DOWNING, RACHEL; BERNTSON, BJORN K.; BOSSA, GUILHERME V.; MAY, SYLVIO. Differential capacitance of ionic liquids according to lattice-gas mean-field model with nearest-neighbor interactions. Journal of Chemical Physics, v. 149, n. 20 NOV 28 2018. Citações Web of Science: 6.
BOSSA, V, GUILHERME; CAETANO, DANIEL L. Z.; DE CARVALHO, SIDNEY J.; BOHINC, KLEMEN; MAY, SYLVIO. Modeling the camel-to-bell shape transition of the differential capacitance using mean-field theory and Monte Carlo simulations. EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL E, v. 41, n. 9 SEP 27 2018. Citações Web of Science: 4.

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