Teoria do funcional da densidade aplicada a dinâmica vibracional de cristais de sistemas iônicos.

• Processo: 19/00207-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de setembro de 2019
• Data de Término da vigência: 28 de fevereiro de 2022
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: Mauro Carlos Costa Ribeiro
• Beneficiário: Vitor Hugo Paschoal
• Instituição Sede: Instituto de Química (IQ). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 16/21070-5 - Espectroscopia vibracional com resolução espacial, AP.TEM
• Assunto(s): Espectroscopia molecular Líquidos iônicos Teoria do funcional da densidade Estrutura cristalina
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Dft | espectro vibracional | Estrutura Cristalina | líquidos iônicos | espectroscopia molecular

Resumo

Sais com ponto de fusão baixo, os chamados líquidos iônicos, apresentam diagramas de fases complexos com possiblidade 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 teóricas por cálculos de Química Quântica e por simulação do líquido pelo método de dinâmica molecular clássica. Os cálculos quânticos nos têm permitido atribuir os espectros vibracionais na região de frequências altas devido aos modos intramoleculares. No presente projeto, pretendemos ampliar os estudos computacionais com simulações ab initio usando a teoria do funcional da densidade (DFT) para o cálculo das vibrações de rede dos cristais de líquidos iônicos. Uma das motivações para as simulações DFT é que cristais de líquidos iônicos normalmente apresentam polimorfismo, sendo que os espectros vibracionais mostram que as diferentes fases cristalinas são caracterizadas por diferentes conformações dos cátions e/ou ânions. Enquanto que o cálculo quântico das frequências vibracionais de um íon isolado é suficiente para relacionar os modos vibracionais intramoleculares com as conformações dos íons, os cálculos DFT do estado sólido nos permitirá ultrapassar uma limitação dos trabalhos anteriores desenvolvidos no nosso grupo, a saber, a atribuição dos modos de rede na região de frequências baixas dos espectros Raman. As simulações de dinâmica molecular ab initio também contribuirão para a compreensão em nível molecular das transições sólido-sólido, condução protônica em cristais com ligações de hidrogênio e do estágio inicial do mecanismo de fusão dos líquidos iônicos. Polimorfismo em função da pressão, conforme estudamos em nosso grupo usando cela de diamantes para espectroscopia em alta pressão, i.e. na faixa de GPa, será enfatizado no presente projeto uma vez que cálculo DFT de estado sólido é particularmente apropriado para interpretação dos espectros ou mesmo previsão de estruturas cristalinas em alta pressão.

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)

DE SOUZA, ICARO F. T.; PASCHOAL, VITOR H.; BERNARDINO, KALIL; LIMA, THAMIRES A.; DAEMEN, LUKE L.; Y., Z.; RIBEIRO, MAURO C. C.. Vibrational spectroscopy and molecular dynamics simulation of choline oxyanions salts. JOURNAL OF MOLECULAR LIQUIDS, v. 340, OCT 15 2021. (16/21070-5, 19/00207-0, 17/12063-8)

DA SILVA, ARUA CLAYTON; PASCHOAL, VITOR HUGO; RIBEIRO, MAURO CARLOS COSTA; DE TORRESI, SUSANA INES CORDOBA. Electrical/Spectroscopic Stability of Conducting and Biodegradable Graft-Copolymer. MACROMOLECULAR CHEMISTRY AND PHYSICS, v. 223, n. 19, p. 12-pg., 2022-08-15. (19/00207-0, 14/09353-6, 17/00705-5, 18/13492-2, 16/21070-5, 15/26308-7)

PASCHOAL, VITOR H.; RIBEIRO, MAURO C. C.. Pseudo-Optical Modes in Room-Temperature Ionic Liquids. Journal of Physical Chemistry B, v. 124, n. 13, p. 2661-2667, APR 2 2020. (16/21070-5, 15/07516-8, 19/00207-0)

PASCHOAL, VITOR H.; RIBEIRO, MAURO C. C.. Structure and dynamics of aromatic and alkyl substituted Imidazolium-based ionic liquids. JOURNAL OF MOLECULAR LIQUIDS, v. 340, OCT 15 2021. (19/00207-0, 16/21070-5)

LIMA, THAMIRES A.; PASCHOAL, VITOR H.; FREITAS, RAFAEL S.; FARIA, LUIZ F. O.; LI, ZHIXIA; TYAGI, MADHUSUDAN; RIBEIRO, MAURO C. C.. An inelastic neutron scattering, Raman, far-infrared, and molecular dynamics study of the intermolecular dynamics of two ionic liquids. Physical Chemistry Chemical Physics, v. 22, n. 16, p. 9074-9085, APR 28 2020. (15/05803-0, 15/16191-5, 19/00207-0, 16/24241-5, 16/21070-5, 14/15049-8)

PASCHOAL, VITOR HUGO; RIBEIRO, MAURO C. C.. DFT and ab initio molecular dynamics simulation study of the infrared spectrum of the protic ionic liquid 2-hydroxyethylammonium formate. Physical Chemistry Chemical Physics, v. N/A, p. 11-pg., 2023-09-13. (16/21070-5, 19/00207-0)

PASCHOAL, VITOR HUGO; RIBEIRO, MAURO C. C.. DFT and ab initio molecular dynamics simulation study of the infrared spectrum of the protic ionic liquid 2-hydroxyethylammonium formate. Physical Chemistry Chemical Physics, v. 25, n. 39, p. 11-pg., 2023-10-11. (16/21070-5, 19/00207-0)