Estudo teórico da cinética complexa de processos catalíticos

• Processo: 19/23205-3
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de março de 2020
• Data de Término da vigência: 31 de julho de 2024
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: Alejandro López Castillo
• Beneficiário: Leonardo Silva Dias
• Instituição Sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 18/01258-5 - Novos processos catalíticos e fotocatalíticos para a conversão direta de metano e CO2 em produtos, AP.TEM
• Auxílio(s) vinculado(s): 24/06389-1 - Método Estocástico: Aplicações em Cinética Química, PUB.LVR.BR
• Bolsa(s) vinculada(s): 22/00257-0 - Estudo dos efeitos do crescimento na emergência de padrões de Turing, BE.EP.DR
• Assunto(s): Sistemas dinâmicos Equações diferenciais Catálise Reações químicas
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: catálise | Cinética química não linear | Equacões Diferenciais | Estruturas dissipativas | Termodinâmica de não equilíbrio | Sistemas dinâmicos químicos

Resumo

A presença de flutuações termodinâmicas em sistemas químicos afastados do equilíbrio pode provocara emergência espontânea de estados dinâmicos organizados, nomeados por Ilya Prigogine de estruturas dissipativas. Estas estruturas são frequentemente observadas em sistemas que apresentam fluxo contínuo de energia e matéria, i.e. sistemas abertos, e mecanismos reacionais complexos. Reações catalisadas heterogeneamente e processos bioquímicos, e.g. morfogênese, são exemplos de sistemas que geralmente exibem comportamento espaço-temporal auto-organizado em situações de não equilíbrio, e devido a isso a investigação teórico-experimental de tais eventos pode se tornar uma tarefa complicada. Em contra partida, os anseios da indústria química e farmacêutica vem impulsionando o desenvolvimento de diversos estudos sobre esses temas com a finalidade de se compreender em pro-fundidade cada processo e propor aplicações. Nesta perspectiva, o presente projeto busca desenvolver estudos teóricos de sistemas químicos complexos, apoiado na teoria de sistemas dinâmicos, afim de obter informações sobre o mecanismo reacional de reações químicas catalisadas heterogeneamente, em colaboração com o grupo experimental parceiro, e também esclarecer os efeitos de perturbações físico-químicas na emergência de padrões espaciais em sistemas biológicos, através de um modelo mecânico-químico não isotérmico. A similaridade matemática, i.e. sistemas de EDOs e/ou EDPs com termos não lineares, dos modelos considerados possibilita o emprego das mesmas metodologias no desenvolvimento e análise dos resultados, de modo que, métodos numéricos de integração serão empregados para descrição espaço-temporal das soluções, assim como, ferramentas matemáticas associadas a teoria de sistemas dinâmicos serão utilizadas para caracterização dos estados dinâmicos dos sistemas. (AU)

Publicações científicas

(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)

SILVA-DIAS, LEONARDO. Basic concepts of self-organized phenomena in chemical systems. Química Nova, v. 44, n. 5, p. 646-654, 2021. (19/12501-0, 19/23205-3)

SILVA-DIAS, LEONARDO; LOPEZ-CASTILLO, ALEJANDRO. Turing patterns modulation by chemical gradient in isothermal and non-isothermal conditions. Physical Chemistry Chemical Physics, v. 22, n. 14, p. 7507-7515, APR 14 2020. (19/23205-3, 19/12501-0)

SILVA-DIAS, LEONARDO; LOPEZ-CASTILLO, ALEJANDRO. Morphogenesis in Synthetic Chemical Cells. Journal of Physical Chemistry Letters, v. 13, n. 1, p. 6-pg., 2022-01-06. (19/12501-0, 19/23205-3)