Estudo computacional das interações de moléculas de surfactante com nanoestruturas de ouro

• Processo: 21/03516-4
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de junho de 2021
• Data de Término da vigência: 01 de abril de 2023
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: André Farias de Moura
• Beneficiário: Davi Augusto Mattoso
• Instituição Sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 13/07296-2 - CDMF - Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais, AP.CEPID
• Bolsa(s) vinculada(s): 21/11813-9 - Caracterização computacional de estruturas de surfactantes em superfícies de ouro por teoria de grafos, BE.EP.IC
• Assunto(s): Química computacional Materiais nanoestruturados Materiais funcionais Adsorção (química) Aprendizado computacional Simulação por computador Simulação de dinâmica molecular
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Dinâmica Molecular | Interação ouro - surfactante | materiais funcionais | Química Computacional | Simulação Computacional | Termodinâmica de superfícies | Química Computacional

Resumo

O presente projeto de pesquisa descreve a investigação computacional das interações de um surfactante catiônico (CTAB) com superfícies de ouro. Trata-se de um surfactante muito utilizado nos processos de síntese, estabilização e modificação pós-sintética de nanoestruturas de ouro e de outros metais, mas cujos mecanismos de ação em escala molecular não são ainda plenamente estabelecidos. O projeto visa realizar simulações de dinâmica molecular de diferentes estruturas coloidais do surfactante interagindo com as principais faces cristalinas do ouro, com modelos detalhados e realistas. Entretanto, os campos de força disponíveis para descrever as interações do ouro com moléculas adsorvidas não foram desenvolvidos para reproduzir a energia livre de adsorção, sendo necessário que primeiro se faça uma validação das energias livres de adsorção das moléculas de interesse nas superfícies de ouro. Tal validação será feita pela comparação dos valores de energia livre obtidos com o campo de força e os valores obtidos com potencial quântico. Vencida a etapa de validação dos potenciais, as simulações de dinâmica molecular serão realizadas para sistemas modelo realistas de estruturas coloidais de CTAB (micelas, monocamadas e bicamadas) e diferentes nanopartícula de ouro. A proposta prevê ainda a realização de uma visita científica à University of Michigan, conforme projeto específico em anexo, sendo o foco do estágio no grupo do Professor Nicholas Kotov a aplicação de metodologias de aprendizagem de máquina e de inteligência artificial para obtenção de grafos capazes de descrever os padrões de complexidade dessas estruturas interfaciais.