Modelagem molecular de compostos biogênicos voláteis abundantes na atmosfera identificados sobre a Floresta Amazônica

• Processo: 22/01284-1
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
• Data de Início da vigência: 01 de julho de 2022
• Data de Término da vigência: 28 de fevereiro de 2027
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física Atômica e Molecular
• Pesquisador responsável: Kaline Rabelo Coutinho
• Beneficiário: Emanuel Fernandes Dias Mancio
• Instituição Sede: Instituto de Física (IF). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Bolsa(s) vinculada(s): 25/15166-9 - Modelagem com Dinâmica Molecular Reativa com Aprendizado de Máquina de Aerossóis da Floresta Amazônica, BE.EP.DD
• Assunto(s): Modelagem molecular Cálculo quântico Simulação por computador Nanopartículas biogênicas Soluções aquosas Poluentes Propriedades eletrônicas Termodinâmica Aerossóis Nuvens Amazônia
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Aerossóis | Agregados moleculares | Dinâmica Molecular | Estrutura eletrônica | Floresta Amazônica | Química Quântica | Modelagem Molecular

Resumo

Nas últimas décadas a região Amazônica tem sofrido significativa mudança na dinâmica do uso e ocupação do solo. Essas mudanças têm contribuído significativamente para o aumento na concentração de partículas de aerossóis e gases de "efeito estufa" na atmosfera. Embora existam grandes avanços das pesquisas na área ambiental, principalmente em mudanças climáticas, o papel das partículas biogênicas de aerossol na atmosfera é um tema atual e bastante carente de investigações científicas. As partículas de aerossóis têm um papel fundamental no ciclo hidrológico, uma vez que elas são conhecidas como precursoras dos Núcleos de Condensação de Nuvens (NCN), os quais participam juntamente com o vapor de água para formar as gotículas de nuvens. Mais de 60% das partículas de aerossóis emitidas pela floresta Amazônica são capazes de atuar como NCN. Em função da heterogeneidade das partículas de aerossóis e o aumento de emissões de poluentes na atmosfera na região Amazônica é evidenciada a necessidade de estudos sobre o efeito dos aerossóis nos fenômenos climáticos, assim como o efeito dos poluentes nas partículas biogênicas naturais, de modo a obter informações relacionadas às características dessas partículas em ambiente aquoso na presença de poluentes, como também investigar como os poluentes afetam as interações dessas partículas com a água. Esses estudos são importantes porque essas partículas poluentes afetam as propriedades físico-químicas das gotas, principalmente as propriedades de superfície, alterando o ciclo de vidas das nuvens. Neste projeto vamos realizar estudo teórico de modelagem molecular, por meio de cálculos quânticos e simulações computacionais clássicas, de moléculas biogênicas naturais em solução aquosa com poluentes. Com essas moléculas biogênicas na presença de poluentes, vamos primeiramente fazer o estudo em solução aquosa das propriedades eletrônicas e das interações dessas moléculas com o meio em condições termodinâmicas análogas às de gotas de nuvens. Em seguida, serão investigadas as mesmas propriedades dessas moléculas em condições que imitam a superfície de uma gota, de modo a realizar a comparação das propriedades do seio da solução (bulk) e de superfície. Além disso, vamos realizar o estudo do efeito dos poluentes nas interações intermoleculares soluto-solvente, de modo a investigar as alterações causadas pelos poluentes nessas interações, a fim de identificar o efeito direto das moléculas de poluente na formação e precipitação das gotas. (AU)