Modelagem molecular de reações de transferência eletrônica em monocamadas automontadas

• Processo: 22/09816-2
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 28 de fevereiro de 2023
• Data de Término da vigência: 27 de fevereiro de 2024
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Química Analítica
• Pesquisador responsável: Paulo Roberto Bueno
• Beneficiário: Gabriela Dias da Silva
• Supervisor: José Miguel Alonso Pruneda
• Instituição Sede: Instituto de Química (IQ). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Araraquara. Araraquara , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: Catalan Institute of Nanoscience and Nanotechnology (ICN2), Espanha
• Vinculado à bolsa: 21/07936-8 - Eletrônica e eletroquímica em escala nanométrica: fundamentos e aplicações, BP.PD
• Assunto(s): Espectroscopia de impedância Modelagem molecular Nanoeletrônica Eletroquímica Eletroanalítica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Impedance spectroscopy | molecular electrochemistry | molecular electronics | Molecular Modeling | nanoelectronics | Eletroquímica e Eletroanalítica

Resumo

A transferência eletrônica (TE) é essencial para diversos processos na natureza, como por exemplo, a respiração de organismos vivos. A compreensão dos fenômenos de TE permite o desenvolvimento e otimização de diversos dispositivos eletroquímicos e biosensores. Miniaturizar esses dispositivos eletroquímicos leva a novas aplicações. No entanto, essa miniaturização traz consigo o desafio da interpretação de fenômenos eletroquímicos em nanoescala, incluindo o controle de processos quânticos à temperatura ambiente. Atualmente, existe um vasto número de modelos computacionais (quânticos e clássicos) para estudar sistemas redox suportados em uma superfície condutora, como é o exemplo das monocamadas automontadas (MA) contendo sítios redox. A literatura consultada sugere que mecanismos de TE são governados pela taxa de reação da eletrodinâmica quântica que depende da estrutura eletrônica do sistema. Embora muito progresso tenha sido realizado na compreensão do fenômeno quântico eletroquímico, o entendimento de como as propriedades elétricas e químicas influenciam a taxa de transferência eletrônica (TTE) em nanoescala carece de futuras investigações. Definir uma forma de modelar e compreender esses mecanismos usando métodos computacionais é essencial para essa compreensão. A modelagem molecular híbrida, baseada em aproximações de mecânica quântica e clássica (QM/MM), é uma ferramenta poderosa para distinguir diversos efeitos envolvidos na eletroquímica de monocamadas automontadas e elucidar suas contribuições para o desenvolvimento de dispositivos eletroquímicos eficientes. Neste projeto de pesquisa, tem-se o objetivo de analisar as relações entre as propriedades eletrônicas e os arranjos estruturais de grupos redox com monocamadas automontadas de compostos Tiolados (-SR) para avaliar a taxa de transferência eletrônica (que envolve a condutância quântica e a capacitância) usando QM/MM. Para esta proposta serão utilizadas novas metodologias desenvolvidas no "Catalan Institute of Nanoscience and Nanotechnology (ICN2)" com o propósito de estudar a dinâmica da transferência eletrônica. (AU)