Efeito do nanoconfinamento na estrutura e na transição de fase em cristais líquidos iônicos

• Processo: 24/14289-7
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de outubro de 2024
• Data de Término da vigência: 30 de setembro de 2025
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: Kalil Bernardino
• Beneficiário: Lívia Oliveira Xavier Silva
• Instituição Sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
• Assunto(s): Cristais líquidos Líquidos iônicos Transição de fase Química computacional
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Cristais Líquidos | líquidos iônicos | Nanoconfinamento | simulações de dinâmica molecular | Transição de fase | Química Computacional

Resumo

Cristal líquido é um estado físico da matéria que demonstra propriedades intermediárias entre sólidos e líquidos. Possuem caráter anisotrópico similar ao de sólidos cristalinos devido à orientação preferencial das moléculas ou íons que o constituem, porém apresentam fluidez característica de um líquido e menor ordem de longo alcance do que um sólido. A orientação das moléculas e a própria estrutura dos cristais líquidos podem ser manipulados por fatores externos como temperatura, campo elétrico e interação com superfícies, sendo tais propriedades exploradas em uma gama de aplicações tecnológicas que vai muito além das conhecidas telas de LCD (liquid crystal display), incluindo aplicações como janelas inteligentes, capazes de regular o fluxo de calor e luz, e biossensores. Na maior parte dessas aplicações são usados cristais líquidos baseados em moléculas neutras e confinados na forma de filmes finos entre superfícies planas. Entretanto, tem surgido um grande interesse em cristais líquidos baseados em compostos iônicos, onde as fortes correlações cátion/ânion geram, em adição à orientação preferencial, padrões estruturais distintos dos observados em cristais líquidos moleculares. Além disso, confinamentos em outras geometrias, em especial em poros cilíndricos, têm despertado interesse por alterarem tanto a temperatura de transição de fase para a fase isotrópica quanto às propriedades ópticas do material. No presente projeto iremos comparar os efeitos de confinamento em geometrias planares e cilíndricas para o cristal líquido iônico formado pelo tetrafluoroborato de 1-dodecil-3-metilimidazólio por meio de simulações de dinâmica molecular clássicas empregando modelos coarse grained, onde grupos de átomos são agrupados em poucos sítios de interação, reduzindo o custo computacional ao passo que mantém uma descrição adequada das interações intermoleculares, permitindo o estudo com sistemas modelo maiores. Realizando as simulações em diferentes temperaturas, iremos determinar, para cada tipo de confinamento, qual a temperatura de transição na qual a estrutura anisotrópica do cristal líquido é rompida resultando em um líquido isotrópico. Além disso, análises estruturais e dinâmicas serão realizadas em cada simulação a fim de compreender como diferentes confinamentos afetam a organização a nível molecular dos cristais líquidos e sua fluidez. Tal estudo poderá facilitar o desenvolvimento de novos materiais empregando cristais líquidos com diferentes confinamentos para aplicações tecnológicas.