Efeito do ânion e do campo de força sobre a estrutura e dinâmica de nanopartículas recobertas por moléculas orgânicas em líquidos iônicos

• Processo: 24/14654-7
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de novembro de 2024
• Data de Término da vigência: 31 de outubro de 2025
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: Kalil Bernardino
• Beneficiário: Pedro Henrique Lino Fernandes
• Instituição Sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
• Assunto(s): Simulação de dinâmica molecular Líquidos iônicos Química computacional
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Campo de Força | Dinâmica Molecular | dupla camada elétrica | líquidos iônicos | nanopartículas recobertas | Química Computacional

Resumo

Líquidos iônicos são definidos como sais com ponto de fusão inferior a 100¿C. Devido àssuas propriedades únicas, como pressão de vapor negligenciável, alta estabilidade química e térmicae capacidade de solvatar bem tanto espécies orgânicas quanto inorgânicas, os líquidos iônicosatraem cada vez mais o interesse em operações de síntese e extração. Na área de nanomateriais, esseinteresse é ainda maior dada a capacidade do próprio líquido iônico gerar domínios em escalananométrica que podem tanto servir de molde para a síntese de nanomateriais quanto paraestabilizar nanopartículas em dispersão, além das incontáveis combinações possíveis entre cátions eânions permitirem, em princípio, um controle fino das propriedades dos materiais obtidos. Para quetal controle seja possível, entretanto, é necessário compreender como os líquidos iônicos interagemcom diferentes nanomateriais e como essas interações são afetadas por substituições do cátion ou doânion. As interações mediadas por líquidos iônicos são complexas, de modo que modelos usuaisempregados para prever o comportamento de dispersões coloidais não sejam aplicáveis a eles.Nesse contexto, abordagens computacionais como as simulações de dinâmica molecular tem seprovado extremamente úteis na descrição das interações entre líquidos iônicos e nanomateriais enos efeitos que essas interações causam sobre a organização do nanomaterial. No presente projetoserão realizadas simulações de dinâmica molecular clássica com modelos atomísticos para estudar ainteração de nanopartículas de ouro recobertas por moléculas orgânicas de caráter hidrofóbico e decaráter anfifílico com líquidos iônicos baseados no cátion imidazólio. Serão simulados líquidosiônicos com 2 ânions diferentes (tetrafluoroborato e dicianamida) a fim de observar o efeitoresultante do ânion sobre a interação com a partícula e a dinâmica das cadeias ancoradas. Por fim,estudaremos também o impacto do uso de modelos com cargas escaladas (frequentemente utilizadospara reduzir a viscosidade de líquidos iônicos, que é superestimada em modelos não-polarizáveis)sobre a interação dos líquidos iônicos com as nanopartículas. Tais resultados permitirão avançar noconhecimento a nível molecular das interações entre nanopartículas e líquidos iônicos permitindoescolhas mais eficientes de líquidos iônicos como solventes ou mesmo como aditivos para a síntesede nanomateriais, além de validar ou não o uso de modelos de cargas escaladas em simulaçõesenvolvendo interações entre líquidos iônicos e materiais funcionalizados.