Teoria da Velocidade Quântica e Pseudocapacitância

• Processo: 25/03273-5
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de maio de 2025
• Data de Término da vigência: 30 de abril de 2027
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: Paulo Roberto Bueno
• Beneficiário: Edgar Fabian Pinzon Nieto
• Instituição Sede: Instituto de Química (IQ). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Araraquara. Araraquara , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 24/02000-2 - Princípios e métodos de eletrodinâmica quântica de baixa energia, AP.TEM
• Assunto(s): Eletroanalítica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: oxido de grafeno reducido | Quantum rate theory | supercapacitance | Eletroanalítica

Resumo

A prova de conceito de que a supercapacitância de monocamadas redox ativas (com uma capacitância específica de aproximadamente 2.000 F/g, medida em um sistema de três eletrodos) está associada a um fenômeno quântico que envolve a correlação entre a condutância quântica G_0= g_s e^2/h e a capacitância quântica C_q. Essa relação entre G_0 e C_q já foi previamente demonstrada na dinâmica de reações redox, onde a presença de dinâmicas de transferência eletrônica na interface obedece a uma taxa quântica descrita por ¿ = g_s e^2/hC_q = G_0/C_q, que controla a velocidade das reações na interface. Com base nesse princípio quântico fundamental, é possível explicar a origem do fenômeno de supercapacitância por meio do significado dos estados de C_q e da forma como eles são carregados por uma resistência quântica associada, proporcional a G_0. No entanto, esse princípio não se aplica exclusivamente a interfaces contendo compostos redox ativos (como aqueles baseados em estruturas metal-orgânicas - MOFs), mas também pode ser utilizado para explicar fenômenos de supercapacitância em compostos não redox, como aqueles baseados em estruturas carbonáceas (por exemplo, óxido de grafeno reduzido - rGO). Foi demonstrado que tanto compostos MOF modificados quanto rGO podem ser utilizados individualmente como materiais ativos em dispositivos supercapacitores simétricos. Em um supercapacitor híbrido, as estruturas MOF atuam como cátodos, enquanto os materiais rGO desempenham a função de ânodos. O presente plano de trabalho terá como foco exclusivamente as propriedades eletroquímicas do rGO, a fim de demonstrar que a teoria da taxa quântica, dentro do conceito fundamental de velocidade ¿ = g_s e^2/hC_q = G_0/C_q , pode ser aplicada para explicar o fenômeno de supercapacitância do rGO. Além disso, será demonstrado que o método da velocidade quântica proporciona uma metodologia espectroscópica essencial para a caracterização in situ das modificações realizadas nos compostos de rGO.