Estudo computacional da interface entre água e líquidos iônicos hidrofóbicos

• Processo: 25/15254-5
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de dezembro de 2025
• Data de Término da vigência: 30 de novembro de 2026
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: Kalil Bernardino
• Beneficiário: Anna Julia de Souza Ferreira
• Instituição Sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
• Assunto(s): Cristais líquidos Interface Líquidos iônicos Tensão interfacial
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Cristais Líquidos | Interfaces | líquidos iônicos | simulações de dinâmica molecular | tensão interfacial | Química computacinal

Resumo

Líquidos iônicos são sais com pontos de fusão baixos resultante da presença de íons volumosos e de baixa simetria. Frequentemente, o cátion é derivado de moléculas orgânicas e, se apresentar grupos apolares grandes o bastante, pode apresentar caráter anfifílico e até mesmo se organizar na forma de lamelas em cristais líquidos. Líquidos iônicos com acentuado caráter anfifílico tem sido explorados em diversas aplicações incluindo recuperação de petróleo, estabilização de nanomateriais em dispersão, solubilização de fármacos e como antibióticos contra bactérias resistentes a fármacos tradicionais. Para tais aplicações, é importante compreender no nível molecular como se dá a organização de líquidos iônicos anfifílicos em interfaces. Nesse projeto iremos empregar simulações de dinâmica molecular com o campo de força coarse grained Martini 3.0 para estudar dois líquidos iônicos hidrofóbicos: O tetrafluoroborato de 1-hexadecil-3-metil-imidazólio, [C16C1Im][BF4], e o tetrafluoroborato de 1,3-dihexadecil-imidazólio, [C16C16Im][BF4], que diferem entre si por apresentarem 1 e 2 cadeias carbônicas longas ligadas ao centro positivo do cátion, respectivamente. Serão realizadas simulações tanto para observar a agregação espontânea desses líquidos iônicos em água quanto para estudar a interface líquido iônico / água em um sistema bifásico, sendo avaliados, em ambos os casos e para ambos os líquidos, o grau de exposição do ânion e das diferentes regiões do cátion à água e a energia de interação na interface. Para compreensão da interação desses líquidos ou de líquidos similares com bicamadas lipídicas além de possíveis aplicações como em recuperação de petróleo, estudaremos também o comportamento de ambos os líquidos em uma interface octano / água, a fim de verificar sua adsorção e partição entre a água e um meio hidrofóbico. Os resultados obtidos serão apresentados em eventos científicos e organizados para elaboração de um artigo científico. Tais resultados deverão contribuir para maior compreensão a nível molecular do comportamento de líquidos iônicos em interfaces e para o desenvolvimento ou escolha de líquidos iônicos mais apropriados para aplicações como drug delivery ou como bactericida. Além dos ganhos científicos, a execução do projeto deve contribuir também para a formação da estudante reforçando conceitos trabalhados no curso de graduação, adquirindo experiência com ambiente Linux, linguagens de programação e capacidade de submeter cálculos em clusters e supercomputadores, vivenciando a rotina de trabalho em um grupo de pesquisa e participando ativamente de todas as etapas envolvidas em um projeto de pesquisa, desde sua escrita inicial até a eventual elaboração e publicação de um artigo científico. (AU)