Simulações de dinâmica molecular para a água confinada

• Processo: 25/25460-1
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de janeiro de 2026
• Data de Término da vigência: 31 de dezembro de 2026
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
• Pesquisador responsável: Ricardo Paupitz Barbosa dos Santos
• Beneficiário: Thiago José Thomé
• Instituição Sede: Instituto de Geociências e Ciências Exatas (IGCE). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Rio Claro. Rio Claro , SP, Brasil
• Assunto(s): Simulação de dinâmica molecular Grafenos Simulação por computador
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Anomalias da água | Dinâmica Molecular | grafenileno | Grafeno | Materiais Porosos bidimensionais | Potenciais Reativos | Simulação Computacional

Resumo

Propomos avançar nas investigações desenvolvidas durante o projeto {\sl Estudo da interação entre fluidos e materiais porosos nanoestruturados utilizando potenciais reativos} financiado pela Fapesp (Projeto número 2024/15263-1) durante o último ano. A presente proposta visa aproveitar a experiência adquirida pelo aluno no projeto anterior para estudar as interações e o comportamento da água confinada em materiais nanoestruturados. A pesquisa aqui proposta será realizada em colaboração com o Professor Samy Merabia, diretor de pesquisa do CNRS no Institut Lumière Matière-ILM, da Université Claude Bernard-Lyon 1, na França. Vale ressaltar que a proposta inclui a realização de uma visita científica do aluno ao grupo francês, a fim de desenvolver parte da pesquisa em colaboração direta com o grupo do Professor Merabia, bem como com o grupo experimental do iLM que investiga os fenômenos discutidos na proposta (por exemplo, DOI:10.1016/j.ijheatmasstransfer.2023.123868 e DOI:10.1016/j.carbon.2024.119445). Durante este estudo, o aluno investigará a física dos fenômenos de transferência de calor e massa da água interagindo com membranas de carbono porosas e com nanotubos de carbono, mantendo a perspectiva de usar a abordagem proposta na análise de aplicações tecnológicas promissoras em dispositivos nanofluídicos, como membranas de dessalinização e dispositivos de transferência de calor. Um dos interesses é aplicar métodos de dinâmica molecular atomística, em conjunto com potenciais reativos como o ReaxFF, para estudar tais sistemas e determinar, por exemplo, se essa metodologia é capaz de descrever corretamente a taxa de transferência de calor na interface Nanotubo/água. Isso nos permitirá avaliar a qualidade da descrição fornecida pelos potenciais reativos em comparação com os métodos tradicionais (por exemplo, Lennard-Jones e/ou atração coulombiana TIP4P2005). A análise construída durante o projeto ajudará a compreender as possíveis vantagens e/ou dificuldades trazidas pelo uso de descrições mais sofisticadas das interações interatômicas no estudo desses sistemas. Os modelos e simulações construídos durante o desenvolvimento do projeto contribuirão para o aprofundamento do conhecimento sobre como descrever quantitativamente as transferências de calor e fluidos em nanoestruturas à base de carbono e a possível contribuição da introdução de potenciais reativos nesse contexto. Especificamente, serão investigados os mecanismos de transferência de calor e fluidos em nanotubos de carbono de parede única com diferentes quiralidades sob diversas condições ambientais. Um aspecto a ser considerado neste estudo será a interconexão entre os processos de transferência de calor e massa, de forma semelhante às discussões encontradas na literatura citada anteriormente. (AU)