Dinâmica molecular de não-equilíbrio de líquidos iônicos

Resumo

Vários sais com baixo ponto de fusão, os chamados líquidos iônicos, são líquidos viscosos que apresentam diagramas de fases complexos com possibilidade de transição vítrea ou cristalização dependendo do histórico de mudança das variáveis temperatura e pressão. Termodinâmica, estrutura e dinâmica de líquidos iônicos têm sido estudadas no Laboratório de Espectroscopia Molecular do Instituto de Química da USP, LEM/IQ-USP, em abordagens experimentais por calorimetria, espectroscopia Raman e difração de raios-X, e teórica por simulações de dinâmica molecular de equilíbrio. No presente projeto, pretendemos ampliar os estudos computacionais com simulações pelo método de dinâmica molecular de não-equilíbrio (NEMD, non-equilibrium molecular dynamics). Uma das motivações para simulações NEMD é que líquidos iônicos podem formar mesofases cuja natureza, sob o ponto de vista da estrutura e dinâmica microscópica, ainda é pouco compreendida. As simulações NEMD dos sistemas submetidos a diferentes velocidades de cisalhamento permitirão a interpretação ao nível molecular da reologia dos líquidos iônicos. Além disso, uma aplicação bem conhecida para os líquidos iônicos é o uso como lubrificante, sendo que no contexto da tribologia é fundamental o entendimento da estrutura e dinâmica do fluido em diferentes condições, tal como diferente pressão aplicada entre as superfícies em movimento relativo. Pretendemos com as simulações NEMD calcular viscosidade de líquidos iônicos em diferentes condições de fluxo e pressão, a fim de relacionar a viscosidade aparente com as mudanças estruturais decorrentes da condição de não-equilíbrio, além de permitirem calcular diretamente a função de correlação no tempo de relaxação estrutural para os líquidos iônicos em condição de não-equilíbrio. Modelos normalmente usados em simulações de líquidos iônicos, i.e. energia potencial aditiva em pares, geralmente resultam em viscosidade elevada, coeficiente de difusão e condutividade iônica baixas, em comparação com dados experimentais. Então, neste projeto pretendemos também realizar simulações NEMD com modelos polarizáveis a fim de avaliar o efeito da polarização sobre as propriedades viscoelásticas dos líquidos iônicos.