Transições de fase e estrutura de solventes eutéticos profundos

Resumo

Este projeto de doutorado ampliará a linha de pesquisa em líquidos iônicos desenvolvida no Laboratório de Espectroscopia Molecular (LEM/IQ-USP) para outros solventes alternativos, a saber, solventes eutéticos profundos (deep eutectic solvents, DES). Os DES são tipicamente formados pela mistura de um componente aceitador e outro doador de ligação de hidrogênio, de tal modo que a mistura apresenta ponto de fusão muito abaixo do que seria esperado para uma solução ideal. A natureza das interações moleculares e a estrutura local resultante serão estudadas neste projeto por espectroscopia vibracional (infravermelho e Raman). Os sistemas que estarão no foco do trabalho são misturas de sais de alquilamônio e ácidos carboxílicos ou polióis. Entre as principais aplicações propostas para esses tipos de DES destacam-se captura de CO2, meios para reações químicas e processamento de biomassa. Neste projeto, os espectros vibracionais serão obtidos em função da composição e temperatura a fim de explorar o diagrama de fases sob o ponto de vista microscópico, ou seja, acompanhando as mudanças estruturais em ambas as fases sólida e líquida dos componentes e da solução resultante. Assim, a ruptura das estruturas dos componentes originais e as novas interações específicas responsáveis pelo grande desvio da idealidade serão identificadas. Métodos de química quântica computacional serão usados para auxiliar na análise dos espectros com cálculos da geometria de equilíbrio, orbitais moleculares e frequências vibracionais de clusters dos íons e moléculas dos DES. A partir do uso de celas de diamante (Diamond Anvil Cell, DAC) para espectroscopia vibracional em pressão elevada (na faixa de GPa), a discussão dos diagramas de fases será estendida com o efeito da variável pressão, um tópico praticamente ausente na literatura científica de DES. O estudo em alta pressão é particularmente interessante pelo efeito resultante na ligação de hidrogênio, a qual é uma das principais causas atribuídas à formação de DES. (AU)