Brasil

Dados do Trabalhos de Conclusão

UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC
NANOCIÊNCIAS E MATERIAIS AVANÇADOS (33144010006P9)
ESTUDO TEÓRICO DE EFEITOS DE INTERAÇÕES DE MOLÉCULAS DE ÁGUACOM NANOESTRUTURAS CONTENDO DIFENILALANINA
TARCISO SILVA DE ANDRADE FILHO
TESE
03/02/2014

Nanotubos de peptídeos são sistemas supramoleculares formados pelo processo bot-tom up de auto-montagem de subunidades (blocos de construção) peptídicas cíclicas ou acíclicas através de ligações de hidrogênio e interações aromáticas. Estes materiais têm recebido considerável atenção devido a possíveis aplicações como, por exemplo, transporte de fármacos, transporte de íons, biosensores, armazenamento de energia e nanoeletrônica. Apesar de já serem bastante estudados uma série de questões importantes relativas à estes sistemas são ainda desconhecidos. Em particular, a importância das moléculas de água na estabilidade estrutural e nas propriedades eletrônicas destes sistemas nanoestruturados é ainda ilusório. Neste aspecto, ferramentas teóricas podem ajudar a estudar as propriedades de tais nanoestruturas auto-montáveis e propor aplicações potenciais a elas. Neste trabalho, nós fizemos uso do método aproximado Tight-Binding Baseado na Teoria do Funcional da Densidade (DFTB) a fim de estudar a estrutura, estabilidade e propriedades eletrônicas de nanotubos de L-Difenilalanina (FF) formados por moléculas zwitteriônicas. Em particular, nós investigamos os efeitos das moléculas de água nacestrutura electrônica e na estabilidade destes sistemas. Utilizando esta metodologia, primeiramente, demonstramos que a presença de água no canal hidrofílico leva a um aumento da dispersão das bandas de valência e de condução associado à interação das moléculas de água com os grupos amônio e carboxilato das moléculas de FF que formam os tubos. Além disto, simulações de Dinâmica Molecular / DFTB foram realizadas e mostramos que a estabilidade do nanotubo surge a partir de uma ação recíproca entre as interações via ligações de hidrogênio entre as moléculas de água e entre moléculas de água e as paredes do poro central hidrofílico do nanotubo. A remoção de moléculas de água proporciona a transição da forma zwitteriônica a não-zwitteriônica de cada molécula que forma o hexâmero hélico e isso poderia levar a uma transição de fase estrutural como observado em experimentos recentes. Finalmente, a adsorção da FF no grafeno foi levada em consideração a fim de simular um possível sensor biológico. Mostramos que a interação da molécula de FF leva, a ligações fortes do tipo π stacking e ao mesmo tempo a uma pequena transferência de carga para a maior parte das configurações que foram levadas em consideração. Após a inclusão de moléculas de água, na superfície do grafeno, a interação entre a molécula de FF e o grafeno é reduzida.

Nanotubos de Peptídeos, Grafeno, Quími a Supramolecular, Água confinada, Tight-Binding
Nanotubos de peptídeos são sistemas supramoleculares formados pelo processo bot-tom up de auto-montagem de subunidades (blocos de construção) peptídicas cíclicas ou acíclicas através de ligações de hidrogênio e interações aromáticas. Estes materiais têm recebido considerável atenção devido a possíveis aplicações como, por exemplo, transporte de fármacos, transporte de íons, biosensores, armazenamento de energia e nanoeletrônica. Apesar de já serem bastante estudados uma série de questões importantes relativas à estes sistemas são ainda desconhecidos. Em particular, a importância das moléculas de água na estabilidade estrutural e nas propriedades eletrônicas destes sistemas nanoestruturados é ainda ilusório. Neste aspecto, ferramentas teóricas podem ajudar a estudar as propriedades de tais nanoestruturas auto-montáveis e propor aplicações potenciais a elas. Neste trabalho, nós fizemos uso do método aproximado Tight-Binding Baseado na Teoria do Funcional da Densidade (DFTB) a fim de estudar a estrutura, estabilidade e propriedades eletrônicas de nanotubos de L-Difenilalanina (FF) formados por moléculas zwitteriônicas. Em particular, nós investigamos os efeitos das moléculas de água nacestrutura electrônica e na estabilidade destes sistemas. Utilizando esta metodologia, primeiramente, demonstramos que a presença de água no canal hidrofílico leva a um aumento da dispersão das bandas de valência e de condução associado à interação das moléculas de água com os grupos amônio e carboxilato das moléculas de FF que formam os tubos. Além disto, simulações de Dinâmica Molecular / DFTB foram realizadas e mostramos que a estabilidade do nanotubo surge a partir de uma ação recíproca entre as interações via ligações de hidrogênio entre as moléculas de água e entre moléculas de água e as paredes do poro central hidrofílico do nanotubo. A remoção de moléculas de água proporciona a transição da forma zwitteriônica a não-zwitteriônica de cada molécula que forma o hexâmero hélico e isso poderia levar a uma transição de fase estrutural como observado em experimentos recentes. Finalmente, a adsorção da FF no grafeno foi levada em consideração a fim de simular um possível sensor biológico. Mostramos que a interação da molécula de FF leva, a ligações fortes do tipo π stacking e ao mesmo tempo a uma pequena transferência de carga para a maior parte das configurações que foram levadas em consideração. Após a inclusão de moléculas de água, na superfície do grafeno, a interação entre a molécula de FF e o grafeno é reduzida.
Nanotubos de Peptídeos, Grafeno, Quími a Supramolecular, Água confinada, Tight-Binding
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PORTUGUES
UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC

Contexto

NANOCIÊNCIAS E MATERIAIS AVANÇADOS
SIMULAÇÃO E MODELAGEM
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Banca Examinadora

ALEXANDRE REILY ROCHA
Sim
Nome Categoria
HERCULANO DA SILVA MARTINHO Docente
CAETANO RODRIGUES MIRANDA Docente
PAULO CESAR PIQUINI Participante Externo
HELIO ANDERSON DUARTE Participante Externo

Financiadores

Financiador - Programa Fomento Número de Meses
UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC - Pró reitoria de Pós Graduação 7

Vínculo

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Não