Brasil

Dados do Trabalhos de Conclusão

UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC
NANOCIÊNCIAS E MATERIAIS AVANÇADOS (33144010006P9)
Estudo Computacional da Termodinâmica de Solvatação de Materiais Baseados em Carbono
CLEITON DOMINGOS MACIEL
TESE
17/12/2013

Estudos computacionais por meio de simulações atomísticas de dinâmica molecular foram realizados para elucidar as propriedades de solvatação de nanoestruturas de carbono em meio líquido. O primeiro tópico investigado neste trabalho foi o mecanismo de hidratação do fullereno polihidroxilado C60(OH)24 em condições ambientes. Uma comparação direta com as propriedades de hidratação do seu análogo hidrofóbico, o fullereno C60, foi realizada. O segundo tópico descreve as propriedades termodinâmicas do processo de hidratação dos três primeiros membros da série de diamantóides, a saber: adamantano, diamantano e trimantano. Cálculos de energia livre e PMF foram realizados para caracterizar e quantificar o comportamento hidrofóbico dessas espécies. Na sequência, os aspectos estruturais e energéticos da solvatação do fullereno C60 em líquidos iônicos foram determinados. Aqui, o estudo foi conduzido sob duas abordagens: uma na qual uma única molécula de C60 foi simulada em dois diferentes líquidos iônicos e outro onde um aglomerado de C60 foi investigado em líquido iônico. Neste último caso, a solubilidade do fullereno foi determinada em temperaturas ambiente e elevadas. No último tópico abordado, a solubilidade do fullereno C60 foi investigada em misturas binárias de água-DMSO variando a fração molar do cossolvente entre 0 e 1. A solubilidade do C60 nestes ambientes foi avaliada a partir de uma caracterização termodinâmica por meio de cálculos de energia livre de solvatação.

Fullerenos, diamantóides, hidrofobicidade, solvatação, líquidos iônicos, energia livre, PMF, umbrela sampling, dinâmica molecular.
Computational studies by atomistic molecular dynamics simulations were carried out to elucidate the solvation properties of carbon nanostructures in liquid environment. The first subject investigated in this study was the mechanism of hydration of the polyhydroxylated fullerene C60(OH)24 at ambient conditions. A direct comparison of its hydration properties with those of its analogue hydrophobic, the fullerene C60, was performed. The second topic describes the thermodynamic properties of the first three members of the diamondoid series in water, namely adamantane, diamantane and trimantane. Free energy and PMF calculations were performed to characterize and quantify the hydrophobic behavior of these species. Further, the structural and energetic aspects of the solvation of the fullerene C60 in ionic liquids were determined. Here, the study was conducted in two approaches: one in which a single C60molecule was simulated at two different ionic liquid and another where a cluster of C60 was investigated in the ionic liquid. In the latter case the solubility of the fullerene cluster was determined at ambient and elevated temperatures. In the last section, the solubility of the fullerene C60 was investigated in DMSO-water binary mixtures varying the mole fraction of cosolvent between 0 and 1. The solubility of the C60 in these environments was evaluated from a thermodynamic characterization through solvation free energy calculations.
Fullerenes, diamandoids, hydrophobicity, solvation, ionic liquids, free energy, PMF, umbrela sampling, molecular dynamics.
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PORTUGUES
UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC

Contexto

NANOCIÊNCIAS E MATERIAIS AVANÇADOS
SIMULAÇÃO E MODELAGEM
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Banca Examinadora

EUDES ETERNO FILETI
Sim
Nome Categoria
DAYANE BATISTA TADA Participante Externo
LUCIANO TAVARES DA COSTA Participante Externo
PAULA HOMEM DE MELLO Participante Externo
MAURICIO DOMINGUES COUTINHO NETO Participante Externo

Financiadores

Financiador - Programa Fomento Número de Meses
CONS NAC DE DESENVOLVIMENTO CIENTIFICO E TECNOLOGICO - Bolsa de Doutorado no País GD 43

Vínculo

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Não