Dados do Trabalhos de Conclusão

UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC
NANOCIÊNCIAS E MATERIAIS AVANÇADOS (33144010006P9)
MODELAGEM COMPUTACIONAL DE INTERFACES METAL - AGUA
PEDRO HENRIQUE THIAYAMITI SANTOS
DISSERTAÇÃO
14/12/2020

O comportamento da água nas superfícies metálicas é importante tanto do ponto de vista teórico quanto prático. O primeiro, porque o entendimento dos detalhes microscópicos dos processos eletroquímicos associados é necessário para melhorar esse campo de pesquisa. O segundo devido ao fato de ter um papel fundamental em muitas aplicações na eletroquímica, por exemplo, em dispositivos de conversão e armazenamento de energia, em corrosão e em catálise heterogênea. No entanto, as caracterizações experimentais da interface metal/água até o momento são complexas e limitadas, levando a muitos aspectos nebulosos. Nesse sentido, simulações atomísticas podem complementar o quadro nanoscópico desse sistema, validando e prevendo dados empíricos e também auxiliando na sua interpretação. A abordagem ideal seria realizar uma simulação de dinâmica molecular totalmente ab initio para descrever com precisão as propriedades estruturais e dinâmicas da interface. No entanto, isso é computacionalmente muito caro. Portanto, os protótipos geralmente tˆem modelos restritos em termos de tamanho e tempo. Uma alternativa para contornar esse obstáculo é realizar um protocolo computacional híbrido do tipo QM/MM. Uma alternativa para contornar esse obstáculo ´e realizar um protocolo computacional híbrido do tipo QM/MM. Nesta estrutura, uma abordagem em multi escala para as interações entre ´agua e metal pode ser implementada, com métodos de mecânica quântica fornecendo a reatividade da superfície em simulações em larga escala. Por meio desse método, a interface de ouro e ´agua, influenciada pelos efeitos de polarização do metal devido `a presença de água, foi analisada com o objetivo de desenvolver um campo de força, capaz de incluir a polarização, para descrever de forma acurada essa interface

interfaces heterogêneas;DFT, mecânica molecular
The behavior of water at metal surfaces is important both from theoretical and practical points of view. The former because the understanding of the microscopic details of the associated electrochemical processes is necessary to improve this field. The latter due to the fact it has a key role in many applications of electrochemistry, e.g. in energy conversion and storage devices, corrosion and heterogeneous catalysis. Yet, experimental characterizations of the metal/aqueous interface have had many setbacks, leading to many unclear aspects. In this regard, atomistic simulations can complement the nanoscopic picture of this system, validating and predicting empirical data and also assisting in their interpretation. The best-case scenario would be performing a full ab initio molecular dynamics simulation to accurately describe the structural and dynamic properties of the interface. However, this is computationally too expensive. Hence the usual prototype systems have models restricted in terms of size and time. An alternative to bypass this hindrance is to carry out a hybrid QM/MM computational protocol. In this framework, a multi-scale approach to the water and metal interactions can be implemented, with quantum mechanics methods providing the reactivity of the surface in large scale simulations. By means of this method the interface of gold and water, influenced by the polarization effects of the metal due to the presence of water, was analyzed in the interest of developing a reliable force field capable to include the polarization, to describe this water/metal interface.
Heterogeneous interfaces;DFT;molecular mechanics
1
115
INGLES
UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC
O trabalho possui divulgação autorizada

Contexto

NANOCIÊNCIAS E MATERIAIS AVANÇADOS
NANOCIÊNCIA E NANOTECNOLOGIA
-

Banca Examinadora

LUANA SUCUPIRA PEDROZA
DOCENTE - COLABORADOR
Sim
Nome Categoria
LUANA SUCUPIRA PEDROZA Docente - COLABORADOR
GUSTAVO TROIANO FELICIANO Participante Externo
MAURICIO DOMINGUES COUTINHO NETO Participante Externo

Financiadores

Financiador - Programa Fomento Número de Meses
UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC - Pró reitoria de Pós Graduação 27

Vínculo

-
-
-
Não