Palestra: Espectroscopia Molecular em Ambiente Supercrítico. Combinando Mecânica Quântica e Física Estatística

Colóquio de Física

Data: Quarta-feira, 20 de setembro às 14h00.

Local: Campus Santo André, Bloco A, auditório  A111-0

Palestrante: Prof. Dr. Sylvio Canuto (IF-USP)

Título: "Espectroscopia Molecular em Ambiente Supercrítico. Combinando Mecânica Quântica e Física Estatística"

Resumo: Combinando mecânica quântica e física estatística é possível incluir condição termodinâmica e assim estudar sistemas moleculares em diferentes regiões do diagrama de fases. Essas combinações dão origem ao que se chama de métodos multiescala, ou métodos QM/MM (quantum mechanics / molecular mechanics).

Aplicações destas metodologias tem permitido estudar sistemas moleculares em meio líquido, uma condição corriqueira em laboratórios de química e espectroscopia molecular e de enorme importância em biologia molecular [1]. É, talvez, desnecessário lembrar que diversas reações bioquímicas essenciais para a existência e preservação da vida só ocorrem em meio aquoso. Uma vez incorporada a condição termodinâmica é possível ousar para avançar em outras áreas do diagrama de fases. Uma especialmente misteriosa é a chamada região supercrítica, situada em temperaturas e pressões além do ponto crítico, ao final da linha de coexistência gás-líquido. Recentemente nossa atenção tem sido desviada para incluir o estudo de propriedades moleculares (estrutura, reatividade, espectroscopia, parâmetros de NMR, etc.) em ambiente supercrítico [2-5]. Muito mais desafiador é acessar as propriedades do ponto crítico, conhecido por suas enormes instabilidades e divergências. Os estudos teóricos do ponto crítico são tradicionalmente realizados por teorias de escala e de renormalização sendo, em princípio, inacessível para estudos teóricos de estrutura eletrônica. Nada, ou quase nada, se sabe sobre a estrutura eletrônica nas vizinhanças do ponto crítico. Qual então o comportamento dos elétrons em torno do ponto crítico? Seguindo nosso passeio pelo diagrama de fases, mais recentemente focamos nossos estudos nas propriedades eletrônicas de fluidos homogêneos na vizinhança do ponto crítico. Obtivemos pela primeira vez usando cálculo explícito de mecânica quântica o valor da constante dielétrica na vizinhança próxima do ponto crítico (T = Tc + 2K) [6,7]. Analisamos seu comportamento em função da densidade e também possíveis pontos de convergência entre as previsões dos métodos de mecânica estatística e de mecânica quântica. É nossa expectativa que isto abre uma avenida para desvendar as propriedades eletrônicas do ponto crítico confirmando previsões e resultados já obtidos e, possivelmente, obtendo novos conhecimentos.

Referências

[1] S. Canuto, Ed., Solvation Effects on Molecules and Biomolecules. Computational Methods and Applications. Springer (2008).

[2] B. J. C. Cabral, R. Rivelino, K. Coutinho and S. Canuto, J. Chem. Phys. 142, 024504 (2015).

[3] T. L. Fonseca, H. C. Georg, K. Coutinho and S. Canuto J. Phys. Chem. A 113, 5112 (2009).

[4] M. Hidalgo and S. Canuto, Phys. Letters A 377, 1720 (2013)

[5] M. Hidalgo, K. Coutinho, B. J. C. Cabral and S. Canuto, Adv. Quantum Chem. 71, 323 (2015).

[6] M. Hidalgo, K. Coutinho and S. Canuto, Phys. Rev. E. 91, 032115 (2015).

[7] M. Hidalgo, K. Coutinho and S. Canuto, Adv. Quantum Chem. 74, 253 (2017).

A programação completa dos colóquios de física pode ser vista em: ufabc.net.br/fisicacoloquios17.

Apoio: Pró-Reitoria de Extensão e Cultura (ProEC UFABC).