Em mecânica molecular, modelos coarse-grained mapeiam um conjunto de átomos em um único sítio de interação. Essa redução do número de graus de liberdade do sistema diminui o custo computacional das simulações e permite o estudo de sistemas em uma ampla escala espaço-temporal. Neste contexto, a tese apresenta extensões e aplicações do campo de força coarse-grained ELBA para os seguintes sistemas de matéria macia: micelas, bicelas, micelas reversas e aminoácidos. Os resultados mostram que ELBA descreve uma série de propriedades geométricas, termodinâmicas e de transporte dos agregados anfifílicos, em boa concordância com simulações fine-grained (atomísticas) ou experimentos. Nesta tese também é apresentado um modelo coarse-grained top-down para o líquido iônico de 1-etil-3-metil-imidazólio tetracianoborato, calibrado para reproduzir dados experimentais de densidade, viscosidade e coeficientes de difusão das espécies iônicas em função da temperatura. O modelo coarse-grained complementa o estudo de dinâmica molecular fine-grained realizado para o mesmo líquido iônico, pensado como meio eletrolítico de baterias de íon sódio ou potássio. Nas simulações fine-grained, foram avaliadas propriedades termodinâmicas e de transporte deste eletrólito em diferentes quantidades de sais de sódio ou potássio e moléculas de polietilenoglicol (PEO6). As melhores condições do eletrólito (maiores condutividades iônicas e menores viscosidades) ocorreram em baixas quantidades do íon de metal alcalino e PEO6.

In molecular mechanics, coarse-grained models map a set of atoms in a single interaction site. This reduction in the number of degrees of freedom of the system decreases the computational cost of the simulations and allows the study of systems on a wide space-time scale. In this context, the thesis presents extensions and applications of the coarse-grained ELBA force field for the following soft matter systems: micelles, bicelles, reverse micelles and amino acids. The results show that ELBA describes a series of geometric, thermodynamic and transport properties of the amphiphilic aggregates, in good agreement with fine-grained (atomistic) simulations or experiments. This thesis also presents a top-down coarse-grained model for the ionic liquid of 1-ethyl-3-methyl-imidazolium tetracyanoborate, calibrated to reproduce experimental data of density, viscosity and diffusion coefficients of the ionic species as a function of temperature. The coarse-grained model complements the fine-grained molecular dynamics study carried out for the same ionic liquid, thought of as an electrolytic medium for sodium or potassium ion batteries. In the fine-grained simulations, thermodynamic and transport properties of this electrolyte were evaluated in different amounts of sodium or potassium salts and polyethylene glycol (PEO6) molecules. The best conditions of the electrolyte (higher ionic conductivities and lower viscosities) occurred in low amounts of the alkali metal ion and PEO6.