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Tesis Doctoral
DOI
https://doi.org/10.11606/T.59.2020.tde-09022021-152203
Documento
Autor
Nombre completo
Rafael Maglia de Souza
Instituto/Escuela/Facultad
Área de Conocimiento
Fecha de Defensa
Publicación
Ribeirão Preto, 2020
Director
Tribunal
Dias, Luis Gustavo (Presidente)
Arantes, Guilherme Menegon
Coutinho, Kaline Rabelo
Feliciano, Gustavo Troiano
Fileti, Eudes Eterno
Siqueira, Leonardo José Amaral de
Título en portugués
Dinâmica molecular fine-grained e coarse-grained de líquidos iônicos e sistemas de matéria macia
Palabras clave en portugués
Coarse-grained
Dinâmica molecular
Fine-grained
Líquidos iônicos
Matéria macia
Resumen en portugués
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.
Título en inglés
Fine-grained and coarse-grained molecular dynamics simulations of ionic liquids and soft matter systems
Palabras clave en inglés
Coarse-grained
Fine-grained
Ionic liquids
Molecular dynamics
Soft matter
Resumen en inglés
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.
 
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Fecha de Publicación
2021-03-24
 
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