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Tópicos de pesquisa em química teórica e computacional Itamar Borges Jr. Departamento de Ciências Fundamentais, Radiação e meio-ambiente e Programa de.

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1 Tópicos de pesquisa em química teórica e computacional Itamar Borges Jr. Departamento de Ciências Fundamentais, Radiação e meio-ambiente e Programa de Pós Graduação em Química Instituto Militar de Engenharia

2 2 Frases Idéias semeiam idéias Na falta de condições materiais utilize aquele artefato em cima do seu pescoço Linus Pauling

3 3 Nobel de Química 1998 Walter Kohn pelo seu desenvolmento da teoria do funcional densidade John Pople pelo seu desenvolvimento de métodos computacionais em química quântica

4 4 Interesse geral Compreensão em nível molecular (i.e. fundamental) de gases, líquidos e sólidos Físico Química Teórica/Computacional Aspecto: interação com grupo experimentais

5 5 Um princípio importante Aproximação de Born - Oppenheimer Massa do elétrons muito menor que massa dos núcleos Os elétrons ajustam-seinstantaneamente à variações das posições dos núcleos

6 6 As minhas expressões preferidas Aprenda esta última equação no curso de Química Quântica, segundo período deste ano!

7 7 Áreas de interesse atuais Dinâmica Molecular – reações em fase gasosa e comportamento de líquidos; também aspectos termodinâmicos e mecânico estatísticos Mecânica molecular Espectroscopia por absorção de fótons ou espalhamento de elétrons Estrutura Eletrônica – em particular, estados excitados

8 8 Dinâmica molecular - Método 1 – Entrada de condições iniciais Potencial de interação V em função das posições dos átomos (moléculas) Posição r e velocidade v de todos os átomos(moléculas) do sistema 2 – Cálculo de Forças Para cada átomo Forças não ligantes (de pares) e forças ligantes (entre 2,3 e 4 átomos) 3 – Atualiza configuração Solução da equação de Newton 4 – Se requerido, etapa de sáida com posições, velocidades, energias, temperatura, pressão, etc.

9 9 Exemplo: Ar líquido 400 átomos (20 x 20) Fernando Rocha (PIBIC/CNPq)

10 10 Catálise por zeólitas e química de materiais Pronex/CNPq: UFRJ, CETEM, CENPEs e IME Metodologias para funcionalização de hidrocarbonetos por zeólitas Zeólitas: materiais inorgânicos microporosos, principalmente aluminosilicatos - peneiras moleculares – petroquímica e como trocadores de íons Nossa contribuição: Desenvolvimento de campos de força para zeólitas necessários para os estudos teóricos de difusão e absorção de hidrocarbonetos nos poros das zeólitas Filipe Zappe (PIBIC/CNPq)

11 11 Modelagem molecular de proteínas Colaboração com o grupo do Prof. Figueroa Estudos ab initio: Rocha Dinâmica Molecular: Arlan

12 12 Reações de interesse atmosférico: HO 2 NO 2 HO 2 +NO 2 Colaboração com Universidade de Santiago de Compostela (E. Martinez-Nuñez) Estudos ab initio e cinética via RRKM e Dinâmica Direta

13 13 Ácido fosfônico/fosfórico IRC frente: sela ponto 020 ponto 050 mínimo mínimo 2 IRC Profs. Antonio Barbosa e Whei Oh Lin

14 14 É muito fácil produzir ovos frescos sem galinha desde que se saiba usar competentemente o anemômetro e a agulha giroscópica. Millôr Fernandes Os modelos não são a realidade. A. Einstein

15 15 Espectroscopia de fótons e elétrons elétron Benzeno:Transições eletrônicas proibidas por regras de seleção adquirem Intensidade por acoplamento com a parte vibracional: I. Borges Jr., A.J.C. Varandas, A.B. Rocha e C.E. Bielschowsky Journal of Molecular Structure (THEOCHEM) 621, 99 (2003) Novas perspectivas: colaboração com Prof. Eduardo Hollauer (IQ-UFF)

16 16 Estados excitados – interseções cônicas Funis que conectam excitados – ao contrário do que se pensava, são muito comuns em moléculas e reações químicas O 3 + OH HO 2 + O 2 Colaboração com Hans Lischka (U. de Viena, Áustria) Programa Columbus

17 17 Em resumo Linhas de pesquisa de química teórica/ computacional no IME: estrutura eletrônica de moléculas, espectroscopia, catálise, dinâmica em fase gasosa e líquida Confuso? Os princípios básicos são poucos! E mais importante: não estou sozinho. Futuro: ? Estado sólido: polímeros, semicondutores…


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