Tópicos de pesquisa em química teórica e computacional

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

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

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

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

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

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

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

12 Reações de interesse atmosférico: HO2NO2→ HO2+NO2
Estudos ab initio e cinética via RRKM e Dinâmica Direta Colaboração com Universidade de Santiago de Compostela (E. Martinez-Nuñez)

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

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 Espectroscopia de fótons e elétrons
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 Estados excitados – interseções cônicas
Funis que conectam excitados – ao contrário do que se pensava, são muito comuns em moléculas e reações químicas O3 + OH  HO2 + O2 Colaboração com Hans Lischka (U. de Viena, Áustria) Programa Columbus

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…