XXXI Congresso de Iniciação Científica
Sensores químicos baseados em derivados de polifurano: estudo via cálculos de dinâmica molecular com campo reativo
Leonardo Gois Lascane, Augusto Batagin-Neto, Campus Experimental de Itapeva, Engenharia de Produção, Leonardo.gois@unesp.br, Fapesp
Palavras Chave: Polifurano, Dinâmica Molecular, índices de Reatividade.
Introdução
Polímeros orgânicos têm se mostrado materiais promissores para a confecção de sensores químicos. Neste contexto, derivados de Polifurano (PF) têm sido pouco explorados devido a problemas de estabilidade e baixa resposta elétrica, os quais vem sendo recentemente contornados1.
Objetivo
O objetivo deste trabalho é identificar a influência das ramificações na capacidade de adsorção de analitos por meio de simulações empregando Dinâmica Molecular com Campos Reativos (DM- CR), e compará-las com os dados advindos do estudo de reatividade pelo Índice de Fukui Condensado ao átomo (IFCA).
Material e Métodos
A Figura 1 apresenta a estrutura básica dos derivados de PF considerados neste trabalho.
Figura 1. Estrutura básica dos derivados de PF considerados Para o estudo de DM-CR, uma caixa quadrada de aproximadamente 134 x 134 x 134 Å3 foi construída em torno dos derivados (R=H, F, OH, NO2 e CCH) na presença de uma atmosfera de gases (H2O, H2S e NH3).
Neste sentido, estimou-se a influência dos sítios reativos dos derivados por meio de: i) avaliação qualitativa realizada pela visualização da trajetória dos cálculos de DM-CR; ii) análise quantitativa das distâncias médias relativas entre os analitos e a cadeia principal/ramificações; e iii) avaliação da função de distribuição radial de pares, g(r).
Todos os cálculos foram realizados utilizando o campo de força ReaxFF2, implementado no pacote computacional LAMMPS3.
Resultados e Discussão
A Figura 2 ilustra o resultado obtido da análise de IFCA do derivado PF-NO2.
Figura 2. IFCA obtido para o sistema PF-NO2.
A Figura 3 exibe um frame associado à evolução do sistema PF-NO2.
Figura 3. Análise da evolução do sistema PF-NO2. A Figura 4 ilustra a função g(r) e o histograma das distâncias médias com átomos dos analitos obtidos para o sistema PF-NO2.
Figura 4. Função g(r) e Histograma para o sistema PF-NO2. Para o sistema PF-NO2, nota-se uma forte interação dos analitos de H2O em regiões mais próximas das ramificações da cadeia polimérica, indicando ser esta a região de maior reatividade, conforme indica os IFCA.
Para os demais sistemas, também foi observado uma correspondência razoável entre os resultados do DM-CR e IFCA.
Conclusões
Os resultados indicam que o simples IFCA podem ser de fato considerados como parâmetros de predição razoáveis da posição de sítios preferenciais de adsorção de gases sobre derivados de PF.
Agradecimentos
Os autores agradecem à FAPESP (2016/11358-1) e ao CNPq pelo suporte financeiro.
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1 Sheberla, D. et al. Chem. Sci., 2015, 6(1), 360–371.
2 A. C. T. van Duin. et al. J. Phys. Chem. A, 2011 9396−9409.
3 PLIMPTON, S. J. of Comp. Phys., 1995, v. 117, n. 1, p. 1–19.
