Termoestatística e cinética de agregação molecular via análise microcanônica

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Trugilho, Lair Figueiredo
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Viçosa; Física
• Palavras-chave em Português: Transformações de fase (Física estatística); Mecânica estatística; Termodinâmica estatística; Física Estatística e Termodinâmica
• Link de acesso: https://locus.ufv.br//handle/123456789/31084

A agregação de moléculas é um fenômeno conhecido hã muitos anos e tem grande impor- tância em diversas áreas do conhecimento, desde a ciência de materiais até a biologia de proteínopatias. Apesar de já existirem abordagens bem estabelecidas que se dispuseram a descrever este fenômeno, e.g., a teoria clássica da nucleação, tais abordagens geralmente dependem fortemente da forma do agregado formado. Desta maneira, surge o interesse em outras abordagens que não dependam da geometria dos agregados e algumas propostas recentes têm utilizado o formalismo microcanônico da mecânica estatística para descrever tal fenômeno. Neste trabalho, propomos o estudo de um modelo simples de agregação molecular utilizando este tipo de abordagem baseada na análise microcanônica. Util- zamos aqui uma generalização do modelo de Thirring, o qual foi originalmente proposto para agregação em sistemas gravitacionais, com o intuito de estendê-lo a sistemas molecu- lares finitos. No caso do modelo de Thirring é possível obter expressões analíticas para a densidade de estados, a partir da qual pode-se fazer uma caracterização termoestatística abrangente do modelo, incluindo os diagramas de fase, barreiras de energia livre e calores latentes. Esta caracterização demonstra que o sistema, de fato, apresenta transições de fase de primeira ordem, que correspondem a agregação das moléculas que se encontram em um volume finito. Também testamos uma abordagem alternativa baseada na den- sidade de estados conformacional, desprezando a contribuição da energia cinética, que, neste caso, foi condizente com a abordagem microcanônica usual. Por fim, estudamos também a cinética da agregação por meio de simulações estocásticas e foi possível relacio- nar as grandezas termoestatísticas de equilíbrio obtidas na análise microcanônica com as constantes de reação cinéticas resultantes das simulações. O modelo apresentado, apesar de bastante simplificado, foi capaz de descrever sistemas finitos em escalas de energia, temperatura e concentração condizentes com sistemas moleculares. Palavras-chave: Agregação. Análise microcanônica. Transição de fase.