Mobilidade da água confinada em nanotubos de carbono deformados : uma análise via dinâmica molecular

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Mendonça, Bruno Henrique da Silva e
• Orientador(a): Barbosa, Marcia Cristina Bernardes
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Água; Difusão; Nanotubos de carbono; Temperatura
• Palavras-chave em Inglês: Water; Diffusion; Deformed carbon nanotube; Temperature
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/225942

Investigamos, através de simulações de dinâmica molecular, o comportamento da difusão da água confinada em nanotubos de carbono, armchair e zigzag, com diferentes graus de deformação e submetidos a diferentes faixas de temperatura. Este tema é importante porque na natureza dificilmente haverá nanotubos perfeitos, devido à deposição destes em substratos, a defeitos ou ligação de moléculas, ou átomos em sua estrutura. Descobrimos que a água é congelada quando confinada no nanotubo (9, 9) sem deformação e se torna líquida se tal nanotubo for deformado acima de um certo limite. Isso sugere que a forma do nanotubo é um ingrediente importante quando se considera as propriedades dinâmicas e estruturais da água confinada. Os resultados das nossas simulações revelam que nanotubos com deformações mais realistas devem ser considerados para entender o comportamento de difusão da água confinada, pelo menos para os nanotubos mais estreitos, quando a interação entre moléculas de água e átomos de carbono é mais relevante. Analisamos, também, os diferentes mecanismos de difusão quando a temperatura da água é variada de 190 K a 380 K. Os resultados mostram que a água apresenta um cruzamento de difusão não-Arrhenius para Arrhenius. O confinamento muda a transição de difusão para temperaturas mais altas em comparação com o sistema da água em bulk. Portanto, de modo geral, concluíımos que devido á natureza hidrofóbica dos nanotubos de carbono, as moléculas de água tendem a evitar a superfície. Esse fato desempenha um papel central na difusão da água, principalmente em nanotubos estreitos. Além disso, as moléculas também tentam minimizar a energia formando redes de ligações de hidrogênio. Esses dois processos governam a mobilidade da água confinada de uma maneira não trivial.