Dinâmica eletrônica e clássica em sistemas biológicos e nanoestruturados

Abstract

A dinâmica de sistemas eletrônicos e clássicos percorrem uma ampla gama dos estudos necessários para sistemas biológicos e nanoestruturados. A compreensão destes com postos e suas topologias se mostram fundamentais na proposição de novos produtos aplicados diretamente no cotidiano, perfazendo o caminho desde telas, células fotovol taicas, fármacos e outros milhares de produtos que ficam sobre responsabilidade da ciência de materiais e os dispositivos a esta ligados. Aqui, simulações computacionais foram realizadas sob a luz de várias metodologias clássicas, semi-clássicas e quânticas. O modelo de Holstein-Peierls é focado no entendimento do transporte de carga em sistemas cristalinos uni e bidimensionais. O modelo Su-Schrieffer-Heeger, por outro lado, é aplicado no entendimento também do transporte de carga, porém em sistemas quase-1D correspondentes a nanofitas baseados em cortes específicos em folhas de grafeno. Em ambos os casos, o transporte ocorre por meio de portadores de carga como pólarons e bipólarons. Em um tratamento clássico, outros diversos sistemas são investigados a partir de mecânica newtoniana, utilizando potenciais reativos onde a formação e quebra de ligações é possível. Esses estudos decorrem em resultados sobre as propriedades térmicas, mecânicas e termomecânicas de estruturas em uma, duas ou três dimensões, além da formação de novas geometrias estruturais em condições iniciais controladas ou, ainda, o impacto de compostos em altas velocidades. A doca gem molecular também é uma metodologia aqui utilizada para estudar o re-propósito de drogas no tratamento de doenças, tendo como estudo de caso a doença infecciosa COVID-19. Por fim, utilizando de teoria do funcional de densidade, os cálculos de primeiros princípios (mecânica quântica) são utilizados para entender a estrutura e o transporte eletrônico de sistemas e suas aplicações. Os softwares utilizados foram LAMMPS, Materials Studio, Siesta, Gaussian, VMD, SWISSDOCK, GNUplot, PLIP, CHIMERA e Avogadro, além de códigos necessários que foram implementados em Fortran e Python. Os resultados produzidos são comparáveis com outros estudos teóricos e experimentais, são conclusivos e apresentados sistematicamente ao longo deste trabalho.