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Simulação computacional de processos redox em meios complexos

Resumo

O objetivo do presente trabalho é caracterizar sistemas modelo para a descrição de fenômenos eletroquímicos na matéria condensada, através de simulação computacional atomística, molecular e de estrutura eletrônica. As principais aplicações a serem destacadas nos modelos estudados serão o sensoreamento eletroquímico (feito experimentalmente por medidas de impedância/capacitância eletroquímica) e o transporte de carga a longas distâncias, para o desenho de novos materiais mais eficientes e de fácil obtenção.Um dos sistemas modelo mimetiza proteínas condutoras bacterianas, no intuito de identificar as contribuições especificas das características fisico-quimicas da biomolécula para o transporte eletrônico eficiente a longas distâncias. Bactérias do gênero Geobacter e Shewanella já utilizam esta maquinaria bioquímica para levar a cabo seu metabolismo, transportando carga a um aceptor de elétrons extracelular, ao mesmo tempo em que oxidam compostos orgânicos e reduzem ions metálicosredox. As aplicações vão desde a biolixiviação de metais pesados e descontaminação de ambientes por precipitação química até a geração e transporte de energia elétrica a partir de compostos orgânicos simples, e confecção de células a combustível microbianas. Outro modelo eletroquimico estudado são eletrodos metálicos modificados por monocamadas automontadas de moléculas orgânicas contendo um grupamento redox imobilizado em uma das extremidades. Neste sistema, contribuições não-clássicas para a transferência eletronica são observadas, devido ao confinamento, e isto é explorado no problema de reconhecimento molecular, sensoreamento e o próprio transporte através de biomoléculas. Além do caráter metodológico, visando estender a ciência eletroquímica clássica, o trabalho visa caracterizar as mudanças nas propriedades termodinamicas e estruturais na monocamada eletroativa, na presença de perturbações no ambiente eletrostático, causadas tanto pela aplicação de potenciais elétricos externos como pelo ambiente aquoso, na vizinhança do eletrodo. (AU)

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Publicações científicas (7)
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
SANTO, ANDERSON A. E.; LAZAROTI, VITOR HUGO R.; FELICIANO, GUSTAVO T. Multidimensional redox potential/pK(a) coupling in multicopper oxidases from molecular dynamics: implications for the proton transfer mechanism. Physical Chemistry Chemical Physics, v. 23, n. 48 NOV 2021. Citações Web of Science: 0.
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