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Investigação Ab Initio das Propriedades Mecânicas, Estruturais, Energéticas e Eletrônicas de Fosfatos de Cálcio na Fase de Bulk com Dopantes Substitucionais

Processo: 21/05697-6
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
Vigência (Início): 01 de setembro de 2021
Vigência (Término): 31 de agosto de 2022
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
Pesquisador responsável:Juarez Lopes Ferreira da Silva
Beneficiário:Henrique Souza Marques
Instituição-sede: Instituto de Química de São Carlos (IQSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
Vinculado ao auxílio:17/11631-2 - Ciência Computacional de Materiais, AP.PCPE
Assunto(s):Teoria do funcional da densidade   Dopagem eletrônica   Hidroxiapatita   Química computacional

Resumo

A hidroxiapatita (HAP, Ca10(PO4)6(OH)2) é um dos principais componentesinorgânicos dos ossos e dentes que, devido a sua biocompatibilidade e bioatividade,vem sendo amplamente investigada e utilizada em aplicações biomédicas, comoenxertos ósseos e implantes dentários. A estrutura cristalográfica desse materialé flexível o bastante para agregar substituintes iônicos, tanto catiônicos quantoaniônicos, em seus três sítios originais: Ca2+, PO43- e OH-. A possibilidade demanipular e controlar a quantidade dos substituintes dentro da rede da HAP permitetambém sintetizar catalisadores específicos para diferentes reações químicas. Porexemplo, a HAP tem sido estudada pelo Prof. Gustavo Paim Valença, Escola deEngenharia Química - UNICAMP, para a conversão de etanol em novos produtos.Apesar do grande número de estudos, o conhecimento atomístico dos parâmetrosque contribuem para determinar suas propriedades ainda é insatisfatório.Portanto, esse projeto tem o objetivo de desenvolver uma investigação ab initiodas propriedades estruturais, energéticas e eletrônicas de hidroxiapatitas puras edopadas através de substituições iônicas dos três sítios da HAP na fase de bulk, seminterferir na carga estequiométrica do cristal. Todos os cálculos serão realizadosutilizando a teoria do funcional da densidade, conforme implementada no ViennaAb initio Simulation Package (VASP), o qual é largamente utilizado pela comunidadecientífica. Além do estudo dos dopantes, e havendo extensão da presente solicitação(renovação de bolsa), pretende-se investigar, também, as influências dos mesmossubstituintes em outros fosfatos de cálcio com diferentes proporções Ca/P, e assim,analisar as mudanças nas características trazidas tanto pelos substituintes quantopela mudançaa na proporção entre os elementos constituintes da rede cristalina.Em resumo, o presente projeto possui os seguintes objetivos: (5V) contribuir para aformação de recursos humanos em nível de graduação através da inserção do estudantenas atividades do grupo QTNano, e.g., seminários, workshops e desenvolvimentodas atividades de trabalho em grupo (soft skills). (5V5V) contribuir para aprimorar oconhecimento das propriedades estruturais, energéticas e eletrônicas de compostoscom base na hidroxiapatita.

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