Estudo computacional de sistemas polimórficos
Resumo
Neste trabalho analisamos o comportamento estrutural de coloides com duas formas; são
elas: moléculas esféricas e em forma de haltere com separações distintas, desde sobreposição
quase completa a sem sobreposição. Usando simulações de Dinâmica Molecular no ensemble
NpT, identificamos que os coloides esféricos podem apresentar estruturas cristalinas bem
definidas como uma fase Triangular de Baixa Densidade, stripes, uma rede Kagome e uma
fase Triangular de Alta Densidade. Para os coloides em forma de halteres, as estruturas são
fortemente afetadas pela anisotropia. Para os dímeros com menor distância intramolecular,
identificamos a fase Triangular de Baixa Densidade, uma fase de agregados e stripes
lado a lado, enquanto para os casos com distância intermediária, identificamos uma fase
Triangular de Baixa Densidade, e stripes com padrões de orientação distintos. Quando não
há sobreposição entre os monômeros em um haltere, um comportamento semelhante ao do
caso esférico simétrico é recuperado. Ao selecionar o sistema com distância intermediária
e explorar seu diagrama de fase a baixa temperatura, devido à sua capacidade de exibir
uma variedade de padrões de stripes, através da análise de mudanças termodinâmicas
e estruturais ao longo das isotermas de compressão, exploramos a transição entre esses
padrões polimórficos. Além das fases stripes e sólida triangular de baixa densidade obtidas,
observamos uma fase de fluido nemático caracterizada por um padrão semelhante ao de
polímero em altas temperaturas e pressões intermediárias. Além disso, demonstramos o
papel significativo desempenhado pela nova escala de comprimento característica, que
surge da geometria anisotrópica dos dímeros, na transição entre os padrões de stripes.
Notavelmente, não apenas as propriedades estruturais exibem comportamento intrigante,
mas a difusão e a densidade na fase fluida nemática, também, apresentam um aumento
anômalo semelhante ao observado na água sob compressão. Essas descobertas podem ser
valiosas para orientar o design de materiais baseados em nanopartículas, com o objetivo
de alcançar mesopadrões específicos, através do uso da anisotropia na geometria molecular
para, assim, controlar os padrões de auto-montagem.