Estudo em simulação Monte Carlo de sistemas coloidais com descontinuidade dielétrica
Resumo
Neste trabalho realizamos simulações em Monte Carlo no ensemble canônico, a fim de
estudar as propriedades de equilíbrio em sistemas coloidais carregados, onde as partículas
coloidais tˆem uma constante dielétrica diferente daquela que define o solvente na qual o
sistema está imerso. Inicialmente, revisamos a teoria Poisson-Boltzmann (PB), usada no
contexto do modelo primitivo restrito dentro de uma cavidade de Wigner-Seitz (WS) sem
descontinuidade dieletrica, derivando a forma de obtenção dos perfis de campo eletrico e de
densidade de microıons no entorno do coloide. Comparamos algumas propriedades tıpicas
de sistemas coloidais, tais como carga integrada e carga efetiva, com simulação Monte Carlo,
a fim de mostrar os limites de validade de PB. Em seguida, revisamos a teoria para esferas
dieletricas, procurando estabelecer de que forma a descontinuidade dieletrica presente na
interface entre a macromolecula e o solvente no qual ela está imersa é responsavel pelo
aparecimento da indução de carga superficial por polarização. Analisamos a solução do
problema eletrostatico via metodo das imagens de Kelvin e contra-imagens, procurando
estabelecer uma forma economica do ponto de vista computacional para o calculo da energia
de interação eletrostatica. Aplicamos então esta forma ao calculo de diversas propriedades
de um coloide fixado no centro de uma celula de WS, usando simulação Monte Carlo para
diferentes cenarios: na ausencia de sal, na presen¸ca de sais monovalentes e divalentes, com a carga do coloide sendo variada. Quando comparados com formas alternativas de analise do
efeito de polarização de carga sobre propriedades como perfis de densidade de contra-ıons e
coıons, potencial zeta e carga efetiva, nossos resultados indicam uma redução dos efeitos de
renormalização de carga produzidas pela induçao de carga superficial, em todos os cenarios
investigados.
Collections
Os arquivos de licença a seguir estão associados a este item: