Estudo do Comportamento de Fase do Modelo Primitivo Restrito para Eletrólitos Simples Confinados num Meio Poroso
Abstract
O estudo do comportamento de sistemas iônicos confinados tem despertado muito interesse nos
últimos anos, principalmente devido a sua gama de aplicações. O confinamento desses sistemas
em meios com porosidade controlada tem grande importância, já que podem ser utilizados em
vários ramos tecnológicos como, por exemplo, dispositivos biomédicos e tecnologias de sensores
e computação. O estudo para sistemas dominados por interações de curto alcance tem
sido muito explorado, com a análise de fluidos do tipo Lennard-Jones encerrados numa estrutura
porosa. O comportamento de fase nesses sistemas mostra-se fortemente afetado pelo
confinamento, podendo apresentar mudanças consideráveis em valores críticos e, inclusive, o
surgimento de novas transições de fase do tipo fluido-fluido, em geral não verificadas para tais
fluidos fora do confinamento. Por outro lado, o estudo de fluidos carregados, como eletrólitos
confinados num meio poroso, está longe de ser completo e uma boa descrição e compreensão
termodinâmica ainda está para ser construída. Neste trabalho, realizamos simulações Monte
Carlo no ensemble grande canônico para o estudo de um eletrólito simples e confinado num
meio poroso. As técnicas de repesagem de histogramas e de escala de campo de mistura foram
utilizados para a obtenção dos diagramas de fase e dos parâmetros críticos do modelo primitivo
restrito (RPM) para o fluido iônico, como função da porosidade da matriz dentro da qual o
eletrólito é inserido. Nosso interesse principal é a obtenção do comportamento da coexistência
do modelo RPM a medida que a porosidade é modificada, desde o limite de bulk (sem a
matriz porosa) até o limite a matriz porosa é muito densa. Nossos resultados indicam que a
temperatura e densidade críticas são reduzidas em função do confinamento, em especial no
valor da temperatura crítica. A classe de universalidade para este ponto crítico gás-líquido foi
encontrada como do tipo Ising em 3 dimensões. Da mesma forma como no caso de fluidos não
carregados e dominados por potenciais de curto alcance em meios porosos, na região de baixos
valores de porosidade encontramos uma segunda separação de fase fluido-fluido, sem análogo
para um gás de Coulomb em condições de bulk.