Uso de algoritmo genético e simulações atomísticas para otimização e análise das propriedades de nanofilamentos de carbono - Demingos, Pedro Guerra (2021)
Nanofilamentos de carbono (NTHs) são materiais unidimensionais sintetizados a partir de moléculas aromáticas variadas, como benzeno e compostos heterocíclicos. NTHs despertaram grande interesse científico e tecnológico devido às suas propriedades mecânicas, que combinam a resistência dos nanomateriais de carbono com a flexibilidade dos polímeros. Entretanto, há carências na literatura quanto ao entendimento das relações estrutura-propriedade desses materiais, como a ausência de trabalhos teóricos sobre nanofilamentos derivados de moléculas heterocíclicas de cinco membros, e a dificuldade de se estudar sistematicamente estruturas complexas desses materiais (formadas a partir de benzeno). O presente trabalho procura contribuir em ambos os aspectos a partir de uma combinação de cálculos de Teoria do Funcional da Densidade (DFT), simulações de dinâmica molecular, e a implementação de um algoritmo genético. Cálculos DFT revelaram que NTHs derivados de tiofeno, furano e pirrol possuem boa estabilidade e propriedades mecânicas excelentes, bem como um band gap eletrônico inferior ao dos materiais derivados de benzeno, devido à presença de heteroátomos, o que sugere que esses NTHs podem ser usados em aplicações nanoeletrônicas. O algoritmo genético implementado foi capaz de gerar NTHs complexos com diferentes propriedades otimizadas, como estabilidade relativa (baixa energia) e rigidez (alto Módulo de Young), mostrando ser um método eficaz para a exploração sistemática de novas estruturas desses materiais.