EFEITOS DE ANISOTROPIA EM FLUIDOS ANÔMALOS NANOCONFINADOS

A compreensao dos efeitos termodinâmicos, estruturais e dinâmicos de fluidos nanoconfinados tem despertado a atencao dos cientistas de diversas areas na ultima decada. Em especial, o comportamento dentro de estruturas nanometricas de fluidos anomalos mostra-se de extrema importância por suas relevância do ponto de vista nao somente da fisica, mas de outras areas como a biologia, pois ajuda a compreender diversos processos a niveis moleculares, e geologia, como agua dentro de rochas porosas. Ainda, uma nova gama de tecnologias baseadas em nanoestruturas possibilita, por exemplo, o desenvolvimento de filtros altamente seletivos, a dessanilizacao da agua a baixo custo e a criacao de baterias e supercapacitores. Fluidos anomalos se caracterizam por possuir um comportamento distinto do esperado para a maioria dos materiais. Por exemplo, a agua possui um maximo na densidade a temperatura 4oC quando a pressao e 1 atm, ao contrario do que se observa na maioria dos liquidos, cuja densidade diminui conforme diminui-se a temperatura. O fluido anomalo mais conhecido e usual no nosso dia a dia e a agua, mas diversos outros materiais, como silicio, silica, alguns metais liquidos, e ate mesmo polimeros e proteinas globulares apresentam anomalias. Com isto em mente, utilizamos simulacoes de Dinâmica Molecular (MD) de um modelo de fluido cujo potencial de interacao possui duas escalas. Cada molecula do fluido e composta por dois monomeros ligados (dumbbells). Este modelo reproduz o comportamento da agua em bulk, porem seu comportamento nanoconfinado ainda nao foi estudado. Ainda, o modelo esfericamente simetrico nanoconfinado foi extensivamente estudado nos ultimos anos. Assim, realizamos simulacoes MD de um sistema constituido por 1000 particulas confinadas entre duas placas. As simulacoes foram realizadas no ensemble NpT, com numerto de moleculas, pressao e temperatura constantes, e as propriedades termodinâmicas, dinâmicas e estruturais do fluido foram analisadas. Nossos resultados indicam que a inclusao da anisotropia na molecula leva a um comportamento completamente distinto do observado para o modelo esfericamente simetrico. Mais surpreendente, observa-se uma transicao solido-fluido induzida pela superficie conforme aumenta-se a densidade do sistema, enquanto que o esperado seria uma fluido-solido quando a densidade aumenta. Mostramos como em sistemas nanoconfinados a estruturacao em camadas desempenha um papel fundamental na dinâmica do sistema. Este comportamento e explicado pela presenca das duas escalas de interacao e pela competicao entre elas.