Orientador: Rogerio Custodio / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-03T11:59:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Basheer_MuftahMohamed._D.pdf: 6550723 bytes, checksum: 4239b86afdd8ddb534a0799dbe10f7c9 (MD5) Previous issue date: 2002 / Doutorado

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:30Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-08-15Bitstream added on 2014-06-13T20:10:54Z : No. of bitstreams: 1 macedo_cp_me_bauru.pdf: 351183 bytes, checksum: faac1af790a3f3c02dba9cddfe8a63d9 (MD5) / Grande parte dos fenômenos químicos e físicos, em especial a química dos elementos mais pesados da tabela periódica, somente pode ser compreendida à luz da teoria quântica relativística. As propriedades catalíticas da platina, por exemplo, são em grande parte devidas aos efeitos relativísticos. Esses efeitos relativísticos, por sua vez, são mais pronunciados nos elementos de número atômico superior a 103, elementos conhecidos como transactinídeos ou super-pesados. Neste trabalho, investigamos a ligação química com carbonilas entre o elemento químico de maior número atômico (z=118) já sintetizado, o Uuo. Nossos resultados em relação a este novo elemento, que supostamente está localizado na família dos gases nobres (grupo 18), sugerem que a química do Uuo deve ser distinta da química dos demais elementos do grupo, indicando novas propriedades para este grupo. / Great part of chemical and physical phenomena can only be understood under the relativistic quantum mechanics framework, mainly the chemistry of the heavier elements. For example, the catalytic propertiers of platinum are in the most part due to relativistic effects. These relativistic effects are more intense in elements beyond atomic number 103, elements known as super heavy elements or transactinides. In this work, we investigated the chemical bound between the chemical element of highest atomic number that has been sintetized, the Uuo with z=118, and carbonyls. Our results, despite the fact that the new element Uuo is located at noble gas family, suggest that its chemical properties are probably different from the other elements of the same group and a possible break of periodic properties.

BEZERRA NETO, João Rufino. Abordagem ab inito do aledronato molecular e três de seus cristais. 2014. 120 f. Dissertação (Mestrado em química)- Universidade Federal do Ceará, Fortaleza-CE, 2014. / Submitted by Elineudson Ribeiro (elineudsonr@gmail.com) on 2016-10-11T15:22:27Z No. of bitstreams: 1 2014_dis_jrbezerraneto.pdf: 12998956 bytes, checksum: e466987d7e35404faec036345189962b (MD5) / Approved for entry into archive by Jairo Viana (jairo@ufc.br) on 2016-10-11T23:50:01Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_dis_jrbezerraneto.pdf: 12998956 bytes, checksum: e466987d7e35404faec036345189962b (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-11T23:50:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_dis_jrbezerraneto.pdf: 12998956 bytes, checksum: e466987d7e35404faec036345189962b (MD5) Previous issue date: 2014 / Well know therapies for the treatment of osteoporosis, syndrome characterized by increased bone fragility and fracture consist primarily of drugs which prevent bone losses, such as bisphosphonates. Among them, alendronate (PO3)-(OH)-C-((CH2)3 NH3)-(PO3) is one of the chosen treatments in the clinic, IC50 = 50 nM. In this work a study of the molecular alendronate and three of its crystals (sodium alendronate trihydrate and anhydrous and calcium alendronate ) is performed in the scope of Density Functional Theory (DFT). In the first case, the focus is the lowest energy conformations of the molecular alendronate in vacuum, in an aqueous medium in accordance with the model of polarization continuum (PCM), and interacting with three molecules of water of a sodium atom based on the characteristics structural relevadas diffraction X-ray crystal alendrontao sodium trihydrate; their vibrational infrared and Raman spectra are calculated to explain in detail the abundant signatures of the phosphate group in the frequency range 400-1400 cm −1 with the assignments of the most important vibrational modes. In the case of crystals, their structural, electronic and optical properties are obtained in the generalized gradient approximation taking into account the description of the term correlation and exchange Tchatschenko (GGA+TS ); Hirshfeld population analysis in which verified is presented alendronate is that the three crystals is in zwitterionic state. From the calculation of the band structure was obtained GAPs with very close values for the three crystals, however, with the density of states and characteristic for each crystal. The effective masses, dielectric function and theoretical optical absorptions for all crystals are presented. / Terapias estabelecidas para o tratamento da osteosporose, síndrome caracterizada por aumento na fragilidade óssea e fraturas, consistem primariamente de drogas que previnem a perda óssea, como os bisfosfonatos. Entre eles, o alendronato (PO3)-(OH)-C-((CH2)3 NH3)-(PO3) é um dos tratamentos escolhidos na clínica, pois possui o IC50=50 nM. Neste trabalho é realizado um estudo do alendronato molecular e de três de seus cristais (alendronato de sódio trihidratado e anidro, e alendronato de cálcio) utilizando da Teoria do Funcional da Densidade (DFT). No primeiro caso, o foco são os confôrmeros de menor energia do alendronato molecular no vácuo, em meio aquoso de acordo com o modelo contínuo polarizável (PCM), e interagindo com três moléculas de água e um átomo de sódio de acordo com as características estruturais reveladas por difração de raios-X do cristal do alendrontao de sódio trihidratado; seus espectros vibracionais no infravermelho e Raman são calculados para explicar com detalhes as abundantes assinaturas do grupo fosfato no intervalo de frequência 400-1400 cm−1, com as atribuições dos modos vibracionais mais importantes. No caso dos cristais, são obtidas suas propriedades estruturais, eletrônicas e ópticas na aproximação da gradiente generalizado levando-se em conta a descrição do termo de correlação e troca de Tchatschenko (GGA+TS); é apresentada a análise populacional de Hirshfeld na qual verificou-se que o alendronato nos três cristais encontra-se no estado zwitterionico. A partir do cálculo de estrutura de banda, foi obtido GAPs com valores muito próximos para os três cristais, porém, com densidade de estados bem característica para cada cristal. São apresentadas as massas efetivas, função dielétrica e absorções ópticas teóricas para todos os cristais.

Made available in DSpace on 2014-06-12T15:49:31Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo2055_1.pdf: 2829989 bytes, checksum: 484c4da863fedb5a447b368ec28e2df7 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2009 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Questões importantes podem ser levantadas sobre a possibilidade da existência de relações entre propriedades macroscópicas de materiais e os conceitos, introduzido recentemente, de polarizabilidade da região de recobrimento (PR) e o conceito de valência iônica específica (VIE). Uma proposta na qual a região de recobrimento da ligação química é considerada como uma distribuição de cargas do tipo plásmon localizado ‐ Plásmon da Região de Recobrimento da Ligação Química (PRR) levou, recentemente, a questões sobre a possibilidade de absorção e espalhamento inelástico de radiação pela região de recobrimento. O principal objetivo deste trabalho é explorar os significados físicos dos conceitos de Plásmon e Polarizabilidade da Região de Recobrimento para o estado sólido. Objetiva‐se também o uso desses conceitos para a caracterização de materiais no estado sólido, quanto aos seus graus de covalência. Os sistemas analisados foram halogenetos alcalinos MX (com M = Li, Na, K e X = F, Cl, Br), a fase α do óxido de alumínio, a fase α‐quartzo do óxido de silício e a fase cassiterita do óxido de estanho. Estes sistemas foram escolhidos por representarem classes fundamentais de compostos no estado sólido e por apresentarem resultados experimentais disponíveis na literatura. Os resultados mostram que αPR apresenta uma acentuada correlação linear com a polarizabilidade molar αmol (R2 = 0.973). A equação ajustada possibilita a utilização do αPR como uma ferramenta para prever a polarizabilidade do material como um todo. Uma excelente correlação (R2 = 0.959) foi encontrada para o ajuste exponencial entre αPR e a energia de bandgap Eg do material. A equação ajustada torna possível a caracterização de materiais quanto ao seu grau de covalência, dado o seu Eg. Concluiu‐se que o plásmon pode ser fisicamente mensurável. Além disto, as energias obtidas para este oscilador estão na faixa de 5 20 eV, região onde se observam os efeitos de éxcitons, plásmons coletivos e as primeiras transições inter e intrabanda. O PRR pode ser utilizado para caracterização de propriedades na faixa de 5 20 eV. O efeito do plásmon da região de recobrimento pode estar relacionado com algumas estruturas suaves nos espectros de absorção e de perda de energia, e pode ser uma forma alternativa de interpretar os picos atribuídos aos efeitos de éxciton nos halogenetos de alcalinos

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-07-21T15:13:15Z No. of bitstreams: 1 christianblenke.pdf: 64772985 bytes, checksum: 60aa8e2555ce4d24e84503e4e4363ab8 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-08-09T13:19:12Z (GMT) No. of bitstreams: 1 christianblenke.pdf: 64772985 bytes, checksum: 60aa8e2555ce4d24e84503e4e4363ab8 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-09T13:19:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 christianblenke.pdf: 64772985 bytes, checksum: 60aa8e2555ce4d24e84503e4e4363ab8 (MD5) Previous issue date: 2007-03-02 / Ciclodextrinas são importantes oligossacarídeos cíclicos obtidos através da degradação enzimática do amido, constituídos por unidades básicas de a-D-glicopiranose. As ciclodextrinas têm sido utilizada amplamente como reatores moleculares atuando de diversas formas, no controle cinético e termodinâmico de processos químicos. Cálculos nos níveis semi-empírico (PM3), Hartree-Fock (HF/6-3 1G(d)) e DFT (B3LYP) envolvendo um dímero de β-ciclodextrina (β-CD2ur) ligado através de um grupo uréia (N,N'-Bis(6A-deoxi-β-ciclodextrina-6A-il)uréia) foram realizados com o intuito de identificar as conformações mais estáveis. Três conformações foram obtidas, denominadas Cl, C2 e C3, com energias que indicam, nos três níveis, a estabilidade da conformação aumentando de C3 para Cl, Posteriormente foi estudada a inclusão do ânion indoxil e a isatina nas cavidades dos dímeros de conformação mais favorável, Cl e C2, na formação do índigo e da indirubina, através do método semi-empírico (PM3) e do método híbrido ONIOM (HF/6-3 1G(d,p):PM3). Os resultados indicaram que, para os reagentes, a inclusão é mais favorável através da cavidade maior dos dímeros nas formas Cl e C2. A formação dos intermediários indicou a conformação mais estável na forma C2, em acordo com a proposta experimental. O produto indirubina mostrou-se mais estabilizado quando incluso dentro da cavidade da forma Cl. Os resultados mostraram que existe uma boa concordância com evidências experimentais reportadas na literatura sobre a formação da indirubina dentro da cavidade e o decréscimo na formação do índigo, evidenciando aspectos moleculares do efeito de molde da ciclodextrina. Estudos de solvatação também foram realizados para os dímeros Cl e C2 e para a unidade básica que forma os cones de ciclodextrina, a a-D-glicopiranose. Estes estudos indicaram resultados em boa concordância com dados reportados na literatura para a β-ciclodextrina, como a presença de sete moléculas de água no interior de cada cavidade dos dímeros Cl e C2. As ligações de hidrogênio soluto-solvente também foram analisadas, estando os resultados em bom acordo com os dados da literatura para a a-ciclodextrina e a β-ciclodextrina. / Cyclodextrins are important cyclic oligosaccharides obtained from enzymatic degradation of starch, constituted by basic units of a-D-glucopyranose. The cyclodextrins have been used largely as molecular reactors acting through several ways in the kinetic and thermodynamic control of chemical processes. Calculations at semi-empirical (PM3), Hartree-Fock (HF/6-3 I G(d)) and DFT (B3LYP/6-31G(d)) involving a β-cyclodextrin dimer (β-CD2ur) linked by a urea group ((N,N'-Bis(6A-deoxi-β-cyclodextrin-6A-il)urea), was carried out aiming to identify the most favorable conformations. Three conformations were obtained, named Cl, C2 and C3, with energies showing, at the three levels of theory, the conformational stability increasing from C3 to Cl. In the next step, the inclusion of reactive species, leading to indigo and indirubin formation inside de cavity of the two most stable dimers, C1 and C2, was studied by means of semi-empirical (PM3) and hybrid method ONIOM (HF/6-31G(d,p):PM3). The results indicate that for reactants, the inclusion toward the wider cavity is most favorable for dimers C 1 and C2. The inclusion complex of the intermediate was found to be more stable in the form C2, supporting the experimental purpose. The indirubin product is more stabilized when inside the cavity of Cl dimer. The results show that exist a good agreement with experimental evidences reported in the literature about the indirubin formation inside the cavity and the decreasing in the formation of indigo, evidencing molecular aspects of the cyclodextrin templating effect. Solvation studies also were carried out to these dimers and to the basic unit in the composition of the cyclodextrin cone, the a-D-glucopyranose. The results were in good agreement with the available data for β-cyclodextrin, with the presence of seven water molecules inside each cavity. The solute-solvent hydrogen bonds were also analyzed and the results found in good agreement with those reported for a-cyclodextrin and β-cyclodextrin

A detecção nos meios interestelar e circunstelar de espécies diatômicas contendo silício como SiC, SiN, SiO e SiS, assim como espécies contendo fósforo, sugere que a molécula SiP seja também uma forte candidata a ser observada nesses meios devido à abundância relativa de seus átomos componentes. A importância tecnológica do silício é também motivadora para a caracterização estrutural e espectroscópica de seus derivados. Neste particular, complementando estudos anteriores de espécies contendo átomos de silício em nosso grupo, este trabalho está voltado para uma descrição teórica detalhada de cerca de duas dúzias de estados eletrônicos dupletos e quartetos da espécie SiP que se correlacionam com os quatro primeiros canais de dissociação. Essa descrição compreende a construção de curvas de energia potencial, da função momento de dipolo e da função momento de transição. Os estados ligados são também caracterizados por suas constantes espectroscópicas e as possíveis transições vibrônicas expressas em termos de probabilidades de transições radiativas calculadas pelo coeficiente Av\'v\" de Einstein; tempos de vida radiativa complementam esses cálculos. Na descrição dos estados eletrônicos e de suas propriedades usamos a metodologia interação de configurações com referências múltiplas, onde a função de onda foi gerada como excitações simples e duplas a partir de um conjunto de funções de configurações de referência determinado por um cálculo prévio do tipo campo auto-consistente multi-configuracional com espaço ativo completo. Funções atômicas do tipo aug-cc-pVQZ foram usadas na construção dos orbitais moleculares. Dentre todos os estados caracterizados, destacamos a descoberta de um estado 2π abaixo do estado anteriormente rotulado de B 2Σ+, o que nos levou a uma nova renomeação da ordem energética. Esse novo estado oferece uma possibilidade realista de se acessar estados vibracionais mais altos dos estado X 2π e A 2Σ+ e com isso obter uma descrição experimental melhorada desses dois estados. Além do conjunto de estados dupletos possíveis descritos, salientamos também as possibilidades aqui apontadas e quantificadas de se detectar experimentalmente transições eletrônicas entre os estados quartetos. No seu todo a descrição detalhada e rigorosa de cerca de duas dúzias de estados eletrônicos fornece um conjunto de dados energéticos e espectroscópicos que certamente contribuirá para um melhor entendimento de sistemas diatômicos contendo silício e fósforo. / The detection in interstellar and circumstellar spaces of diatomic species containing silicon like SiC, SiN, SiO, and SiS, as well as species containing phosphorous suggests that the molecule SiP be also a strong candidate is observed in these regions due to the relative abundance of its constituting atoms. The technological importance of silicon is also a motivation for the structural and spectroscopic characterization of its derivatives. In this particular, complementing previous studies in our group of species containing silicon atoms, this work is focused on a detailed description of about two dozen doublet and quartet electronic states of the SiP species correlating with the first four dissociation channels. This description comprises the construction of potential energy curves, and dipole and transition moment functions. The bound states are also characterized by their spectroscopic constants and the possible vibronic transitions expressed in terms of the radiative transition probabilities calculated as Einstein Av\'v\'\' coefficients; radiative lifetimes also complement these calculations. In the description of the electronic states and of their properties we used the multi-reference configuration interaction method, with the wavefunction generated as all single and doubles excitations from a set of reference configuration state functions determined from a previous complete active space multiconfigurational selfconsistent field calculation. Atomic functions of the type aug-cc-pVQZ were used in the construction of the molecular orbitais. Of all the electronic states c haracterized, we call the attention to the discovery of a 2π state below a state previously know as B 2Σ+, a fact that led us to a new labelling of the energetic order. This new state offers a realistic possibility of accessing higher vibrational states of the states X 2π and A 2Σ+, thus providing the possibility of obtaining an improved experimental description of these two states. Besides the set of possible states described, we also note the possibilities here pointed out and quantitatively characterized of experimentally detecting electronic transitions between quartet states. On the whole, the detailed and rigorous description of about two dozen electronic states provides a set of energetic and spectroscopic data that certainly will contribute to a better understanding of diatomic systems containing sillicon and phosphorus.

A detecção nos meios interestelar e circunstelar de espécies diatômicas contendo silício como SiC, SiN, SiO e SiS, assim como espécies contendo fósforo, sugere que a molécula SiP seja também uma forte candidata a ser observada nesses meios devido à abundância relativa de seus átomos componentes. A importância tecnológica do silício é também motivadora para a caracterização estrutural e espectroscópica de seus derivados. Neste particular, complementando estudos anteriores de espécies contendo átomos de silício em nosso grupo, este trabalho está voltado para uma descrição teórica detalhada de cerca de duas dúzias de estados eletrônicos dupletos e quartetos da espécie SiP que se correlacionam com os quatro primeiros canais de dissociação. Essa descrição compreende a construção de curvas de energia potencial, da função momento de dipolo e da função momento de transição. Os estados ligados são também caracterizados por suas constantes espectroscópicas e as possíveis transições vibrônicas expressas em termos de probabilidades de transições radiativas calculadas pelo coeficiente Av\'v\" de Einstein; tempos de vida radiativa complementam esses cálculos. Na descrição dos estados eletrônicos e de suas propriedades usamos a metodologia interação de configurações com referências múltiplas, onde a função de onda foi gerada como excitações simples e duplas a partir de um conjunto de funções de configurações de referência determinado por um cálculo prévio do tipo campo auto-consistente multi-configuracional com espaço ativo completo. Funções atômicas do tipo aug-cc-pVQZ foram usadas na construção dos orbitais moleculares. Dentre todos os estados caracterizados, destacamos a descoberta de um estado 2π abaixo do estado anteriormente rotulado de B 2Σ+, o que nos levou a uma nova renomeação da ordem energética. Esse novo estado oferece uma possibilidade realista de se acessar estados vibracionais mais altos dos estado X 2π e A 2Σ+ e com isso obter uma descrição experimental melhorada desses dois estados. Além do conjunto de estados dupletos possíveis descritos, salientamos também as possibilidades aqui apontadas e quantificadas de se detectar experimentalmente transições eletrônicas entre os estados quartetos. No seu todo a descrição detalhada e rigorosa de cerca de duas dúzias de estados eletrônicos fornece um conjunto de dados energéticos e espectroscópicos que certamente contribuirá para um melhor entendimento de sistemas diatômicos contendo silício e fósforo. / The detection in interstellar and circumstellar spaces of diatomic species containing silicon like SiC, SiN, SiO, and SiS, as well as species containing phosphorous suggests that the molecule SiP be also a strong candidate is observed in these regions due to the relative abundance of its constituting atoms. The technological importance of silicon is also a motivation for the structural and spectroscopic characterization of its derivatives. In this particular, complementing previous studies in our group of species containing silicon atoms, this work is focused on a detailed description of about two dozen doublet and quartet electronic states of the SiP species correlating with the first four dissociation channels. This description comprises the construction of potential energy curves, and dipole and transition moment functions. The bound states are also characterized by their spectroscopic constants and the possible vibronic transitions expressed in terms of the radiative transition probabilities calculated as Einstein Av\'v\'\' coefficients; radiative lifetimes also complement these calculations. In the description of the electronic states and of their properties we used the multi-reference configuration interaction method, with the wavefunction generated as all single and doubles excitations from a set of reference configuration state functions determined from a previous complete active space multiconfigurational selfconsistent field calculation. Atomic functions of the type aug-cc-pVQZ were used in the construction of the molecular orbitais. Of all the electronic states c haracterized, we call the attention to the discovery of a 2π state below a state previously know as B 2Σ+, a fact that led us to a new labelling of the energetic order. This new state offers a realistic possibility of accessing higher vibrational states of the states X 2π and A 2Σ+, thus providing the possibility of obtaining an improved experimental description of these two states. Besides the set of possible states described, we also note the possibilities here pointed out and quantitatively characterized of experimentally detecting electronic transitions between quartet states. On the whole, the detailed and rigorous description of about two dozen electronic states provides a set of energetic and spectroscopic data that certainly will contribute to a better understanding of diatomic systems containing sillicon and phosphorus.

Parâmetros teóricos obtidos pela otimização de geometria da estrutura molecular em fase gasosa com o método quântico semi-empírico PM3, foram usados para correlacionar constantes de partição (log Poct; log Pc16 e log Pcic) para uma série de 700 solutos, considerando como referência as LSER obtidas com os parâmetros experimentais dos solutos: acidez (Σα2), basicidade (Σβ2), e dipolaridade/polarizabilidade (π2) de ligação de hidrogênio; refração molar de excesso (R2) e volume característico (Vx). Os parâmetros avaliados foram: as energias HOMO e LUMO; o momento de dipolo elétrico e as cargas atômicas parciais do hidrogênio mais positivo e do átomo mais negativo (classe IV - modelo CM1 ); e o índice de polarizabilidade como proposto por Famini e col.. Estes parâmetros teóricos, juntamente com Vx, são adequadas para serem utilizados em LSER na correlação dos valores de log P. Para a maioria dos solutos considerados, as quantidades eletrostáticas q+ , Ιq-Ι e µ descrevem adequadamente os termos de acidez, basicidade e dipolaridade de ligação de hidrogênio, o que não ocorre para solutos com mais de um polo positivo ou negativo relevante, como hidroquinona, nem para solutos como 2-nitrofenol com capacidade de formar ligação de hidrogênio intramolecular. As LSER para log Poct; log Pc16 e log Pcic com estes parâmetros teóricos são quimicamente consistentes. Cargas atômicas parciais, largamente usadas qualitativamente para descrever a reatividade de compostos e de grupos funcionais, podem ser usadas como descritor quantitativo de interações moleculares em estudos de solubilização, o primeiro estágio, que governa muitas reações químicas. / Semiempirical quantum theoretical parameters, obtained from PM3 geometry optimization method in gas-phase for a wide range of 700 solutes, were used to correlate experimental partition coeficients (log Poct; log Pc16 and log Pcyc), bearing as reference the LSER with experimentally derived parameters: Hydrogen bond acidity (Σα2), basicity (Σβ2) , and dipolarity/polarizability (π2); excess molar refraction and characteristic volume (Vx). Theoretical quantities tested includes: HOMO and LUMO energies; class IV, CM1 model atomic partial charges (q+ and Ιq-Ι) and dipole moment (µ); Famini\'s polarizability index (πF); and Vx. Those quantum derived quantities can successfully be used, jointly with Vx, to correlate log P values in the LSER approach. For most of the considered solutes, electrostatic quantities q+, Ιq-Ι and µ describes fairly well Hydrogen bond acidity, basicity and dipolarity terms, but do not describe hydrogen bond terms for solutes with more than one relevant positive or negative centers, like hydroquinone, nor solutes like 2-nitrophenol wich forms intramolecular hydrogen bond when in condensed phases. LSER with those theoretical parameters for log Poct, log Pc16 and log Pcic are chemically consistent. Atomic partial charges, widelly used to describe compounds and functional group reactivity in a qualitative way, can be used as a quantitative descriptor of molecular interactions in solubility, the first step wich drive a lot of chemical reactions.

Simulações de Dinâmica Molecular tornaram-se uma ferramenta indispensável no estudo de sistemas em fase condensada, incluindo sistemas líquido-Cristalinos, e na predição de propriedades dinâmicas. Cristais líquidos possuem um leque enorme de aplicações, mas o estudo teórico destes sistemas torna-se complicado devido ao seu tamanho, ao método utilizado para obtenção dos parâmetros do campo de força e, principalmente, à transferibilidade dos parâmetros para outro estado termodinâmico. Tendo isso em vista, este trabalho propõe uma metodologia para parametrizar campos de força derivados de cálculos mecânico-quânticos que possuam um grau de transferibilidade confiável. O sistema escolhido neste trabalho foi o 4’-Pentil- 4-Carbonitrila, também conhecido como 5CB, pois o mesmo já é utilizado em diversos aparelhos óptico-eletrônicos; a parametrização intramolecular foi feita com o programa JOYCE, e a intermolecular, com o programa PICKY. Os parâmetros intramoleculares obtidos mostraram uma boa descrição da geometria interna do sistema, contribuindo para a parametrização intermolecular, a qual obteve uma excelente descrição de propriedades termodinâmicas. Este trabalho corrobora para a hipótese de que campos de força derivados de cálculos mecânico- quânticos podem descrever diferentes fases termodinâmicas com um alto grau de confiabilidade. / Simulations using Molecular dynamics have become a powerful tool in the study of systems in condensed phase, including liquid-crystalline systems, and in the prediction of dynamical properties. Liquid Crystals have many applications, but the theoretical study of these systems is more complex because of their size, the method that was used in the force field parametrization and, mainly, because in most of the cases parameters cannot be transferred to another thermodynamical state. With that in mind, this work propose a methodology to parametrize force fields derived from quantummechanical calculations and which can be transferred to other thermodynamical state without losing important information. The chosen system in this work was the 4-Cyano-4’-Pentylbiphenyl, also known as 5CB, which have been used in many optical-electronic device and the intramolecular parametrization was done with the JOYCE program and the program PICKY was used in the intermolecular parametrization. The intramolecular parameters obtained show a good description of the internal geometry, contributes to the intermolecular parametrization, with we obtained an accurate description of the thermodynamical and physical chemical properties. This work corroborate to the hypothesis that force field derived from quantum-mechanical calculations can describe different thermodynamical states without losing important information.

Nesta tese investigamos computacionalmente clusters de Aln(+,0,-), n = 2-30, com especial interesse em entender aspectos fundamentais de suas propriedades em função do número de átomos e da carga total. Clusters de Aln(+,0,-) podem variar suas propriedades completamente com a adição de um átomo ou um elétron. Essas características permitem que atuem em nanocatálise, como ácidos ou bases de Lewis ou como substrato para adsorção de compostos orgânicos e inorgânicos. Apesar das propriedades dos clusters os tornarem ótimos materiais para inúmeras aplicações, a síntese desses materiais é desafiadora, podendo ser realizada por métodos químicos ou físicos. Os métodos físicos se baseiam na vaporização a laser, e em geral é utilizado um espectrômetro de massa para segregar as partículas, enquanto os métodos químicos compreendem a síntese por meio de nucleação e banhos químicos usando agentes redutores gerando clusters passivados ou suportados por substratos. Apesar de haver muitos estudos experimentais e computacionais investigando propriedades estruturais, eletrônicas e energéticas de clusters de Alumínio como distorção janh-Teller, energia de ionização e afinidade eletrônica, poucos foram realizados priorizando a análise da estrutura eletrônica visando investigar a relação entre suas propriedades e as ligações químicas. Dessa forma, o objetivo desse trabalho foi investigar as propriedades estruturais, energéticas e eletrônicas de clusters Aln(+,0,-) , n = 2 - 30, reunindo evidências que explicam a natureza de suas ligações químicas em função do número de átomos e da carga total. As propriedades estruturais compreendem distância média, número de coordenação efetivo e distorções Janh-Teller. As propriedades energéticas envolvem energia de estabilização por átomos, energia de dissociação e função de estabilidade. As propriedades eletrônicas englobam a energia de ionização, a afinidade eletrônica, os orbitais de fronteira, a densidade de estados, além da análise da densidade eletrônica por meio da teoria de átomos em moléculas (AIM), a análise decomposição energética por interação quântica entre átomos (IQA), a análise da função de localização eletrônica (ELF), a investigação da ordem de ligação pelo índice de Mayer, a análise da ligação química pelo método de particionamento da densidade natural adaptada (AdNDP) e análise dos orbitais naturais de ligações (NBO). As estruturas iniciais dos clusters de Aln(+,0,-) foram obtidas pelo algoritmo de busca configuracional Revised Basin-Hopping Monte Carlo (RBHMC), e posteriormente otimizados pelo modelo computacional TPSSh/def2-TZVPP, esta estratégia gerou resultados de energia de ionização e afinidade eletrônica mais próximos de valores experimentais que os modelos MP2/def2-TZVPP, PBE0/def2-TZVPP, BP/def2-TZVPP e B3LYP/def2-TZVPP. Nós observamos considerável influência da carga total e do número de átomos sobre a geometria dos clusters investigados. A distância de ligação média e o número de coordenação efetivo permitiram caracterizar clusters com estrutura planar, estrutura tridimensional, e também regiões de transição entre essas geometrias por meio da simples análise do gráfico dessas propriedades em função do número de átomos. A energia de ligação por átomos revelou que a estabilização desses clusters cresce rapidamente até Al12(+,0,-) , e a partir de então, se aproxima lentamente do valor da fase bulk conforme cresce o número de átomos. A função de estabilidade revelou que a estabilização de clusters está relacionada com a sua estrutura eletrônica, revelando que alguns clusters Aln(+,0,-), n = 2 - 30, são mais estáveis que os vizinhos mais próximos, em acordo com a sugestão dos números mágicos inicialmente aplicados para clusters de sódio e potássio. A energia de ionização e a afinidade eletrônica calculadas por TPSSh/def2-TZVPP para os clusters investigados forneceram resultados muito próximo dos valores experimentais, o comportamento oscilante dessas propriedades foram associados a padrões de crescimento baseado em icosaedros, decaedros e tetraedros por alguns autores e concordam com os nossos resultados. Os orbitais de fronteira e a densidade de estados dos clusters Al13(+,0,-) indicam que o HOMO apresenta contribuição preponderante dos orbitais pi. A teoria quântica de átomos em moléculas revelou que a força das interações químicas está associada à deslocalização eletrônica nos clusters investigados que cresce na seguinte ordem Aln+ < Aln0 < Aln-. E o caráter covalente nesses clusters é maior para os cátions que para os neutros e ânions. Esses resultados conferem maior caráter metálico aos clusters Aln- que aos demais clusters carregados e neutros, confirmados pelo método ELF. O método de partição energética IQA mostrou que a contribuição energética preponderante para a estabilização das interações químicas nos clusters Aln(+,0,-), n = 2 - 7, é a energia de troca responsável pelo caráter covalente, enquanto a contribuição iônica é oriunda da energia cinética eletrônica que apresenta caráter desestabilizante ou repulsivo para os clusters Aln(+,0,-), (n = 2 - 4 e 6 - 7), por outro lado, essa contribuição é estabilizante, mesmo que muito pouco para os clusters Al5(+,0,-) e consideravelmente estabilizante para as interações nos clusters Al13(+,0,-), sendo importante para o aumento da deslocalização eletrônica confirmada pela presença de aromaticidade tridimensional investigada pelos métodos ELF, AdNDP e NICS. / In this thesis we investigate computationally Aln(+,0,-) , n = 2 - 30 clusters with special interest in understand the fundamental aspects of theirs properties in function of number of atoms and of total charge. Aln(+,0,-) clusters can vary its properties completely through the addition of an atom or an electron. These features allow them to act at nanocatalysis such as acids or basis of Lewis or such as substrate for adsorption of organic and inorganic compounds. Despite the properties of clusters become them optimal materials for numerous applications, the synthesis of these materials is challenging, it can be performed by chemical or physical methods. Physical methods are based on laser vaporization and generally used a mass spectrometer to segregate the particles, while chemical methods include comprise through nucleation and chemical baths using reducing agents generating passivated clusters or supported by substrates. Although there are many experimental and computational studies investigating structural, electronic and energetic properties of Aluminum clusters such as Jahn-Teller distortion, ionization energy and electron affinity, few were performed prioritizing the analysis of the electronic structure and to assess the relationship between its properties and the chemical bonds. This form the objective this work was investigate the structural, energetic and electronic properties of Aln(+,0,-), n = 2 - 30 clusters gathering evidence to explain the nature of their chemical bonds in function of the number of atoms and of total charge. The structural properties include average distance, effective coordination number and Janh-Teller distortions. The energetic properties involve stabilization energy of atoms, dissociation energy and stability function. The electronic properties include the ionization energy and electron affinity, frontier orbitals, density of states, as well as analysis of the electron density through the atoms in molecules (AIM) theory, the analysis by interacting quantum atoms (IQA), the analysis of electron localization function (ELF), the investigation of binding order by Mayer index, the analysis of chemical bonding by adaptive natural density partitioning method (AdNDP) and analysis of natural bond orbital (NBO). The initial structures of clusters Aln(+,0,-) were obtained by algorithm of configuracional search Revised Basin-Hopping Monte Carlo (RBHMC), and subsequently optimized by computational model TPSSh/def2-TZVPP, this strategy performed electron affinity most close of experimental values than MP2/def2-TZVPP, PBE0/def2-TZVPP, BP/def2-TZVPP e B3LYP/def2-TZVPP. We observed considerable influence of the total charge and the number of atoms on geometry of the investigated clusters. The average bond distance and effective coordination number allowed the characterization of clusters such as planar structure, three-dimensional structure, as well as transition regions between these geometries through simple graphic analysis of these properties according to the number of atoms. The bind energy by atoms revealed that the stabilization of these clusters grows rapidly until Al12(+,0,-), and from them it grows slowly approaching from bulk phase, it grows in function of number of atoms. Stability function revealed that stabilization of clusters is related to its electronic structure indicating that some clusters Aln(+,0,-), n = 2 - 30 are more stable than the nearest neighbors, in accordance with the suggestion of the magic numbers initially applied to sodium and potassium clusters. The ionization energy and the electron affinity calculated within TPSSh/def2-TZVPP for the investigated clusters provided very close results from experimental values, the oscillating behavior of these properties have been associated with growth patterns based on icosahedrons, decahedrons and tetrahedrons by some authors and agree with our results. The frontier orbitals and the density of states of the Al13(+,0,-) clusters indicate that the HOMO has dominant contribution from orbitals. Quantum theory of atoms in molecules revealed that strength of chemical interactions is associated with the electron delocalization in the investigated clusters growing in the following order Aln+ < Aln0 < Aln-. The covalent character of these clusters is higher for cations than for neutral and anions. These results provide greater metallic character to Aln- clusters than others charged and neutral clusters, such as confirmed by ELF method. IQA energy partition method revealed that dominant energetic contribution to the stabilization of chemical interactions in clusters Aln(+,0,-), n = 2 - 7 is the exchange energy responsible by covalent character, while the ionic contribution comes from the electronic kinetic energy that has destabilizing or repulsive character to the Aln(+,0,-), (n = 2 - 4 and 6 - 7) clusters. On the other hand, this contribution is stabilized to Al5(+,0,-) clusters, even though very little, and considerable stabilizing to the interactions at Al13(+,0,-) clusters. Thus, it is important to increase of the electron delocalization confirmed by presence of the three-dimensional aromaticity investigated by ELF, AdNDP and NICS methods.