COMPREENDENDO A FORMAÇÃO DE NANOESTRUTURAS EM GELO ASTROFÍSICOS ATRAVÉS DA DINÂMICA MOLECULAR CLÁSSICA
UNDERSTANDING THE ASTROPHYSICAL-ICE NANOSTRUCTURES FORMATION THROUGH CLASSICAL MOLECULAR DYNAMICS
DOI:
https://doi.org/10.18066/revistaunivap.v29i61.4415
Resumo
Gelos astrofísicos (formados pela água, entre outras moléculas) atuam como um catalisador e um reservatório de espécies carbonáceas, ambas com grandes implicações para a astrobiologia. Neste trabalho, nós estudamos a formação de nanoestruturas de gelo astrofísico encontradas no meio interestelar, tendo uma folha de grafeno como substrato catalisador, utilizando-se a técnica de dinâmica molecular clássica para modelar esses ambientes astrofísicos. Para isso, projetou-se dois sistemas: o primeiro composto por grafeno e e o segundo composto por grafeno, e . Inicialmente construiu-se uma caixa de simulação onde a área foi delimitada pelo grafeno cuja altura variava de 4, 6, 8 e 10 nm. As moléculas foram distribuídas uniformemente por toda a caixa. A técnica de dinâmica molecular provou ser uma ferramenta promissora para entender o fenômeno da adsorção de moléculas no substrato, permitindo-nos perceber que a distribuição aleatória de moléculas no sistema interfere com a estrutura geométrica formada por uma nanoestrutura de gelo. Este estudo nos permite compreender, do ponto de vista nanométrico, a influência de alguns parâmetros físico-químicos, no que tange a formação das nanoestruturas de gelos astrofísicos, como o número de ligações de hidrogênio, o tamanho inicial da caixa de simulação, e sua densidade durante o processo de congelamento
Downloads
Não há dados estatísticos.
Referências
Abraham, M. J., Van Der Spoel, D., Hess, B. & Lindahl, E. E. (2014). The GROMACS development team, GROMACS User Manual (version 4.6.7).
Anders, C. & Urbassek, H. M. (2013). Impacts into cosmic ice surfaces: A molecular-dynamics study using the Reax force field. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B, 303, 200–204. https://doi.org/10.1016/j.nimb.2012.10.015
Andersson, S. & Van Dishoeck, E. F. (2008). Photodesorption of water ice. Astronomy & Astrophysics, 491, 907–916. https://doi.org/10.1051/0004-6361:200810374
Andersson, S., Al-Halabi, A., Kroes, G.-J. & Van Dishoeck, E. F. (2006). Molecular-dynamics study of photodissociation of water in crystalline and amorphous ices. The Journal of Chemical Physics, 124, 064715-1 - 064715-14. https://doi.org/10.1063/1.2162901
Arasa, C., Van Hemert, M. C., Van Dishoeck, E. F. & Kroes, G. J. (2013). Molecular Dynamics Simulations of CO_2 Formation in Interstellar Ices. The Journal of Physical Chemistry A, 117(32), 7064–7074.
Arasa, C., Andersson, S., Cuppen, H. M., van Dishoeck, E. F. & Kroes, G.-J. (2010). Molecular dynamics simulations of the ice temperature dependence of water ice photodesorption. The Journal of Chemical Physics, 132, 184510-1 - 184510-12. https://doi.org/10.1063/1.3422213
Berendsen, H. J. C., Spoel, D. van der. & Drunen, R. van. (1995). GROMACS: A message-passing parallel molecular dynamics implementation. Computer Physics Communications, 91, 43–56.
DePaul, A. J., Thompson, E. J., Patel, S. S., Haldeman, K. & Sorin, E. J. (2010). Equilibrium conformational dynamics in an RNA tetraloop from massively parallel molecular dynamics. Nucleic Acids Research, 38, 4856–4867. http://doi.org/10.1093/Nar/Gkq134
Ehrenfreund, P. & Charnley, S. B. (2000). Organic Molecules in the Interstellar Medium, Comets, and Meteorites: A Voyage from Dark Clouds to the Early Earth. Annu. Rev. Astron. Astrophys, 38, 427–483. https://doi.org/10.1146/annurev.astro.38.1.427
Freivogel, P., Fulara, J. & Maier, J. P. (1994). Highly Unsaturated Hydrocarbons as Potential Carriers of Some Diffuse Interstellar Bands. The Astrophysical Journal, 431, 151–154.
Gerakines, P. A., Whittet, D. C. B., Ehrenfreund, P., Boogert, A. C. A., Tielens, A. G. G. M., Schutte, W. A., Chiar, J. E., van Dishoeck, E. F., Prusti, T., Helmich, F. P. & de Graauw, Th. (1999). Observations of Solid Carbon Dioxide in Molecular Clouds with the Infrared Space Observatory. The Astrophysical Journal, 522, 357–377. https://doi.org/10.1086/307611
Kwok, S. (2016). Complex organics in space from Solar System to distant galaxies. The Astronomy and Astrophysics Review, 24(8), 1–27. https://doi.org/10.1007/s00159-016-0093-y
Mainitz M., Anders C. & Urbassek, H. M. (2016). Irradiation of astrophysical ice grains by cosmic-ray ions: a REAX simulation study. Astronomy & Astrophysics, 592, A35–A45. https://doi.org/10.1051/0004-6361/201628525
Matsumoto, M., Saito, S. & Ohmine, I. (2002). Molecular dynamics simulation of the ice nucleation and growth process leading to water freezing. Nature, 416, 409–413.
Rino, F. P., Costa, B. V. (1998). ABC da simulação computacional (1. ed.). Brasil.
Sorin, E. J. & Pande, V. S. (2005). Exploring the Helix-Coil Transition via All-Atom Equilibrium Ensemble Simulations. Biophisical Journal, 88, 2472–2493. https://doi.org/10.1529/biophysj.104.051938
Tielens, A. G. G. M. (2005). The Physics and Chemistry of the Interstellar Medium (1. ed.). Cambridge University Press.
Tielens, A. G. G. M. (2013). The molecular universe. Reviews of Modern Physics, 85, 1021–1081. https://doi.org/10.1103/RevModPhys.85.1021
Van Dishoeck, E.F. (2014). Astrochemistry of dust, ice and gas: introduction and overview. Faraday Discussions, 168, 9–47. https://doi.org/10.1039/C4FD00140K
Zheligovskaya, E.A. (2008). Molecular dynamics study of crystalline water ices. Journal of Structural Chemistry, 49, 459–471.
Downloads
Publicado
2023-10-04
Como Citar
Silva, P. A. da, Oliveira, S. P. G. de, & Amarim, R. G. (2023). COMPREENDENDO A FORMAÇÃO DE NANOESTRUTURAS EM GELO ASTROFÍSICOS ATRAVÉS DA DINÂMICA MOLECULAR CLÁSSICA. Revista Univap, 29(61). https://doi.org/10.18066/revistaunivap.v29i61.4415
Edição
Seção
Ciências Exatas e da Terra
Licença
Copyright (c) 2023 Revista Univap
Este trabalho está licenciado sob uma licença Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Esse trabalho está licenciado com uma Licença Creative Commons Atribuição 4.0 Internacional.
Esta licença permite que outros distribuam, remixem, adaptem e criem a partir do seu trabalho, mesmo para fins comerciais, desde que lhe atribuam o devido crédito pela criação original.
http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/legalcode
DOI:
https://doi.org/10.18066/revistaunivap.v29i61.4415Resumo
Gelos astrofísicos (formados pela água, entre outras moléculas) atuam como um catalisador e um reservatório de espécies carbonáceas, ambas com grandes implicações para a astrobiologia. Neste trabalho, nós estudamos a formação de nanoestruturas de gelo astrofísico encontradas no meio interestelar, tendo uma folha de grafeno como substrato catalisador, utilizando-se a técnica de dinâmica molecular clássica para modelar esses ambientes astrofísicos. Para isso, projetou-se dois sistemas: o primeiro composto por grafeno e e o segundo composto por grafeno, e . Inicialmente construiu-se uma caixa de simulação onde a área foi delimitada pelo grafeno cuja altura variava de 4, 6, 8 e 10 nm. As moléculas foram distribuídas uniformemente por toda a caixa. A técnica de dinâmica molecular provou ser uma ferramenta promissora para entender o fenômeno da adsorção de moléculas no substrato, permitindo-nos perceber que a distribuição aleatória de moléculas no sistema interfere com a estrutura geométrica formada por uma nanoestrutura de gelo. Este estudo nos permite compreender, do ponto de vista nanométrico, a influência de alguns parâmetros físico-químicos, no que tange a formação das nanoestruturas de gelos astrofísicos, como o número de ligações de hidrogênio, o tamanho inicial da caixa de simulação, e sua densidade durante o processo de congelamento
Downloads
Referências
Abraham, M. J., Van Der Spoel, D., Hess, B. & Lindahl, E. E. (2014). The GROMACS development team, GROMACS User Manual (version 4.6.7).
Anders, C. & Urbassek, H. M. (2013). Impacts into cosmic ice surfaces: A molecular-dynamics study using the Reax force field. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B, 303, 200–204. https://doi.org/10.1016/j.nimb.2012.10.015
Andersson, S. & Van Dishoeck, E. F. (2008). Photodesorption of water ice. Astronomy & Astrophysics, 491, 907–916. https://doi.org/10.1051/0004-6361:200810374
Andersson, S., Al-Halabi, A., Kroes, G.-J. & Van Dishoeck, E. F. (2006). Molecular-dynamics study of photodissociation of water in crystalline and amorphous ices. The Journal of Chemical Physics, 124, 064715-1 - 064715-14. https://doi.org/10.1063/1.2162901
Arasa, C., Van Hemert, M. C., Van Dishoeck, E. F. & Kroes, G. J. (2013). Molecular Dynamics Simulations of CO_2 Formation in Interstellar Ices. The Journal of Physical Chemistry A, 117(32), 7064–7074.
Arasa, C., Andersson, S., Cuppen, H. M., van Dishoeck, E. F. & Kroes, G.-J. (2010). Molecular dynamics simulations of the ice temperature dependence of water ice photodesorption. The Journal of Chemical Physics, 132, 184510-1 - 184510-12. https://doi.org/10.1063/1.3422213
Berendsen, H. J. C., Spoel, D. van der. & Drunen, R. van. (1995). GROMACS: A message-passing parallel molecular dynamics implementation. Computer Physics Communications, 91, 43–56.
DePaul, A. J., Thompson, E. J., Patel, S. S., Haldeman, K. & Sorin, E. J. (2010). Equilibrium conformational dynamics in an RNA tetraloop from massively parallel molecular dynamics. Nucleic Acids Research, 38, 4856–4867. http://doi.org/10.1093/Nar/Gkq134
Ehrenfreund, P. & Charnley, S. B. (2000). Organic Molecules in the Interstellar Medium, Comets, and Meteorites: A Voyage from Dark Clouds to the Early Earth. Annu. Rev. Astron. Astrophys, 38, 427–483. https://doi.org/10.1146/annurev.astro.38.1.427
Freivogel, P., Fulara, J. & Maier, J. P. (1994). Highly Unsaturated Hydrocarbons as Potential Carriers of Some Diffuse Interstellar Bands. The Astrophysical Journal, 431, 151–154.
Gerakines, P. A., Whittet, D. C. B., Ehrenfreund, P., Boogert, A. C. A., Tielens, A. G. G. M., Schutte, W. A., Chiar, J. E., van Dishoeck, E. F., Prusti, T., Helmich, F. P. & de Graauw, Th. (1999). Observations of Solid Carbon Dioxide in Molecular Clouds with the Infrared Space Observatory. The Astrophysical Journal, 522, 357–377. https://doi.org/10.1086/307611
Kwok, S. (2016). Complex organics in space from Solar System to distant galaxies. The Astronomy and Astrophysics Review, 24(8), 1–27. https://doi.org/10.1007/s00159-016-0093-y
Mainitz M., Anders C. & Urbassek, H. M. (2016). Irradiation of astrophysical ice grains by cosmic-ray ions: a REAX simulation study. Astronomy & Astrophysics, 592, A35–A45. https://doi.org/10.1051/0004-6361/201628525
Matsumoto, M., Saito, S. & Ohmine, I. (2002). Molecular dynamics simulation of the ice nucleation and growth process leading to water freezing. Nature, 416, 409–413.
Rino, F. P., Costa, B. V. (1998). ABC da simulação computacional (1. ed.). Brasil.
Sorin, E. J. & Pande, V. S. (2005). Exploring the Helix-Coil Transition via All-Atom Equilibrium Ensemble Simulations. Biophisical Journal, 88, 2472–2493. https://doi.org/10.1529/biophysj.104.051938
Tielens, A. G. G. M. (2005). The Physics and Chemistry of the Interstellar Medium (1. ed.). Cambridge University Press.
Tielens, A. G. G. M. (2013). The molecular universe. Reviews of Modern Physics, 85, 1021–1081. https://doi.org/10.1103/RevModPhys.85.1021
Van Dishoeck, E.F. (2014). Astrochemistry of dust, ice and gas: introduction and overview. Faraday Discussions, 168, 9–47. https://doi.org/10.1039/C4FD00140K
Zheligovskaya, E.A. (2008). Molecular dynamics study of crystalline water ices. Journal of Structural Chemistry, 49, 459–471.
Downloads
Publicado
Como Citar
Edição
Seção
Licença
Copyright (c) 2023 Revista Univap
Este trabalho está licenciado sob uma licença Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Esse trabalho está licenciado com uma Licença Creative Commons Atribuição 4.0 Internacional.
Esta licença permite que outros distribuam, remixem, adaptem e criem a partir do seu trabalho, mesmo para fins comerciais, desde que lhe atribuam o devido crédito pela criação original.
http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/legalcode
