Simulação computacional de misturas binárias de nanotubos de carbono e anfifílicos em solução aquosa via Método de Monte Carlo.

Abstract

Nanotubos de carbono apresentam propriedades de enorme interesse na indústria e nas mais diversas áreas da ciência, como por exemplo suas propriedades térmicas, mecânicas e elétricas. As inúmeras possibilidades teóricas de aplicação deste material tornam-no alvo de intensa pesquisa científica. Inúmeros pesquisadores em todo o mundo têm se esforçado em conhecer e dominar essas propriedades e desenvolver métodos financeiramente viáveis de obtenção de nanotubos com características adequadas a seu uso. Uma das dificuldades encontradas para se alcançar estes objetivos é a agregação dos nanotubos em feixes paralelos, produzida por fortes forças de van der Waals. A desagregação desses feixes, e consequente solubilização dos nanotubos, sem provocar mudanças nas propriedades de interesse, tem sido uma tarefa de difícil de realização. Uma das possibilidades estudadas é o uso de moléculas anfifílicas adsorvidas na superfície dos nanotubos. No presente trabalho, por meio de simulações de Monte Carlo, são obtidas estruturas de equilíbrio de uma solução aquosa de nanotubos de carbono na presença de moléculas anfifílicas. O modelo proposto é simulado num espaço bidimensional contínuo. Tal modelo se mostrou eficiente em capturar características observadas em sistemas reais além de oferecer grande ganho em tempo computacional. Foram realizadas simulações para diversas temperaturas do sistema e concentrações de anfifílicos. Para analisar as diversas estruturas obtidas, foi utilizada uma função distribuição radial dos anfifílicos em torno dos nanotubos. Os resultados mostram que os anfifílicos tendem a se agregar na superfície dos nanotutos formando diferentes estruturas de equilíbrio de acordo com a concentração de anfifílicos.