Estudo em simulação Monte Carlo de sistemas coloidais com descontinuidade dielétrica

• Autor(a) principal: Afonso, Ronaldo Adriano da Silva
• Data de Publicação: 2012
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFPel - Guaiaca
• Texto Completo: http://guaiaca.ufpel.edu.br/handle/prefix/9746
• topic: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA; Física; Monte Carlo; Sistemas coloidais

Neste trabalho realizamos simula¸c˜oes em Monte Carlo no ensemble canˆonico, a fim de estudar as propriedades de equil´ıbrio em sistemas coloidais carregados, onde as part´ıculas coloidais tˆem uma constante diel´etrica diferente daquela que define o solvente na qual o sistema est´a imerso. Inicialmente, revisamos a teoria Poisson-Boltzmann (PB), usada no contexto do modelo primitivo restrito dentro de uma cavidade de Wigner-Seitz (WS) sem descontinuidade diel´etrica, derivando a forma de obten¸c˜ao dos perfis de campo el´etrico e de densidade de micro´ıons no entorno do col´oide. Comparamos algumas propriedades t´ıpicas de sistemas coloidais, tais como carga integrada e carga efetiva, com simula¸c˜ao Monte Carlo, a fim de mostrar os limites de validade de PB. Em seguida, revisamos a teoria para esferas diel´etricas, procurando estabelecer de que forma a descontinuidade diel´etrica presente na interface entre a macromol´ecula e o solvente no qual ela est´a imersa ´e respons´avel pelo aparecimento da indu¸c˜ao de carga superficial por polariza¸c˜ao. Analisamos a solu¸c˜ao do problema eletrost´atico via m´etodo das imagens de Kelvin e contra-imagens, procurando estabelecer uma forma econˆomica do ponto de vista computacional para o c´alculo da energia de intera¸c˜ao eletrost´atica. Aplicamos ent˜ao esta forma ao c´alculo de diversas propriedades de um col´oide fixado no centro de uma c´elula de WS, usando simula¸c˜ao Monte Carlo para diferentes cen´arios: na ausˆencia de sal, na presen¸ca de sais monovalentes e divalentes, com a carga do col´oide sendo variada. Quando comparados com formas alternativas de an´alise do efeito de polariza¸c˜ao de carga sobre propriedades como perfis de densidade de contra-´ıons e co´ıons, potencial zeta e carga efetiva, nossos resultados indicam uma redu¸c˜ao dos efeitos de renormaliza¸c˜ao de carga produzidas pela indu¸c˜ao de carga superficial, em todos os cen´arios investigados.