IMPLEMENTAÇÃO DAS EQUAÇÕES DE TAXAS NO JOYSPECTRA: UM ESTUDO DAS POPULAÇÕES DOS NÍVEIS DE ENERGIAS DE COMPLEXOS COM ÍONS LANTANÍDEOS.
Algoritmo, cinética, transferência de energia, equações de taxa.
Os estudos sobre sistemas que envolvem íons lantanídeos focam intensamente no desenvolvimento teórico, visando o design de novos materiais. Uma maneira de contribuir para a química teórica é através da busca por métodos de análise computacional, utilizando algoritmos que favoreçam a resolução de problemas que demandam longos tempos de processamento. O estudo teórico de sistemas com Lnn+ é bastante peculiar devido às suas propriedades intrínsecas de fotoluminescência, resultantes das transições f-f. Um ponto fraco desses sistemas é a baixa absortividade molar, que pode ser compensada pela criação de complexos entre ligantes orgânicos com alta absortividade molar e o Lnn+. Isso permite uma transferência eficiente de energia e um preenchimento populacional do nível emissor. O entendimento dinâmico do processo de transferência de energia intramolecular, por meio da resolução das equações de taxas de transferência intramolecular, é fundamental para o estudo da fotofísica de compostos com lantanídeos. O presente trabalho tem como objetivo incluir essa funcionalidade na plataforma web JOYSpectra, oferecendo uma ferramenta para o entendimento das taxas de absorção, transferência de energia direta e indireta, população dos níveis de energia, descrição efetiva das propriedades fotofísicas e rendimento quântico. A implementação contou com a criação de um algoritmo na linguagem Python, baseado na teoria das transferências de energia intramolecular, para compreender a propagação populacional dos níveis de energia. Os testes iniciais da nova funcionalidade incluíram uma análise das populações de seis níveis no sistema modelo Eu(tta)3H2O, utilizando o algoritmo desenvolvido, aplicando variações nas taxas de absorção do nível singleto excitado dos ligantes e nos métodos de resolução das equações diferenciais: Radau, BDF e LSODA. A nova funcionalidade permite a criação de gráficos que mostram o comportamento das populações ao longo do tempo para cada nível de energia. Os gráficos indicam que as mudanças populacionais no nível fundamental dos ligantes (S0) tendem a se manter estáveis devido à alta taxa k61, que mantém o sistema iterando. Além disso, os níveis T1 e S1 indicam que as transições diretas são mais efetivas nesse sistema, em contraste com as transições inversas. O perfil dos gráficos revela que o nível emissor |5⟩ apresenta um aumento populacional destacado ao longo do tempo. Por fim, a mudança dos métodos aplicados não mostra distinção significativa nas populações finais entre eles. Como conclusão, o algoritmo, em seu estágio atual, apresenta resultados adequados para os seis níveis de energia em sistemas com Eu3+, permitindo manipulações das taxas, tempo de propagação e tipos de resolução. O aumento no número de níveis de energia, no formato em que o código em Python foi concebido, é de fácil implementação, sendo uma das principais perspectivas desse trabalho.