Banca de DEFESA: VINÍCIUS HENRIQUE DA CRUZ NASCIMENTO

Uma banca de DEFESA de MESTRADO foi cadastrada pelo programa.
DISCENTE: VINÍCIUS HENRIQUE DA CRUZ NASCIMENTO
DATA : 28/08/2026
HORA: 14:00
LOCAL: DEFESA REMOTA
TÍTULO:

ESTUDO COMPUTACIONAL DE MATERIAIS DE ALTA DENSIDADE ENERGÉTICA BASEADOS EM NITROGÊNIO.

PALAVRAS-CHAVES:

Materiais de Alta Densidade Energética (HEDM); Poliedros de Nitrogênio;
Química Computacional; Superfície de Energia Potencial; Estado de Transição.

 

PÁGINAS: 60
RESUMO:

A urgência por fontes de energia limpa exige inovações que vão além das energias solar e eólica.
Neste cenário, combustíveis sintéticos verdes ganham espaço para discussão. Entre estes tipos
de combustíveis pode-se destacar poliedros compostos inteiramente por nitrogênio, estruturas
que são candidatas a bons Materiais de Alta Densidade Energética (HEDM). Essas moléculas
atuam como uma "mola comprimida", armazenando quantidades massivas de energia em sua
alta tensão estrutural. A grande vantagem ambiental é que, após a queima, elas liberam sua
energia e produzem exclusivamente gás nitrogênio (N2), retornando à atmosfera sem emitir
gases de efeito estufa. Diante disto, objetiva-se investigar, por meio de métodos de química
computacional, as propriedades energéticas da primeira quebra de ligação em estruturas
poliédricas de nitrogênio, mapeando o caminho de reação e encontrando o estado de transição
pertinente a primeira quebra de ligação. Para realizar esses estudo utilizou-se a Teoria dos
Grafos, para obter e modelar as coordenadas espaciais iniciais dos poliedros convexos 3-
conectados, a Metadinâmica (xTB), para simular a evolução da molécula no tempo,
adicionando parâmetros exclusivos da Metadinâmica, o NEB-TS (ORCA 6.1), empregado em
duas etapas (xTB seguido de refinamento DFT com r2SCAN-3c) para localizar o estado de
transição da reação e, por fim, o programa GoodVibes para aplicar correções termodinâmicas
quasi-harmônicas. A triagem inicial do NEB-TS com xTB, baseado nos dados obtidos da
Metadinâmica, encontrou 180 possíveis estados de transição, mas o refinamento rigoroso (DFT)
validou apenas 5 estados de transição, restritos aos poliedros menores de 4 e 6 vértices. A
ausência de estados de transição para poliedros maiores (8 a 12 vértices) revelou que essas
moléculas possuem uma tensão estérica extrema, culminando em suas barreiras de ativação
praticamente planas. Isso indica uma hiper-reatividade onde a molécula colapsa e se fragmenta
quase instantaneamente. Quanto aos poliedros menores, de forma preliminar, a estrutura de 4
vértices tem uma considerável barreira de ativação, com liberação moderada de energia. Já o
poliedro de 6 vértices possui alta labilidade (baixa barreira de ativação) e seu caminho reacional
parece seguir diretamente a formação moléculas de N2, liberando até -1479 kJ/mol de energia
livre. Em comparação, esse rendimento energético por mol supera a queima de combustíveis
como CH4 e H2.

 

MEMBROS DA BANCA:
Externa à Instituição - ELIZETE VENTURA DO MONTE - UFPB
Presidente - 1299876 - GABRIEL AIRES URQUIZA DE CARVALHO
Interno - 1134371 - RICARDO LUIZ LONGO