Theoretical study of the interaction between pure and N-substituted coronene dimers with CO2.

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  • Presentation type: Apresentação de Pôster / Poster Communications
  • Track: Computational Chemistry
  • Keywords: Asphaltene Aggregation; carbon dioxide; environment;
  • 1 UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO

Theoretical study of the interaction between pure and N-substituted coronene dimers with CO2.

Kelly Fernandes Pessôa Laeber

UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO

Abstract

The reinjection of CO2 into the oil wells is an alternative to reduce impacts in the greenhouse effect.
The interaction of CO2 with asphaltenes promotes destabilization, favoring their precipitation.
Dimeric aggregates of coronene were optimized in different arrangements, with and without N atom.
nCO2 (n=2-30) were approximated to the dimers and the structures were optimized with DFTBA method.
The presence of N decreases the aggregation energy, independently on the arrangement of aggregate.
In the presence of CO2 an increase in the strength of aggregation is verified.

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Kelly Fernandes Pessôa Laeber

Ola professor Luciano, obrigada!!!! Essa formação da ligação ainda é pra nós um caso a ser investigado. Por dinâmica molecular pensamos numa investigação da primeira camada de solvatação pela função de distribuição radial como forma de completar a segunda parte do trabalho que é a interação do CO2. Fazendo de maneira "manual", ao inserir o CO2, notamos que a partir de mais ou menos 18 moléculas é quase que constante a influência. Então essa opção surgiu numa tentativa de analisar a primeira camada de solvatação, mas ainda é so uma ideia. Entretanto estou considerando novas contribuições. 

Author

Kelly Fernandes Pessôa Laeber

Ola, 

Os cálculos foram todos realizados no software gaussian, sendo o DFT na versão 09 e o DFTBA no 16. A distância inicial de 5A foi escolhida com base na literatura em relação a alguns trabalhos sobre os planos aromáticos como as estruturas de grafeno. Essa distância inicial é entre o centro de massa dos monômeros que compõem o dímero, na posição Face to Face, isto é, em paralelo.  Portanto todas as configurações partem da mesma distância.

A energia de agregação na presença do CO2 é definida pela equação abaixo:

Eagg = EAB – (EA + EB)

Onde, EAB refere-se a energia do dímero com todas as moléculas de CO2 e, EA e EB aos respectivos monômeros com as moléculas de CO2 sobre a sua superfície. As energias foram retiradas do cálculo counterpoise.

 

Matheus J. S. Matos

Oi Kelly, obrigado pela resposta e parabéns pelo trabalho. Está muito bonito.

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Kelly Fernandes Pessôa Laeber

Ola Rodolfo, obrigada pela contribuição.

Ainda não conseguimos racionalizar o real motivo da influencia da posição na mudança do gap entre o Ncentral e o Nperiférico. Somente avaliamos a relação entre a aromaticidade e o gap, como mostrado a posição Nperiferico por ter o maior gap é o mais aromático.

Quanto a segunda pergunta, neste momento só avaliamos de maneira geral a influência do CO2 nas interações entre os monômeros. O segundo passo dessa contribuição é avaliar a ação dele como um todo no dímero. 

O trabalho ainda esta em fase inicial, e temos como metas futuras essas avaliações, além das fragmentações dessas energias para cada aglomerado.

Rodolfo Goetze Fiorot

Oi, Kelly, obrigado pela resposta!
Está em fase inicial, mas você já tem bastante coisa! E parece muito promissor. 

Com relação à influência na aromaticidade, vocês estão usando algum descritor para quantificar / comparar a aromaticidade em uma estrutura em relação à outra? (Talvez eu tenha perdido em sua apresentação).

 

Author

Kelly Fernandes Pessôa Laeber

Oi Rodolfo, então para quantificar a aromaticidade neste trabalho eu usei somente a diferença entre os orbitais de fronteira. Entretanto para tese, estou realizando os cálculos HOMA e I6. Obrigada pelas contribuições.

Author

Kelly Fernandes Pessôa Laeber

Ola Ricardo, muito Obrigada!!! 1) Sim, na minha tese que está em andamento eu realizei cálculos na outra posição interna. O N esta substituindo o C acima do que neste trabalho é a substituição Ncentral. 2) Na formação do dímero, por aproximação e comparação com as demais, mantivemos o singleto ao invés do tripleto. Entretanto já esta como meta realizar este cálculo para avaliar essa diferença. Ainda não conseguimos chegar a um resultado específico sobre essa ligação entre os C na posição Ncentral. O que eu tenho até agora é que essa ligação não acontece na outra posição do centro a qual você perguntou. 3) Quanto a usar dinâmica, p este caso em particular nao tinha pensado e qualquer contribuição será bem vinda. Estamos pensando em dinâmica para completar a segunda parte no estudo da influência do CO2 mas ainda é algo recente. 

Ricardo Oliveira

Muito interessante. Sobre a dinâmica, vejo dois caminhos possíveis mais simples e menos custosos. Uma é usar DFTB/DFTB+ (https://dftbplus.org/) e outra é usar o xTB (https://xtb-docs.readthedocs.io/en/latest/contents.html). Apesar de não ser o escopo, esse trabalho pode ser relevante para a área de astroquímica. A formação de aglomerados de PAHs e interação com pequenas moléculas afeta algumas propriedades espectroscópicas dessas moléculas como potencial de ionização e absorção/emissão de certas bandas na região do infravermelho. Pode ser uma perspectiva interessante! Boa sorte!

Author

Kelly Fernandes Pessôa Laeber

Obrigada Ricardo pelas contribuições!