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Habilitation Thesis
DOI
10.11606/T.43.2015.tde-09102014-153042
Document
Author
Full name
Kaline Rabelo Coutinho
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2012
Committee
Ito, Amando Siuiti (President)
Barbosa, Márcia Cristina Bernardes
Caldas, Marilia Junqueira
Custódio, Rogério
Oliveira, Mario Jose de
Title in Portuguese
Modelagem Molecular: Efeito do Meio (Solvente) em Propriedades Eletrônicas e Estruturais
Keywords in Portuguese
Espectroscopia eletrônica
Estrutura eletrônica
Modelagem molecular
Abstract in Portuguese
O estudo das propriedades estruturais e eletrônicas de átomos e moléculas em meio condensado, principalmente em solução, é um problema que tem atraído grande interesse teórico. Em parte porque a compreensão das mudanças dessas propriedades pode servir para identificar e elucidar os principais termos das interações moleculares em diversos processos físico-químicos, bioquímicos e biofísicos. Nas últimas 2 décadas tem existido um grande aumento nas possibilidades teóricas para estudar solvatação e os efeitos de solventes em geral. Esta é uma consequência da melhora dos computadores e dos métodos teóricos. Nesta tese de Livre Docência apresento uma resenha crítica da minha contribuição científica dentro da área de Modelagem Molecular de Efeitos de Solventes, que se baseia em 16 artigos publicados. Aqui, apresento em detalhes o método híbrido sequencial que utiliza Mecânica Quântica/Mecânica Molecular (S-QM/MM), proposto por mim e Prof. S. Canuto. Adicionalmente, apresento e discuto as análises estatísticas que compõem um procedimento de amostragem muito eficiente, reduzindo consideravelmente o número de cálculos quânticos necessários para produzir valores médios estatisticamente convergidos de propriedades eletrônicas de moléculas em solução. Também descrevo a técnica de simulação implementada em nosso código computacional DICE, etambém nossas propostas seguintes de aperfeiçoamento na metodologia de estudo de efeitos de solventes, como a função de distribuição de mínima distância (MDDF), a análise de delocalização dos orbitais moleculares, a configuração eletrostática média do solvente (ASEC)e procedimento de polarização iterativo. Ao final, apresento e discuto os métodos utilizados para cálculo de variações de energia livre e algumas aplicações.
Title in English
Molecular Modeling: Environment (Solvent) Effects on Electronic and Structural Properties
Keywords in English
Electronic properties
Molecular modeling
Structural Properties
Abstract in English
The study of structural and electronic properties of atoms and molecules in condensed phase, especially in solution, is a problem that has attracted great theoretical interest. In part because the understanding of the changes of these properties can identify and elucidate the main terms of the molecular interactions that contribute in different physical-chemical, biochemical and biophysical processes. In the last two decades there has been a large increase in theoretical possibilities to study solvation and solvent effects in general. This is a consequence of the improvement of computers and theoretical methods. In this Free-docent (or Habilitation) thesis I present a critical review of my scientific contributions in the Molecular Modeling of Solvent Effects area, based on 16 published articles. Here, I present in detail the sequential hybrid method that uses Quantum Mechanics/Molecular Mechanics (S-QM/MM), proposed by Prof. S. Canuto and myself. Additionally, I present and discuss the statistical analyzes that produce a very efficient sampling procedure, thereby reducing the number of quantum calculations needed to generate statistically converged average values ??of the electronic properties of molecules in solution. Also I describe the simulation technique implemented in our computer code DICE and also our following proposals for improving the methodologies to study the solvent effects, such as the minimum distance distribution function (MDDF), the delocalization analysis of molecular orbitals, the average solvent electrostatic configuration (ASEC) and the polarization iterative procedure. At the end, I present and discuss the methods used to calculate free energy variations and some applications.
 
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kalineCOUTINHO.pdf (4.87 Mbytes)
Publishing Date
2015-09-10
 
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