Simulação Computacional de Sistemas Micelares

Com grande importância na pesquisa, as simulações tem facilitado o estudo de modelos teóricos complexos em todas as áreas da ciência moderna. Com ela pode-se fazer previsões sobre o comportamento de sistemas dos mais variados, submetidos a todo tipo de influência.

Quando problemas não possuem solução exata e têm características dinâmicas, isto é, a resolução das equações que o descrevem devem ser feitas várias vezes, aplicamos a chamada simulação numérica.

Nas simulações numéricas, podemos destacar dois métodos importantes:

Método de Monte Carlo
Método de Dinâmica Molecular

O primeiro é assim chamado por fazer uso de números aleatórios. Dele podemos tirar propriedades energéticas e termodinâmicas. Será o mais utilizado em nosso trabalho. Já o segundo obtém propriedades dinâmicas de sistemas de muitas partículas, e consiste na resolução das clássicas equações newtonianas do movimento.

Com o advento do computador, tais simulações tornaram-se acessíveis, já que, se fossem efetuadas manualmente, poderiam consumir um tempo tão elevado, que as tornariam inviáveis. Tudo isto por ter-se de resolver equações quase sempre complexas, um número muito elevado de vezes (muitos casos milhões de vezes).

Observando as facilidades das simulações, montamos um modelo de sistemas micelares que será testado e que cujos dados serão contrastados com resultados experimentais. Neste modelo, usamos moléculas anfifílicas (moléculas que possuem uma “cabeça” hidrofílica e um “rabo” hidrófobo) de n átomos. Estas moléculas estão dispostas em uma matriz ocupada também por moléculas de água. É dado então, um potencial de interação, tanto entre as moléculas de água, quanto às anfifílicas, e estas com a própria água.

Tendo em vista a tendência de minimização energética, observamos a convergência do sistema para um estado de formação micelar. Este caracteriza-se pela aglutinação da parte hidrófoba tendo na periferia a parte hidrofílica.Caracteriza-se também, pela sua curva de CMC(concentração micelar crítica, que mostra a concentração de moléculas sozinhas em função da concentração total), e por um pico em seu histograma. Como este sistema é dinâmico, moléculas podem entrar ou sair de uma micela, tornando-as de variadas formas e tamanhos.

Bibliografia
M. P. Allen and D. J. Tildesley, Computer Simulations of Liquids , Claredon Press, Oxford, 1987.
J. Israelachvili, Intermolecular and Surface forces, Academic Press, London, 1992.