Enhancing accuracy in predicting optical properties of explicitly solvated systems: a comprehensive approach through long-range separated tuning of RSH functional and sequential QM/MM

Página do item simplificado
dc.contributor.advisor1Oliveira, Heibbe Cristhian Benedito de
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5995553993631378pt_BR
dc.contributor.referee1Oliveira, Heibbe Cristhian Benedito de
dc.contributor.referee2Ramalho, Teodorico de Castro
dc.contributor.referee3Colmati Junior, Flavio
dc.creatorMatias, Pedro Henrique Ferreira
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/7778127028179778pt_BR
dc.date.accessioned2023-09-01T11:14:04Z
dc.date.available2023-09-01T11:14:04Z
dc.date.issued2023-07-31
dc.description.abstractThe properties of molecular systems are generally measured experimentally in solution. In a theoretical context, molecular modeling is done in vacuum, leading to discrepancies when comparing theoretical results with the experimental ones. In light of this, the use of solvation methods become necessary. However, existing methodologies do not allow optimizing the separation parameter of electronic interactions in RSH functionals ω. An approach to combine functional optimization of the functionals with explicitly solvated organic systems, such as para-Nitroaniline and Phenol Blue, was developed by this work. The explicit solvation was performed using the S-QM/MM methodology with ASEC-FEG approximations. The optimization process was performed using the JGAP scheme with a Golden Ratio-based search algorithm to minimize the number of calculations. RSH functionals are noteworthy for improving the description of photoelectronic properties, hence we decided to study such properties. Firstly, electronic excitation and non-linear optical properties calculations were performed for para-nitroaniline to verify the change in photophysical properties with functional optimization. The properties were evaluated as well for Phenol Blue systems, which has well-elucidated optoelectronic properties, to validate the methodology. Finally, the results showed that the proposed methodology is successful in explicit solvation. Photophysical properties were improved by circa 20%, in high polar systems, for para-Nitroaniline and Phenol Blue. NLO Properties for Phenol Blue have an good agreement for first-hyperpolarizability in non-polar and protic-polar systems, and secondhyperpolarizability have the best results in protic-polar systems.eng
dc.description.provenanceSubmitted by Dayane Basílio (dayanebasilio@ufg.br) on 2023-08-31T14:33:23Z No. of bitstreams: 2 Dissertacao - Pedro Henrique Ferreira Matias - 2023.pdf: 22616426 bytes, checksum: abd212e4d4238362855c6d45ba17c83e (MD5) license_rdf: 805 bytes, checksum: 4460e5956bc1d1639be9ae6146a50347 (MD5)en
dc.description.provenanceApproved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2023-09-01T11:14:04Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertacao - Pedro Henrique Ferreira Matias - 2023.pdf: 22616426 bytes, checksum: abd212e4d4238362855c6d45ba17c83e (MD5) license_rdf: 805 bytes, checksum: 4460e5956bc1d1639be9ae6146a50347 (MD5)en
dc.description.provenanceMade available in DSpace on 2023-09-01T11:14:04Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertacao - Pedro Henrique Ferreira Matias - 2023.pdf: 22616426 bytes, checksum: abd212e4d4238362855c6d45ba17c83e (MD5) license_rdf: 805 bytes, checksum: 4460e5956bc1d1639be9ae6146a50347 (MD5) Previous issue date: 2023-07-31en
dc.description.resumoAs propriedades de sistemas moleculares são, de maneira geral, medidas experimentalmente em solução. Entretanto, no campo da química teórica as modelagens moleculares são tratadas no vácuo e, com isso, podem provocar discrepâncias ao se comparar os resultados obtidos teoricamente com os experimentais. Frente a isso o emprego de métodos de solvatação se faz necessário para reduzir tal discrepância, porém as metodologias de solvatação existentes não permitem a realização do processo de otimização do parâmetro de separação de interações inter eletrônicas ω dos funcionais RSH, que são conhecidos por melhorar descrições de propriedades fotofísicas e de óptica não linear. Neste trabalho, desenvolve-se um processo para combinar otimização de funcionais em sistemas orgânicos explicitamente solvatados, como a para-Nitroanilina e o Azul fenol. A solvatação explícita foi realizado por meio da metodologia S-QM/MM em comunhão as aproximações ASEC-FEG, enquanto que a otimização de funcional foi procedida usando o esquema JGAP em conjunto com o algoritmo de busca baseado na proporção áurea, como forma de minimizar o número de cálculos quanto-mecânicos. Inicialmente, foram realizados cálculos de excitação eletrônica e de óptica não linear para a para-Nitroanilina e, assim, verificar a mudança nas propriedades fotofísicas com a otimização de três funcionais RSH. A fim de se validar a metodologia, tais propriedades foram avaliadas no sistema do Azul Fenol, que tem suas propriedades optoeletrônicas bem elucidadas. Por fim, os resultados evidenciaram que a metodologia proposta é bem sucedida ao empregar em conjunto da solvatação explícita. As propriedades de fotofísicas foram melhor descritas com a metodologia proposta chegando a uma melhora de 20% para sistemas com alta polaridade, já as propriedades de óptica não lineares para o Azul Fenol tiveram bons resultados para a primeira hiperpolarizabilidade nos sistemas não polares e polares próticos, em contrapartida a segunda hiperpolarizabilidade teve boas descrições para sistemas polares apróticos.pt_BR
dc.description.sponsorshipConselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPqpt_BR
dc.identifier.citationMATIAS, P. H. F. Enhancing accuracy in predicting optical properties of explicitly solvated systems: a comprehensive approach through long-range separated tuning of RSH functional and sequential QM/MM. 2023. 90 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2023.pt_BR
dc.identifier.urihttp://repositorio.bc.ufg.br/tede/handle/tede/13024
dc.languageengpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Goiáspt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.departmentInstituto de Química - IQ (RMG)pt_BR
dc.publisher.initialsUFGpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Química (IQ)pt_BR
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/*
dc.subjectOtimização de funcionalpor
dc.subjectDFTpor
dc.subjectJGAPpor
dc.subjectPropriedades fotofísicaspor
dc.subjects-QM/MMpor
dc.subjectFunctional optimizationeng
dc.subjectPhotophysical propertieseng
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ANALITICA::ANALISE DE TRACOS E QUIMICA AMBIENTALpt_BR
dc.titleEnhancing accuracy in predicting optical properties of explicitly solvated systems: a comprehensive approach through long-range separated tuning of RSH functional and sequential QM/MMpt_BR
dc.title.alternativeMelhorando a precisão na previsão de propriedades ópticas de sistemas explicitamente solvatados: uma abordagem abrangente por meio da tunagem de separação de longo alcance dos funcionais RSH e QM/MM sequencialpor
dc.typeDissertaçãopt_BR

Arquivos

Pacote Original
Agora exibindo 1 - 1 de 1
Nenhuma Miniatura disponível
Nome:
Dissertacao - Pedro Henrique Ferreira Matias - 2023.pdf
Tamanho:
21.57 MB
Formato:
Adobe Portable Document Format
Descrição:
Baixar
Licença do Pacote
Agora exibindo 1 - 1 de 1
Nenhuma Miniatura disponível
Nome:
license.txt
Tamanho:
1.71 KB
Formato:
Item-specific license agreed upon to submission
Descrição:
Baixar

Coleções

Mestrado em Química (IQ)