NANOTECNOLOGIA DE MOLÉCULAS BIOLÓGICAS E SISTEMAS COMPLEXOS

A presente proposta possui duas vertentes bem definidas, estruturadas em metodologias teóricas e computacionais nas áreas de Física da Matéria Condensada e da Física Biológica, a saber: • Nanotecnologia de moléculas biológicas; • Sistemas complexos. Na primeira delas estudaremos as propriedades eletrônicas e termodinâmicas de moléculas biológicas tipo os ácidos nucléicos (DNA e RNA), e os polipeptídeos (Amino-ácidos e Proteínas), visando otimizar suas aplicações como dispositivo nanoeletrônico. O nosso modelo teórico faz uso de um Hamiltoniano tipo tight-binding, juntamente com a utilização da equação de Dyson, a técnica da matriz-transferência e o Método DFT (Density Functional Theory). Para os ácidos nucléicos, consideraremos modelos de simulação tipo fita simples ou "single-strand", fita dupla ou “double-strand” com interação de primeiros e segundos vizinhos, e a isca de peixe ou "dangling backbone ladder". Estudaremos, para os casos acima, a densidade de estados eletrônicos, a transmitância, a corrente e o calor específico. Estamos também interessados em mapear eletronicamente e termodinamicamente diferenças entre polipeptídeos com características semelhantes. Para o cálculo desse Hamiltoniano molecular, precisamos determinar os valores das energias de ionizações dos aminoácidos e os valores dos potenciais de hopping para os diversos polipeptídeos estudado, através de métodos computacionais da química quântica. Na segunda vertente, estudaremos aplicações modernas de mecânica estatística incluindo: • Investigação, através de modelos computacionais apropriados, das propriedades críticas de doenças neurológicas tipo o Autismo e Parkinson; • Aplicação de redes complexas em sistemas epidêmicos difusivos.