Modelos alternativos para a descrição de hidrocarbonetos π- conjugados

Abstract

As moléculas orgânicas pi conjugadas são de interesse fundamental para a física e a química. Do ponto de vista teórico, a fenomenologia experimental observada para esses sistemas é geralmente descrita por métodos ab initio. Porém, tais descrições se tornam extremamente difíceis quando essas moléculas possuem configurações eletrônicas não triviais. Uma metodologia alternativa empregada para descrever esses sistemas se baseia no uso de modelos hamiltonianos, que embora tornem mais clara a interpretação física das propriedades eletrônicas dessas moléculas, também costumam envolver um elevado custo computacional. Esta tese tem por objetivo a construção de um modelo hamiltoniano para a descrição de propriedades eletrônicas e de spin de hidrocarbonetos pi conjugados. A metodologia utilizada inicialmente se baseia em um modelo de apenas dois parâmetros, com baixo custo computacional, e os aspectos qualitativos gerais desses hidrocarbonetos podem ser interpretados com base na entropia da matriz densidade de uma partícula e sua relação com a energia de correlação. Posteriormente, uma descrição mais quantitativa é feita após a inclusão de um terceiro termo de três centros ao modelo, o que possibilita uma melhor comparação com os resultados experimentais disponíveis. A boa descrição quantitativa obtida se deve a esse termo de hopping through-bond, que não é comumente empregado em modelos hamiltonianos utilizados para a descrição de moléculas. De uma forma geral, nossa metodologia consiste na construção de um modelo a partir de sistemas mais simples, que possuem estados fundamentais singletos, até a posterior descrição de sistemas mais complexos, como os hidrocarbonetos magnetos orgânicos que têm estados fundamentais de spin alto. No caso dos sistemas com spin, os valores previstos para os gaps de spin são compatíveis tanto com os valores experimentais, como quanto os obtidos por métodos ab initio.