Asdrubal Lozada Blanco.

A quiralidade é um tema de interesse e recorrente nas diferentes áreas de ciências, que têm chamado a atenção pelas suas aplicações potenciais na fabricação de dispositivos ópticos, em nanotecnologia, no desenvolvimento de biossensores, entre outras. Tais aplicações têm levado as pesquisas experimentais a focar na elaboração controlada, através da síntese, de materiais com características específicas e desejáveis, e aos estudos com métodos de química computacional à descrição de características geométricas, de estabilidade estrutural e de descrição eletrônica, entre outras. Este estudo visa contibuir para uma comprensão, e descrição teórica e computacional de propriedades quirópticas induzidas em estruturas bidimensionais, em particular em estruturas orgânicas covalentes bidimensionais, COFs. Sistemas químicos de interesse em áreas tais como a catálise, em armazenamento de gases ou na produção de dispositivos ópticos e eletrônicos. Para o anterior, serão seguidas duas abordagens, que compreendem os formalismos da teoria do funcional da densidade dependente do tempo (TDDFT) e da teoria do funcional da densidade com eletrodinâmica quântica (QEDFT). No primeiro formalismo, serão calculadas as propriedades quirópticas, dicroismo circular eletrônico e a atividade óptica Raman nas estruturas orgânicas covalentes bidimensionais, em função de hierarquias de porosidade e distorção das mesmas. Além disso, serão medidas as caracteristicas de simetria, quiralidade e automorfismos de grafos moleculares nas estruturas orgânicas covalentes bidimensionais, COFs. Por fim, no segundo formalismo, pretende-se uma análise exploratória das características da interação entre os precursores dos COFs e radiação electromagnética considerando condições de quantização do campo incidente. Esta parte do estudo visa descrever característiscas da estrutura eletrônica nos precursores dos COFs, em condições de acoplamento forte, restritos a duas dimensões e quais seus efeitos potenciais sobre as propriedades quirópticas nos COFs.

A emergência da pandemia de COVID-19 nos coloca o desafio de reposicionamento de projetos de pesquisa para atender às demandas por novas tecnologias em diagnóstico, prevenção e tratamento desta grave doença. Evidentemente, este reposicionamento de linhas pesquisa não é praticável em todas as áreas do conhecimento com a mesma facilidade, mas especificamente na química teórica computacional existe uma grande versatilidade que deve ser abraçada neste cenário de crise. É nesse contexto que estamos adaptando todas as pesquisas em andamento no Laboratório de Química Teórica do DQ/UFSCar para a simulação computacional do vírus causador da COVID-19, o SARS-CoV-2, cuja estrutura está sendo rapidamente elucidada, permitindo a modelagem computacional do vírus em si e, mais importante, da sua interação com materiais funcionais e moléculas candidatas a fármacos com atividade antiviral. Os materiais funcionais e os fármacos já vinham sendo estudados pelos 3 alunos de doutorado e dois pesquisadores de pós-doutorado atualmente em atividade no grupo, sendo o reposicionamento da pesquisa uma mudança apenas no foco da aplicação dessas diferentes substâncias para a inativação do vírus. Como fazemos em nosso laboratório, essas são pesquisas que têm uma contrapartida experimental em andamento, o que neste caso significa que os colaboradores experimentais também estão reposicionando suas linhas de pesquisa para a demonstração da eficácia dessas substâncias como inativadoras do SARS-CoV-2. Inicialmente, a parte experimental está sendo realizada com outros vírus não patogênicos devido à necessidade de instalações especiais para se trabalhar com o novo coronavírus, o que deve ocorrer de fato nos próximos meses. Assim, neste primeiro momento vamos simular o processo de inativação de outros vírus por nanopartículas fotoativas quirais cuja parte experimental já se encontra quase concluída, e posteriormente faremos o mesmo estudo para o SARS-CoV-2. Estaremos trabalhando com sistemas modelo realistas que podem ter dezenas de milhões de partículas e faremos a investigação dos mecanismos de interação e de ação das substâncias inativantes do vírus. O conhecimento destes mecanismos deverá permitir o ajuste fino dos materiais e moléculas para atingirmos a maior efetividade possível, contribuindo para mitigar ou até mesmo debelar a pandemia em curso..