Diagrama de fases do modelo de gás de rede associativo bidimensional confinado

Mesmo a água tendo fundamental importância para a existência e manutenção da vida no planeta, há ainda algumas de suas propriedades que são pouco compreendidas. Alguns estudos indicam que pode haver algo interessante ocorrendo na região super resfriada do diagrama de fases da água, o que poderia estar relacionado ao teórico segundo ponto crítico supostamente presente nessa região. Sendo a detecção experimental das duas fases líquidas uma tarefa difícil, experimentos têm sido feitos recentemente com o objetivo de observar as duas fases em um sistema confinado. O uso de sistemas confinados para testar hipóteses para sistemas não confinados esbarra em alguns obstáculos. A física do sistema confinado seria a mesma do não confinado? Qual seria o limite de confinamento no qual os comportamentos físicos convergeriam? A resposta para essas duas questões não é simples, mas fundamental para a separação de propriedades características do confinamento, de propriedades universais. Afim de explorar como a temperatura de transição da água confinada depende da natureza da parede confinante e do tamanho do confinamento, e consequentemente como é afetado o diagrama de fases da água no plano potencial químico vs. temperatura, além da quantificação da frustação estrutural, utilizamos um modelo mínimo, um modelo Gás de Rede Associativo em duas dimensões para o confinamento. O confinamento hidrofóbico além de apresentar as fases observadas no sistema não confinado, induz o surgimento de uma nova fase onde há gás em contato com as paredes, enquanto uma fase líquida é estabelecida nas camadas centrais, a fase “dewetting”. Mesmo para distâncias muito pequenas entre as duas paredes, nenhum transição de secagem está presente. Além disso, o fluido confinado exibe uma temperatura crítica líquido-líquido que aumenta com o aumento da distância entre as paredes confinantes, mas que não alcança o valor do bulk. No confinamento hidrofílico, a fase LDL sofre interferência das paredes atrativas, é então suprimida e dá lugar à fase ILDL, do inglês “interfered LDL”. Atuando como um potencial químico mais elevado, as paredes atrativas favorecem o enchimento precoce da rede à µ destacadamente baixos, levando ao surgimento de uma nova fase que molha completamente as camadas de contato enquanto as camadas centrais estão na fase gasosa, a fase wetting. Nenhuma transição de umidecimento é observada e o comportamento do sistema não confinado não é recuperado.Even water having fundamental importance for the existence and maintenance of life on the planet, there are still some of its properties that are poorly understood. Some studies indicate that there may be something interesting occurring in the supercooled region of the water phase diagram, which could be related to the theoretical second critical point supposedly present in that region. Since the experimental detection of the two liquid phases is a difficult task, experiments have been done recently with the objective of observing the two phases in a confined system. The use of confined systems to test hypotheses for unconfined systems comes up against some obstacles. Would the confined system physics be the same as the unconfined? What would be the limit of confinement in which the physical behaviors would converge? The answer to these two questions is not simple, but fundamental to the separation of properties characteristic of confinement, of universal properties. In order to explore how the transition temperature of the confined water depends on the nature of the confining wall and the confinement size, and consequently how the phase diagram of water in the chemical potential plane is affected. temperature, in addition to the quantification of structural frustration, we used a minimum model, a two-dimensional Associating Lattice Gas model for confinement. Hydrophobic confinement, in addition to presenting the phases observed in the unconfined system, induces the emergence of a new phase where there is gas in contact with the walls, while a liquid phase is established in the central layers, the “dewetting” phase. Even for very small distances between the two walls, no drying transition is present. In addition, the confined fluid exhibits a critical liquid-liquid temperature that increases with increasing distance between the confined walls, but does not reach the bulk value. In hydrophilic confinement, the LDL phase suffers interference from the attractive walls, is then suppressed and gives rise to the ILDL phase, from the English “interfered LDL”. Acting as a higher chemical potential, the attractive walls favor the early filling of the lattice at µ, especially low, leading to the appearance of a new phase that completely wets the contact layers while the central layers are in the gas phase, the wetting phase. No wetting transition is observed and the behavior of the unconfined system is not recovered