A maioria dos métodos computacionais de química quântica empregados nos dias de hoje nos cálculos de estrutura e propriedades de moléculas envolvem a expansão de funções de onda de um elétron em um número finito de funções de base atômicas contendo um conjunto de parâmetros que são ajustados para minimizar a energia total do átomo. De forma geral, uma função de base é um conjunto de funções matemáticas utilizadas para a construção das funções de onda atômicas e moleculares (LCAO-MO). Esta linha de pesquisa visa o desenvolvimento de conjuntos de funções de base Gaussianas atômicas não relativísticas e quasi relativísticas que possam ser utilizadas no cálculo de propriedades ópticas não lineares e magnéticas em sistemas moleculares.

O estudo de complexos de metais de transição como potenciais agentes na terapia do câncer vem crescendo nos últimos 40 anos, principalmente motivado pelo sucesso da cisplatina {cis-[PtCl2(NH3)2] – 1978}. Além dos complexos de platina (Pt), uma estratégia diferente que tem sido usada para melhorar a resposta biológica das metalodrogas (compostos de coordenação com potencial terapêutico) é a troca do metal, com complexos de cobalto (Co), rutênio (Ru), paládio (Pd), ósmio (Os) e ouro (Au) também sendo apontados como promissores para a terapia do câncer. Essas metalodrogas normalmente são pró-fármacos que são ativados a partir de reações de substituição dos ligantes ou redox. Essa linha de pesquisa visa o estudo estrutural, cinético, termodinâmico e eletroquímico de complexos de Fe, Co, Ru, Pd, Os, Pt e Au com potencial aplicação antineoplásica.

Desde 1978, quando a cisplatina foi aprovada para uso clínico na quimioterapia do câncer, que existe um grande interesse no estudo de compostos de metais de transição com potencial aplicação biológica. Além disso, compostos de metais de transição têm apresentado um importante papel como agentes de diagnóstico e catalisadores. Neste contexto, a espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear (RMN) tem desempenhado um papel chave na descoberta e desenho de novos compostos. Além de ser amplamente usada na caracterização de novas estruturas, a RMN também tem sido usada na otimização de alvos dos complexos, na elucidação dos mecanismos de reação, assim como em estudos de biomarcadores e biossensores. Esta linha de pesquisa visa o desenvolvimento de protocolos computacionais utilizando métodos de Química Quântica e Química Quântica Relativística para a descrição dos parâmetros de RMN, deslocamentos químicos e constantes de acoplamento spin-spin, em complexos de metais de transição.

A investigação de materiais moleculares que possuem propriedades ópticas não lineares (ONL) tem sido alvo de intensivos estudos visando potenciais aplicações tecnológicas, principalmente no campo da fotônica. A ONL tem um efeito significativo no desenvolvimento de tecnologia laser e em tecnologias da informação, como na comunicação, armazenamento e processamento de informação. As contribuições da ONL são percebidas até na Medicina, onde stents coronários e bioimplantes com textura de superfície têm sido produzidos com o advento da microusinagem a laser. Além disso, as aplicações da ONL no cenário da indústria 4.0 são fundamentais visando a melhoria da eficiência e produtividade dos processos. Tendo em vista que o desenvolvimento de novos materiais ONL visando o amplo cenário de aplicação na vida cotidiana é fundamental tanto para o presente como para o futuro, este projeto visa o estudo e o desenvolvimento de moléculas com potencial aplicação em óptica não linear.