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BIA Lab • bialab.pt ↗ Departamento de Engenharia Química • FCTUC • Universidade de Coimbra Department of Chemical Engineering • FCTUC • University of Coimbra

Da equação fundamental à descoberta molecular From fundamental equations to molecular discovery em Química, Bioquímica & IA.

Bem-vindo ao ecossistema académico aberto do BIA Lab (Laboratório de Bioengenharia, Inteligência Artificial e Simulação Molecular). Num mundo em rápida transformação, propomos uma nova forma de ensinar e aprender, assente na interdisciplinaridade e na compreensão profunda dos fenómenos físicos, químicos e biológicos.

Da Engenharia Química e Biotecnológica à Química, Bioquímica e às Ciências Farmacêuticas, a simulação molecular e a inteligência artificial assumem uma importância crescente e incontornável. Mais do que transmitir fórmulas isoladas, ensinamos para o futuro — formando espíritos críticos e seres pensantes.

Welcome to the open academic ecosystem of BIA Lab (Laboratory of Bioengineering, Artificial Intelligence and Molecular Simulation). In a rapidly evolving world, we champion a new paradigm of teaching and learning rooted in interdisciplinarity and a deep understanding of physical, chemical, and biological phenomena.

Across Chemical and Biotechnological Engineering, Chemistry, Biochemistry, and Pharmaceutical Sciences, molecular simulation and artificial intelligence play an increasingly vital role. Rather than teaching isolated formulas, we educate for the future — cultivating critical, independent thinkers.

Curso Disponível: Mecânica Quântica Available Course: Quantum Mechanics → Ver Catálogo & Próximos Módulos View Catalog & Upcoming Modules Manifesto Pedagógico Pedagogical Manifesto
13 Cursos Universitários University Courses
450+ Capítulos & Lições Chapters & Lessons
230+ Simuladores & Labs 3D 3D Simulators & Labs
PT / EN Acesso 100% Aberto 100% Open Access
BIA-STUDIO // MULTISCALE-CANVAS InterativoInteractive
Visualização Multiescala BIA Learn
Escala Eletrónica • 1 Å (10⁻¹⁰ m) ĤΨ = EΨ • DFT & CFT

Estrutura Eletrónica, Orbitais Moleculares e Campo Ligante

Das equações de Schrödinger e Kohn-Sham (DFT) à simetria pontual, desdobramento de orbitais d e barreiras de estado de transição.

Cursos nesta escala: Courses at this scale:
Curso Disponível • Acesso 100% Aberto Available Course • 100% Open Access

Mecânica Quântica e Química Computacional Quantum Mechanics & Computational Chemistry

Manual universitário interativo estruturado em prólogo histórico (Módulo 0), 6 Blocos temáticos, 24 Capítulos ilustrados, Atlas de 100 funcionais DFT e 24 laboratórios numéricos. Interactive university textbook structured into a historical prologue (Module 0), 6 thematic Blocks, 24 illustrated Chapters, a 100-DFT functional Atlas, and 24 numerical laboratories.

Mecânica Quântica — BIA Learn QM • 24 CAPÍTULOS • 24 LABS Disponível Agora Available Now
● Curso Ativo • Edição Revista & VerificadaActive Course • Verified Edition

Mecânica Quântica Quantum Mechanics

Percurso completo desde a crise da Física Clássica, dualidade onda-corpúsculo de de Broglie, equação de Schrödinger e efeito túnel quântico até à estrutura atómica, aproximação de Born–Oppenheimer e ligação química.

Integra os métodos modernos de estrutura eletrónica — Hartree–Fock SCF, conjuntos de base Gaussianos, métodos pós-HF (MP2, CCSD(T)), Teoria do Funcional da Densidade (Escada de Jacob), espetroscopia computacional e catálise enzimática híbrida QM/MM.

Complete journey from the crisis of Classical Physics, de Broglie wave-particle duality, the Schrödinger equation, and quantum tunneling to atomic structure, the Born–Oppenheimer approximation, and chemical bonding.

Integrates modern electronic-structure methods — Hartree–Fock SCF, Gaussian basis sets, post-HF correlation (MP2, CCSD(T)), Density Functional Theory (Jacob's Ladder), computational spectroscopy, and hybrid QM/MM enzymatic catalysis.

📜 Módulo 0: HistóriaModule 0: History Bloco I (Cap. 1–4)Block I (Ch. 1–4) Bloco II (Cap. 5–8)Block II (Ch. 5–8) Bloco III (Cap. 9–12)Block III (Ch. 9–12) Bloco IV (Cap. 13–17)Block IV (Ch. 13–17) Bloco V (Cap. 18–21)Block V (Ch. 18–21) Bloco VI (Cap. 22–24)Block VI (Ch. 22–24) 📖 Capítulo em DestaqueFeatured Chapter 🪜 Atlas 100 Funcionais DFT100-DFT Atlas 🔬 24 Laboratórios24 Labs
6 Blocos • 24 Capítulos • 24 Labs Interativos • 345 Questões de Quizz 6 Blocks • 24 Chapters • 24 Interactive Labs • 345 Quiz Questions Abrir Curso de Mecânica Quântica Open Quantum Mechanics Course →
Roteiro Editorial BIA Learn • Próximos Lançamentos BIA Learn Editorial Roadmap • Upcoming Releases

Próximos Módulos (Em Revisão Editorial / Em Breve) Upcoming Modules (Under Editorial Review / Coming Soon)

Os seguintes 12 cursos do ecossistema BIA Learn encontram-se em fase final de validação científica e gráfica, sendo disponibilizados progressivamente. The following 12 courses of the BIA Learn ecosystem are undergoing final scientific and visual verification and will be released progressively.

Introdução à Química IQ • 16 MÓDULOS Em Breve Coming Soon

Introdução à QuímicaIntroduction to Chemistry

Átomos, estequiometria, termoquímica, equilíbrio ácido-base, eletroquímica e cinética com 80 lições e 16 laboratórios.

Atoms, stoichiometry, thermochemistry, acid-base equilibria, electrochemistry, and kinetics with 80 lessons and 16 labs.

80 Lições • 16 Labs Em Revisão EditorialIn Editorial Review
Química Orgânica QO • 13 MÓDULOS Em Breve Coming Soon

Química Orgânica: Estrutura e MecanismosOrganic Chemistry: Structure & Mechanisms

Estereoquímica 3D, competição SN2/SN1/E2/E1, química do carbonilo, enolatos, aromaticidade e retrossíntese.

3D stereochemistry, SN2/SN1/E2/E1 competition, carbonyl chemistry, enolates, aromaticity, and retrosynthesis.

60 Lições • 12 Labs Em Revisão EditorialIn Editorial Review
Química Inorgânica QI • 13 MÓDULOS Em Breve Coming Soon

Química Inorgânica: Coordenação e Estado SólidoInorganic Chemistry: Coordination & Solid State

Simetria pontual, Teoria do Campo Cristalino e Ligante, diagramas de Tanabe-Sugano, organometálica e catálise.

Point symmetry, Crystal & Ligand Field Theory, Tanabe-Sugano diagrams, organometallics, and catalysis.

60 Lições • 12 Labs Em Revisão EditorialIn Editorial Review
Química Bioinorgânica QBI • 13 MÓDULOS Em Breve Coming Soon

Química Bioinorgânica: Metais na Vida e MedicinaBioinorganic Chemistry: Metals in Life & Medicine

Metaloproteínas, hemoglobina, citocromo P450, fotossistema II, nitrogenase, transferência eletrónica de Marcus e cisplatina.

Metalloproteins, hemoglobin, cytochrome P450, photosystem II, nitrogenase, Marcus electron transfer, and cisplatin.

60 Lições • 12 Labs Em Revisão EditorialIn Editorial Review
Termodinâmica de Sistemas Biológicos TSB • 4 BLOCOS Em Breve Coming Soon

Termodinâmica de Sistemas BiológicosThermodynamics of Biological Systems

1.ª e 2.ª Leis da Termodinâmica, energia livre de Gibbs, potencial químico, acoplamento ATP e calorimetria ITC.

1st & 2nd Laws of Thermodynamics, Gibbs free energy, chemical potential, ATP coupling, and ITC calorimetry.

4 Capítulos • 67 Questões Em Revisão EditorialIn Editorial Review
Bioquímica Molecular 3D MB • 24 CAPÍTULOS Em Breve Coming Soon

Bioquímica Molecular: Estrutura e Função 3DMolecular Biochemistry: 3D Structure & Function

Aminoácidos, proteínas, alosteria da hemoglobina, mecânica enzimática, glícidos, lípidos, membranas e ácidos nucleicos em 3D.

Amino acids, proteins, hemoglobin allostery, enzyme mechanics, carbohydrates, lipids, membranes, and nucleic acids in 3D.

24 Capítulos • 24 Labs 3D Em Revisão EditorialIn Editorial Review
Química Medicinal e Descoberta de Fármacos MC • 10 MÓDULOS Em Breve Coming Soon

Química Medicinal e Descoberta de FármacosMedicinal Chemistry & Drug Discovery

Alvos terapêuticos, farmacodinâmica, SAR, bioisosterismo, ADMET, farmacocinética, pró-fármacos, covalentes e PROTACs.

Therapeutic targets, pharmacodynamics, SAR, bioisosterism, ADMET, pharmacokinetics, prodrugs, covalent drugs, and PROTACs.

50 Lições • 20 Labs Em Revisão EditorialIn Editorial Review
Simulações de Dinâmica Molecular MD • 32 CAPÍTULOS Em Breve Coming Soon

Simulações de Dinâmica MolecularMolecular Dynamics Simulations

Campos de forças, integradores simpléticos, PME, termóstatos, baróstatos, amostragem avançada, modelos de Markov e diagnóstico forense.

Force fields, symplectic integrators, PME, thermostats, barostats, enhanced sampling, Markov state models, and forensic diagnostics.

32 Capítulos • 24 Labs Em Revisão EditorialIn Editorial Review
Cálculos de Energia Livre FE • 36 CAPÍTULOS Em Breve Coming Soon

Cálculos de Energia Livre em Química e BiologiaFree-Energy Calculations in Chemistry & Biology

Mecânica estatística, ciclos termodinâmicos alquímicos (RBFE/ABFE), FEP, TI, BAR/MBAR, potenciais soft-core e restrições de Boresch.

Statistical mechanics, alchemical thermodynamic cycles (RBFE/ABFE), FEP, TI, BAR/MBAR, soft-core potentials, and Boresch restraints.

36 Capítulos • 26 Labs Em Revisão EditorialIn Editorial Review
Docking Molecular e Virtual Screening DVS • 24 CAPÍTULOS Em Breve Coming Soon

Docking Molecular e Virtual ScreeningMolecular Docking & Virtual Screening

Algoritmos de amostragem conformacional, funções de scoring, métricas ROC-AUC/BEDROC, docking covalente e modelos generativos/difusão.

Conformational search algorithms, scoring functions, ROC-AUC/BEDROC metrics, covalent docking, and generative/diffusion models.

24 Capítulos • 24 Labs Em Revisão EditorialIn Editorial Review
Métodos de Solvatação SOLV • 24 CAPÍTULOS Em Breve Coming Soon

Métodos de Solvatação na Simulação BiomolecularSolvation Methods in Biomolecular Simulation

Equação de Poisson-Boltzmann, Generalized Born, SMD/PCM, modelos de água explícita (TIP3P, OPC, TIP4P/2005) e termodinâmica de águas (IST).

Poisson-Boltzmann equation, Generalized Born, SMD/PCM, explicit water models (TIP3P, OPC, TIP4P/2005), and inhomogeneous solvation (IST).

24 Capítulos • 24 Labs Em Revisão EditorialIn Editorial Review
Tutorial de Modelação Molecular TMM • 9 LABORATÓRIOS Em Breve Coming Soon

Tutorial Prático de Modelação MolecularPractical Molecular Modeling Tutorial

Fluxos computacionais passo a passo: Linux/Bash, VMD/PyMOL, AutoDock Vina, DataWarrior, AMBER, MDAnalysis, AlphaFold e QM/MM.

Step-by-step computational workflows: Linux/Bash, VMD/PyMOL, AutoDock Vina, DataWarrior, AMBER, MDAnalysis, AlphaFold, and QM/MM.

9 Módulos Práticos • CLI Em Revisão EditorialIn Editorial Review
Filosofia Pedagógica • Ciência Aberta Pedagogical Philosophy • Open Science

Rigor Universitário, Interatividade Direta University Rigor, Direct Interactivity

01

Equações Vivas, Não Caixas Negras Living Equations, Not Black Boxes

Cada equação fundamental está acoplada a um motor numérico em JavaScript que calcula energias, populações de Boltzmann, curvas de titulação e barreiras quânticas em tempo real.

Every fundamental equation is coupled to a live JavaScript numerical engine computing energies, Boltzmann populations, titration curves, and quantum barriers in real time.

02

Profundidade de Tratado Universitário University-Treatise Depth

Todos os cursos integram um Módulo 0 de História e Epistemologia, derivações formais passo a passo, casos forenses reais e referências primárias com DOI.

All courses include a Module 0 on History and Epistemology, step-by-step formal derivations, forensic case studies, and primary literature references with DOIs.

03

Continuidade Multiescala Multiscale Continuity

Percurso articulado desde a estrutura atómica e química orgânica/inorgânica/bioinorgânica até à termodinâmica biológica, química medicinal, dinâmica molecular e IA.

Coherent pathway from atomic structure and organic/inorganic/bioinorganic chemistry to biological thermodynamics, medicinal chemistry, molecular dynamics, and AI.

04

Bilingue (PT/EN) e 100% Aberto Bilingual (PT/EN) & 100% Open

Alternância instantânea entre Português e Inglês científico para apoiar o estudo autónomo e preparar estudantes para a literatura internacional.

Instant switching between Portuguese and scientific English to support self-paced study and prepare students for international research literature.

Porquê o BIA Learn? Da Sala de Aula à Investigação

Why BIA Learn? From the Classroom to Research

Nas ciências moleculares modernas, compreender um fenómeno exige cruzar fronteiras tradicionais: a reatividade de um centro metálico numa enzima depende da Química Inorgânica e Bioinorgânica, da Mecânica Quântica que governa o estado de spin, da Dinâmica Molecular que regula o acesso do substrato e da Termodinâmica que dita a energia livre global.

In modern molecular sciences, understanding a phenomenon requires crossing traditional boundaries: the reactivity of a metal center in an enzyme depends on Inorganic and Bioinorganic Chemistry, the Quantum Mechanics governing its spin state, the Molecular Dynamics gating substrate access, and the Thermodynamics dictating overall free energy.

Desenvolvida no BIA Lab (Laboratório de Bioengenharia, Inteligência Artificial e Simulação Molecular) do Departamento de Engenharia Química da FCTUC — Universidade de Coimbra, a plataforma BIA Learn reúne num único ambiente limpo e estruturado os fundamentos teóricos, o contexto histórico das descobertas e a experimentação computacional interativa.

Developed at BIA Lab (Laboratory of Bioengineering, Artificial Intelligence and Molecular Simulation) of the Department of Chemical Engineering at FCTUC — University of Coimbra, BIA Learn brings together theoretical foundations, historical context, and interactive computational experimentation in a single clean, structured environment.

«A intuição física e química não nasce de memorizar fórmulas isoladas, mas de observar como a geometria molecular, a energia e a entropia respondem quando perturbamos o sistema.»
“Physical and chemical intuition does not come from memorizing isolated formulas, but from observing how molecular geometry, energy, and entropy respond when we perturb the system.”
Prof. Sérgio F. Sousa BIA Lab (Laboratório de Bioengenharia, Inteligência Artificial e Simulação Molecular) ↗ BIA Lab (Laboratory of Bioengineering, Artificial Intelligence and Molecular Simulation) ↗
Departamento de Engenharia Química • FCTUC • Universidade de Coimbra Department of Chemical Engineering • FCTUC • University of Coimbra