FERRAMENTAS COMPUTACIONAIS APLICADAS NA CONSTRUÇÃO DE MODELOS ATOMÍSTICOS DE NANOPARTÍCULAS FUNCIONALIZADAS
Nanopartículas e aglomerados atômicos podem ser empregados em diversas aplicações, e são alvos de intensa pesquisa na atualidade. Estudos envolvendo aplicações biológicas e no setor de energia, seja em óleo e gás ou em energias renováveis, merecem destaque como exemplos onde as nanopartículas podem amplificar enormemente a eficiência dos processos e economia de recursos. Em muitos casos as nanopartículas tem a sua superfície funcionalizada por moléculas específicas. Esta funcionalização pode agregar novas e melhoradas funcionalidades, como no caso de nanopartículas suspensas em meio líquido, ou também ser algo indesejado, como ocorre no processo de envenenamento catalítico de células de combustível por moléculas de CO, entre outras. Em geral, as propriedades químicas, físicas, mecânicas e eletrônicas de nanopartículas podem ser alteradas por meio da funcionalização de superfície por grupos moleculares. Métodos de simulação computacional atomística, tais como dinâmica molecular, Monte Carlo e cálculos baseados em primeiros princípios representam uma forma muito eficaz de estudar as propriedades destas nanoestruturas. Em alguns casos os sistemas podem apresentar centenas, milhares, ou até mesmo milhões de átomos. Assim, é interessante que métodos matemáticos possam ser empregados de maneira sistemática para produzir topologias de nanopartículas funcionalizadas. Com esta finalidade, desenvolveu-se um algoritmo capaz de funcionalizar nanopartículas com moléculas radialmente orientadas, de forma sistemática. O algoritmo apresentado neste trabalho encontra grande aplicabilidade no design de superfície destas NPs.
FERRAMENTAS COMPUTACIONAIS APLICADAS NA CONSTRUÇÃO DE MODELOS ATOMÍSTICOS DE NANOPARTÍCULAS FUNCIONALIZADAS
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DOI: https://doi.org/10.22533/at.ed.6542516042
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Palavras-chave: Nanomateriais, Nanopartículas, Funcionalização, Simulação Computacional, Design de Superfícies.
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Keywords: Nanomaterials, Nanoparticles, Functionalization, Computer simulation, Surface Design.
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Abstract:
Nanoparticles and atomic clusters can be employed in many applications, and are the subject of intense research nowadays. Studies involving biological and energetical applications, whether in oil and gas or renewable energy, deserve to be highlighted as examples where nanoparticles can greatly intensify process efficiency and resource savings. In many cases the nanoparticles have their surface functionalized by specific molecules. This functionalization can add new and improved functionalities, as in the case of nanoparticles suspended in liquid medium, or also be something unwanted, as occurs in the process of catalytic poisoning of fuel cells by CO molecules, among others. In general, the chemical, physical, mechanical and electronic properties of nanoparticles may be altered by surface functionalization by molecular groups. Atomistic computer simulation methods such as molecular dynamics, Monte Carlo and first principle calculations represent a very effective way to study the properties of these nanostructures. In some cases, systems can have hundreds, thousands, or even millions of atoms. Thus, it is interesting that mathematical methods can be systematically employed in order to produce functionalized nanoparticle topologies. To this end, an algorithm capable of functionalizing nanoparticles with radially oriented molecules in a systematic way was developed. The algorithm presented in this work finds great applicability in the surface design of these NPs.
- VALENTíN ALONSO NOVELO
- Vagner Alexandre Rigo
- Jônatas Favotto Dalmedico
- Guilherme Camargo
- Bruno de Camargo Barreto Silva
- Alessandro Botelho Bovo
- Fernando José Antonio
