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
-
DOI: 10.22533/at.ed.0542017028
-
Palavras-chave: Nanomateriais, Nanopartículas, Funcionalização, Simulação Computacional, Design de Superfícies.
-
Keywords: Nanomaterials, Nanoparticles, Functionalization, Computer simulation, Surface Design.
-
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.
-
Número de páginas: 21
- Jônatas Favotto Dalmedico
- Guilherme Camargo
- Bruno de Camargo Barreto Silva
- Alessandro Botelho Bovo
- Fernando José Antonio
- Vagner Alexandre Rigo