Modelagem e simulação computacional aplicada ao desenvolvimento de novos materiais

• Processo: 05/03705-9
• Linha de fomento: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Vigência: 01 de janeiro de 2006 - 31 de janeiro de 2008
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
• Pesquisador responsável: Julio Ricardo Sambrano
• Beneficiário: Julio Ricardo Sambrano
• Instituição-sede: Faculdade de Ciências (FC). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Bauru. Bauru , SP, Brasil
• Assunto(s): Óxidos Simulação por computador Teoria do funcional da densidade

Resumo

As técnicas de modelagem e simulação computacional aplicadas a estado sólido, têm sido cada vez mais utilizada nas pesquisas e desenvolvimento de novos materiais. A simulação é voltada para modelar estruturas e propriedades utilizando os principais princípios da Física e da Química do estado sólido, auxiliando o desenvolvimento de catalisadores, células solares, capacitores, sensores de gases e memórias entre outros. Neste contesto, podemos destacar os materiais cerâmicos de alta performance cuja potencialidade é governada pelas características eletrônicas e estruturais do bulk e de suas superfícies. Assim, entra-se no campo da nanotecnologia, que tem como um de seus objetivos o desenvolvimento de materiais naoestruturados e nanométricos, que não podem ser produzidos por processos químicos, os quais requerem o uso e aplicação dos conhecimentos da mecânica-quântica aliada aos modelos computacionais. Esforços concentrados nesta área têm levado ao desenvolvimento de nanomateriais capazes de aumentar a eficiência, economia e segurança na geração, transmissão e uso de energia. Cerâmicas nanoestruturadas de óxidos metálicos tem sido um dos mais importantes materiais para este tipo de aplicação. Com respeito as nanopartículas de óxidos, a principal meta é a previsão de características intrínsecas, propriedades eletrônicas e parâmetros associados a reações químicas (energias de ativação, estados de transição caminhos de uma reação). É conhecido que efeitos nanométricos afetam o gap de banda de materiais semicondutores. Desta forma, outra importante meta deste estudo é investigar como o tamanho da partícula influencia o gap de energia destes óxidos semicondutores. Portanto, motivados com o propósito de propiciar uma correlação entre trabalhos teóricos e experimentais, e em consideração ao design de novos materiais, a simulação computacional, via métodos de estrutura eletrônica, podem auxiliar e proporcionar informações relevantes que podem ser utilizadas como complemento àquelas obtidas por técnicas experimentais, bem como fornecer subsídios para predizer e conceber novos materiais com propriedades previamente estabelecidas. Serão objeto deste projeto a realização de cálculos de primeiros princípios, baseados nas leis da mecânica quântica (Hartree-fock, pós-Hartree-Fock e DFT) aplicados aos óxidos da família das perovskitas, ABTiO3 com A= Ca, Pb ou Ba e B=Ti, Zr e soluções sólidas do tipo A1-xBxTiO3. Também serão estudados os processos de dopagem e adsorção em óxidos de Titânio, Estanho, Zinco e sistemas binários do tipo TiO2-SnO2. (AU)