Simulação e modelagem de minerais a altas pressões

• Processo: 09/14082-3
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Data de Início da vigência: 01 de março de 2010
• Data de Término da vigência: 28 de fevereiro de 2013
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
• Pesquisador responsável: Joao Francisco Justo Filho
• Beneficiário: Joao Francisco Justo Filho
• Instituição Sede: Escola Politécnica (EP). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Pesquisadores principais: Lucy Vitoria Credidio Assali
• Pesquisadores associados: Joelson Cott Garcia ; Wanda Valle Marcondes Machado
• Bolsa(s) vinculada(s): 10/19697-3 - Propriedades de impurezas de ferro no óxido de magnésio, BP.PD
• Assunto(s): Minerais (química inorgânica) Spin Fenomenologia (física de partículas) Métodos ab initio Termodinâmica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: minerais | propriedades eletrônicas e estruturais | simulações ab initio | transições de spin | simulação de materiais

Resumo

O estudo das propriedades de materiais a altas pressões permitiu, nas últimas décadas, desenvolvimentos em diversas áreas do conhecimento, por exemplo, na metalurgia, construção civil e astrofísica. Especificamente na área de geofísica, experimentos a altas pressões tentam reproduzir as condições termodinâmicas que os minerais estão expostos no subsolo terrestre. Nos últimos anos, um dos temas mais explorados em geofísica está relacionado com a fenomenologia do manto terrestre inferior, que compreende profundidades entre 670 e 2700 km, onde as pressões variam entre 20 e 130 GPa. O conhecimento das propriedades físicas do manto é fundamental para a determinação de diversas propriedades importantes da Terra, relacionadas, por exemplo, com a composição química e termodinâmica da Terra, geodinâmica e evolução das placas tectônicas. Grande parte das informações conhecidas sobre o manto terrestre é obtida de forma indireta, usando os dados da propagação de ondas sísmicas (de terremotos) que atravessam o manto. Essas medidas levam ao conhecimento das propriedades elásticas do manto e de sua densidade, mas o grande desafio é extrapolar essas informações, de tal forma a se identificar a composição química do manto. Para se construir modelos composicionais do manto é necessário associar as propriedades elásticas do manto com aquelas de materiais conhecidos e estudados em laboratório em condições termodinâmicas equivalentes às aquelas do manto terrestre, ou seja, a altas temperaturas e pressões. Neste contexto, modelos teóricos, baseados em simulações atomísticas, são bastante importantes para o estudo desses materiais. O manto terrestre é primordialmente composto por minerais do tipo óxidos (MgO e MgSiO_3), com uma concentração de ferro, ainda não totalmente bem determinada. Entretanto, importantes questões em relação à incorporação de ferro nesses minerais permanecem em aberto. Entender como o ferro interage nesses minerais é fundamental para o desenvolvimento de modelos composicionais mais confiáveis do manto terrestre. O objetivo deste projeto é estabelecer um grupo de pesquisas que desenvolvam simulações computacionais, baseadas em modelos de primeiros princípios, para estudar as propriedades de minerais a altas pressões. Um dos principais enfoques do projeto será no estudo das propriedades do ferro em minerais do manto terrestre. (AU)

Publicações científicas

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

MARCONDES, M. L.; JUSTO, J. F.; ASSALI, L. V. C.. Carbonates at high pressures: Possible carriers for deep carbon reservoirs in the Earth's lower mantle. Physical Review B, v. 94, n. 10, SEP 23 2016. (09/14082-3)

MARCONDES, M. L.; JUSTO, J. F.; ASSALI, L. V. C.. Carbonates at high pressures: Possible carriers for deep carbon reservoirs in the Earth's lower mantle. PHYSICAL REVIEW B, v. 94, n. 10, p. 9-pg., 2016-09-23. (09/14082-3)

JUSTO, J. F.; MORRA, G.; YUEN, D. A.. Viscosity undulations in the lower mantle: The dynamical role of iron spin transition. Earth and Planetary Science Letters, v. 421, p. 20-26, JUL 1 2015. (09/14082-3)