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Simulação e modelagem de nanoestruturas e materiais nanoestruturados

Processo: 16/00023-9
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Regular
Vigência: 01 de julho de 2016 - 30 de junho de 2018
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
Pesquisador responsável:Alexandre Fontes da Fonseca
Beneficiário:Alexandre Fontes da Fonseca
Instituição-sede: Instituto de Física Gleb Wataghin (IFGW). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
Assunto(s):Simulação de dinâmica molecular  Materiais nanoestruturados  Grafenos 

Resumo

As propriedades especiais dos materiais em escala nanoscópica não seriam de muita utilidade se não pudessem ser transferidas ou refletidas em dispositivos macroscópicos. A pesquisa em materiais nanoestruturados visa preencher essa lacuna. Há duas formas de se fazer isso: combinar várias nanoestruturas para formar redes 2D ou 3D nanoestruturadas, ou misturar nanoestruturas com matrizes para formar compósitos. Este projeto propõe o estudo de dois tipos de nanoestruturas e materiais nanoestruturados: i) puramente orgânicos; e ii) organometálicos. O primeiro consiste de materiais formados ou que contém nanoestruturas de carbono como nanocompósitos poliméricos, fios e folhas de nanotubos de carbono e organização (ou self-assembly) de nanoestruturas orgânicas em superfícies. O segundo consiste de nanoestruturas que contém ligações carbonometal como grafeno/nanopartículas metálicas e os chamados MOFs (Metal-Organic Frameworks) que são estruturas bi ou tridimensionais formadas por partículas metálicas interligadas por compostos orgânicos. Pretende-se estudar as propriedades mecânicas, estruturais e térmicas desses materiais. Em vista do tamanho dessas estruturas, métodos de dinâmica molecular clássica apresentam o melhor custo-benefício no estudo e simulação de suas propriedades. Potenciais reativos conhecidos como estado-da-arte em simulações clássicas serão utilizados como o REBO (Reactive Empirical Bond-Order) para os sistemas hidrocarbonetos, e o COMB (Charge Optimized Bond Order potential), para os sistemas que contém átomos de diferentes eletronegatividades como óxidos e metais. Resultados e previsões teóricas serão comparados com resultados experimentais. Este projeto oferece condições para a continuidade do trabalho de pesquisa recentemente realizado pelo Proponente no exterior com bolsa da Fapesp. (AU)

Publicações científicas (8)
(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)
MIYAZAKI, CELINA M.; MARIA, MARCO A. E.; BORGES, DAIANE DAMASCENO; WOELLNER, CRISTIANO F.; BRUNETTO, GUSTAVO; FONSECA, ALEXANDRE F.; CONSTANTINO, CARLOS J. L.; PEREIRA-DA-SILVA, MARCELO A.; DE SIERVO, ABNER; GALVAO, DOUGLAS S.; RIUL, JR., ANTONIO. Experimental and computational investigation of reduced graphene oxide nanoplatelets stabilized in poly(styrene sulfonate) sodium salt. Journal of Materials Science, v. 53, n. 14, p. 10049-10058, JUL 2018. Citações Web of Science: 3.
DE SOUSA, J. M.; AGUIAR, A. L.; GIRAO, E. C.; FONSECA, ALEXANDRE F.; SOUZA FILHO, A. G.; GALVAO, DOUGLAS S. Mechanical Properties of Pentagraphene-based Nanotubes: A Molecular Dynamics Study. MRS ADVANCES, v. 3, n. 1-2, p. 97-102, 2018. Citações Web of Science: 0.
DE SOUSA, J. M.; AGUIAR, A. L.; GIRAO, E. C.; FONSECA, ALEXANDRE F.; SOUSA FILHO, A. G.; GALVAO, DOUGLAS S. Mechanical Properties of Phagraphene Membranes: A Fully Atomistic Molecular Dynamics Investigation. MRS ADVANCES, v. 3, n. 1-2, p. 67-72, 2018. Citações Web of Science: 0.
FONSECA, ALEXANDRE F.; GALVAO, DOUGLAS S. Self-Driven Graphene Tearing and Peeling: A Fully Atomistic Molecular Dynamics Investigation. MRS ADVANCES, v. 3, n. 8-9, p. 460-465, 2018. Citações Web of Science: 1.
FONSECA, ALEXANDRE F.; LIANG, TAO; ZHANG, DIFAN; CHOUDHARY, KAMAL; PHILLPOT, SIMON R.; SINNOTT, SUSAN B. Titanium-Carbide Formation at Defective Curved Graphene-Titanium Interfaces. MRS ADVANCES, v. 3, n. 8-9, p. 454-459, 2018. Citações Web of Science: 1.
FONSECA, ALEXANDRE F.; LIANG, TAO; ZHANG, DIFAN; CHOUDHARY, KAMAL; PHILLPOT, SIMON R.; SINNOTT, SUSAN B. Graphene-Titanium Interfaces from Molecular Dynamics Simulations. ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES, v. 9, n. 38, p. 33288-33297, SEP 27 2017. Citações Web of Science: 4.
HERNANDEZ, SERGIO A.; FONSECA, ALEXANDRE F. Anisotropic elastic modulus, high Poisson's ratio and negative thermal expansion of graphynes and graphdiynes. DIAMOND AND RELATED MATERIALS, v. 77, p. 57-64, AUG 2017. Citações Web of Science: 5.
ZHANG, DIFAN; DUTZER, MICHAEL R.; LIANG, TAO; FONSECA, ALEXANDRE F.; WU, YING; WALTON, KRISTA S.; SHOLL, DAVID S.; FARMAHINI, AMIR H.; BHATIA, SURESH K.; SINNOTT, SUSAN B. Computational investigation on CO2 adsorption in titanium carbide-derived carbons with residual titanium. Carbon, v. 111, p. 741-751, JAN 2017. Citações Web of Science: 5.

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