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Ciência Computacional de Materiais

Processo: 17/11631-2
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Programa Centros de Pesquisa em Engenharia
Vigência: 01 de agosto de 2018 - 31 de julho de 2023
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
Convênio/Acordo: BG E&P Brasil (Grupo Shell)
Pesquisador responsável:Juarez Lopes Ferreira da Silva
Beneficiário:Juarez Lopes Ferreira da Silva
Instituição-sede: Instituto de Química de São Carlos (IQSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
Empresas:Universidade de São Paulo (USP). Instituto de Química de São Carlos (IQSC)
BG E&P Brasil Ltda
Município: São CarlosRio de Janeiro
Pesquisadores principais:
( Atuais )
Marcos Gonçalves Quiles
Pesquisadores principais:
( Anteriores )
Eudes Eterno Fileti ; Kaline Rabelo Coutinho
Pesq. associados:Adriano Mesquita Alencar ; André Carlos Ponce de Leon Ferreira de Carvalho ; Antonio Gustavo Sampaio de Oliveira Filho ; Ataualpa Albert Carmo Braga ; Cedric Rocha Leão ; Gustavo Enrique de Almeida Prado Alves Batista ; Gustavo Troiano Feliciano ; Kaline Rabelo Coutinho ; Leonardo José Amaral de Siqueira ; Luis Gustavo Dias ; Marcos Gonçalves Quiles ; Matheus Paes Lima ; Ricardo Paupitz Barbosa dos Santos ; Ronaldo Cristiano Prati ; Victor Lopez Richard
Auxílios(s) vinculado(s):18/21401-7 - EMU concedido no processo 2017/11631-2: cluster computacional de alto desempenho - ENIAC, AP.EMU
Bolsa(s) vinculada(s):21/05728-9 - Investigação teórica de clusters de metais de transição com suporte em materiais 2D como candidatos a catalisadores para a redução de CO2, BP.DD
21/08852-2 - Predição de propriedades moleculares com alta acurácia: uma abordagem via aprendizado semi-supervisionado, BP.DR
21/05697-6 - Investigação Ab Initio das propriedades mecânicas, estruturais, energéticas e eletrônicas de fosfatos de cálcio na fase de bulk com dopantes substitucionais, BP.IC
+ mais bolsas vinculadas 21/03357-3 - Estudo computacional da conversão de metano em novos produtos utilizando catalisadores com base em óxido de cério, BP.DR
20/07715-9 - Captura de CO2 por materiais híbridos sob potencial elétrico, BP.IC
20/10532-3 - Estudo das propriedades estruturais e energéticas de nanoligas formadas por CeO2-ZrO2 via cálculos de dinâmica molecular, BP.IC
19/23681-0 - De métodos ab initio até o contínuo para a busca de materiais para baterias de sódio-íon, BP.PD
20/05329-4 - Seleção de moléculas representativas via aprendizado de máquina, BP.IC
20/01187-0 - Estudo teórico de captura de CO2 em materiais porosos: ZIF-78 e similares, BP.IC
20/05337-7 - Ativação de metano sobre nanoclusters de óxido de zircônio, BP.IC
20/03471-8 - Estudo Ab initio dás propriedades estruturais, eletrônicas e energéticas dós compostos formados em ânodos de baterias de sódio, BP.IC
19/26481-1 - Estudo ab initio de nanoligas de cobre e zinco protegidos por ligantes, BP.IC
19/05561-7 - Simulações Mutiescala Aplicadas à Redução do CO2 em Nanopartículas Metálicas: Efeitos de Tamanho das Nanopartículas e Concentração de Adsorvatos, BP.PD
19/08465-9 - Estudos teóricos de captura de CO2 em gás atmosférico por nanopartículas porosas, BP.MS
19/07656-5 - Eletrólitos water-in-salt para aplicações em supercapacitores: valência, tamanho e simetria dos ânions, BP.IC
18/16801-6 - Materiais baseados em perovskitas para fotovoltaicos: desde pontos quânticos até cristais, BP.PD
18/17462-0 - Estudo ab initio da atividade catalítica de dicalcogenetos de tungstênio bidimensionais na redução de CO2, BP.IC
18/17460-8 - Investigação das propriedades eletrônicas dos materiais MQx (m = Cu, AG; q = s, se, te; x = 0.0 - 2.0) através de cálculos de Teoria do Funcional da Densidade, BP.IC
18/11152-0 - Desenvolvimento de catalisadores para conversão direta de metano em metanol: uma investigação ab initio utilizando a da Teoria Funcional da Densidade, BP.PD
18/14574-2 - Invertigação ab initio das propriedades físico-químicas de nanoflocos de PtS2 em função do tamanho, BP.IC - menos bolsas vinculadas
Assunto(s):Fotoquímica  Metanol  Dinâmica dos fluidos  Armazenamento de energia  Hidrocarbonetos  Algoritmos  Nanocatálise  Catalisadores  Perovskita 
Publicação FAPESP:https://media.fapesp.br/bv/uploads/pdfs/fapesp_uk_SyrovQx_162_163.pdf

Resumo

Grande parte da energia consumida no mundo vem da queima de combustíveis fósseis à base de petróleo (óleo diesel, gasolina, querosene para aviação e gás liquefeito). Além dos combustíveis utilizados em nossa sociedade moderna, o petróleo também é matéria-prima de uma extensa cadeia de produtos, por exemplo, parafina, produtos de asfalto, nafta petroquímica, solventes, plásticos, etc. Apesar da grande importância dos combustíveis fósseis, existem vários motivos para a pesquisa de fontes de energia alternativas e renováveis, que inclui problemas ambientais e o fato de que o petróleo vai se esgotar no futuro. Por conseguinte, existe um grande interesse no uso de recursos de energia renovável, como a energia hidrelétrica, a biomassa, o mar, o vento interior, a energia fotovoltaica, o hidrogênio, bem como o desenvolvimento de novos veículos de energia a partir da conversão de metano e/ou do CO2 capturado de ar combinado com H2 da água. Devido à grande demanda, acreditamos que essas tecnologias serão combinadas no futuro para produzir um planeta sustentável. A Divisão de Computação de Ciência e Química de Materiais (CMSC) se concentrará apenas em algumas dessas vias. Acreditamos firmemente que, entre todas essas fontes de energia, devem seguir-se quatro caminhos, a saber: (i) conversão de fótons para elétrons que utilizando dispositivos fotovoltaicos, como a energia fotovoltaica deve contribuir com cerca de 30 por cento (relatório Shell) para a nossa matriz de energia no futuro, (ii) armazenamento de energia com baterias e supercapacitores para suportar o crescimento da energia eólica, (iii) captura de CO2 e conversão para produtos de valor agregado - metanol, gasolina -range hidrocarbonetos, que podem fornecer um papel crucial para o nosso futuro como um problema ambiental pode ser parte da solução, (iv) conversão de metano em novos combustíveis de alta densidade - metanol, etc., que deverá desempenhar um papel importante devido à grande oferta de gás natural no mundo todo. Para abordar esses problemas, propomos empregar o estado da arte nas ferramentas de Ciência Computacional de Materiais para oferecer soluções de ponta. Para a organização prática, propomos nove projetos, que incluem dois projetos de conversão de fótons para elétrons à utilizando fotovoltaica (em particular perovskites) e fotoquímica, dois projetos para estudar a conversão de metano e CO2 capturados de ar para produtos de alto valor, como altos portadores de energia de densidade (metanol) empregando materiais porosos combinados com partículas de tamanho finito de metal de transição. Para o armazenamento de energia, exploramos baterias e supercapacitores, em particular, estamos interessados em tecnologias além de Li e empregamos condutores iônicos baratos. Além dos seis projetos, propusemos três projetos transversais com o potencial de contribuir para os seis projetos anteriores, bem como para oferecer sua contribuição individual, que inclui: engenharia de nanocatalisadores, dinâmica de fluidos para abordar o fluxo de líquidos iônicos e as técnicas de aprendizado da máquina, que serão aplicadas para explorar dados teóricos e experimentais das três divisões restantes. Portanto, nossa Divisão combinada com as três Divisões Centrais adicionais têm um grande potencial para produzir importantes contribuições para a geração de Novas Energias. (AU)

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(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)
DA SILVA, DEBORA A. C.; PAULISTA NETO, ANTENOR J.; PASCON, ALINE M.; FILETI, EUDES E.; FONSECA, LEONARDO R. C.; ZANIN, HUDSON G.. Combined Density Functional Theory and Molecular Dynamics Simulations To Investigate the Effects of Quantum and Double-Layer Capacitances in Functionalized Graphene as the Electrode Material of Aqueous-Based Supercapacitors. Journal of Physical Chemistry C, v. 125, n. 10, p. 5518-5524, . (17/11958-1, 17/11631-2)
SILVA, JOSE LUIS; UNGER, ISAAK; MATIAS, TIAGO ARAUJO; FRANCO, LEANDRO REZENDE; DAMAS, GIANE; COSTA, LUCIANO T.; TOLEDO, KALIL C. F.; ROCHA, TULIO C. R.; DE BRITO, ARNALDO NAVES; SAAK, CLARA-MAGDALENA; et al. X-ray Photoelectron Fingerprints of High-Valence Ruthenium-Oxo Complexes along the Oxidation Reaction Pathway in an Aqueous Environment. Journal of Physical Chemistry Letters, v. 10, n. 24, p. 7636-7643, . (18/04523-1, 17/11986-5, 13/24725-4, 17/11631-2, 17/50129-0)
OCAMPO-RESTREPO, VIVIANNE K.; ZIBORDI-BESSE, LARISSA; DA SILVA, JUAREZ L. F.. Ab initio investigation of the atomistic descriptors in the activation of small molecules on 3d transition-metal 13-atom clusters: The example of H-2, CO, H2O, and CO2. Journal of Chemical Physics, v. 151, n. 21, . (17/11631-2)
BESSE, RAFAEL; LIMA, MATHEUS P.; DA SILVA, JUAREZ L. F.. First-Principles Exploration of Two-Dimensional Transition Metal Dichalcogenides Based on Fe, Co, Ni, and Cu Groups and Their van der Waals Heterostructures. ACS APPLIED ENERGY MATERIALS, v. 2, n. 12, p. 8491-8501, . (17/09077-7, 17/11631-2)
CEZAR, HENRIQUE M.; RONDINA, GUSTAVO G.; DA SILVA, JUAREZ L. F.. Thermodynamic properties of 55-atom Pt-based nanoalloys: Phase changes and structural effects on the electronic properties. Journal of Chemical Physics, v. 151, n. 20, . (17/11631-2)
OZORIO, MAILDE S.; DA SILVA, AUGUSTO C. H.; DA SILVA, JUAREZ L. F.. A Hybrid Density Functional Theory Investigation of the (CeO2)(6) Clusters in the Cationic, Neutral, and Anionic States. JOURNAL OF CLUSTER SCIENCE, . (17/11631-2)
SAMPAIO, ABNER MASSARI; FILETI, EUDES ETERNO; SIQUEIRA, LEONARDO J. A.. Atomistic study of the physical properties of sulfonium-based ionic liquids as electrolyte for supercapacitors. JOURNAL OF MOLECULAR LIQUIDS, v. 296, . (17/11631-2)
GOMES, ALEXANDRE C. R.; DE SOUZA, TIAGO M.; DA SILVA, JUAREZ L. F.; GALVAO, BRENO R. L.. An ab initio investigation of the adsorption properties of water on binary AlSi clusters. Physical Chemistry Chemical Physics, v. 22, n. 42, p. 24669-24676, . (18/21401-7, 17/11631-2)
LOURENCO, TUANAN C.; DIAS, LUIS GUSTAVO; DA SILVA, JUAREZ L. F.. Theoretical Investigation of the Na+ Transport Mechanism and the Performance of Ionic Liquid-Based Electrolytes in Sodium-Ion Batteries. ACS APPLIED ENERGY MATERIALS, v. 4, n. 5, p. 4444-4458, . (18/21401-7, 17/11631-2, 19/23681-0)
SILVEIRA, V, JULIAN F. R.; BESSE, RAFAEL; DA SILVA, JUAREZ L. F.. Stacking Order Effects on the Electronic and Optical Properties of Graphene/Transition Metal Dichalcogenide Van der Waals Heterostructures. ACS APPLIED ELECTRONIC MATERIALS, v. 3, n. 4, p. 1671-1680, . (17/09077-7, 18/21401-7, 17/11631-2)
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SAMPAIO, ABNER MASSARI; LEMOS PEREIRA, GUILHERME FERREIRA; SALANNE, MATHIEU; AMARAL SIQUEIRA, LEONARDO JOSE. Comparing the performance of sulfonium and phosphonium ionic liquids as electrolytes for supercapacitors by molecular dynamics simulations. Electrochimica Acta, v. 364, . (17/11631-2, 19/18125-0)
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DE CARVALHO, FERNANDO RODRIGUES; DA SILVA, FERNANDO; DE LIMA, RICARDO; BELLOTTO, ANDREZZA CORREIA; DE SOUZA, VAGNER ROBERTO; CAETANO, WILKER; POLITI, MARIO JOSE; HIOKA, NOBORU; COUTINHO, KALINE. pectrophotometric studies of charge-transfer complexes formed with ions N,N'-alkyldiyl-bis(pyridinium) derivatives and iodid. SPECTROCHIMICA ACTA PART A-MOLECULAR AND BIOMOLECULAR SPECTROSCOPY, v. 268, . (21/09016-3, 17/11631-2, 14/50983-3)
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BESSE, RAFAEL; CATURELLO, NAIDEL A. M. S.; BASTOS, CARLOS M. O.; GUEDES-SOBRINHO, DIEGO; LIMA, MATHEUS P.; SIPAHI, GUILHERME M.; DA SILVA, JUAREZ L. F.. Size-Induced Phase Evolution of MoSe2 Nanoflakes Revealed by Density Functional Theory. Journal of Physical Chemistry C, v. 122, n. 35, p. 20483-20488, . (17/09077-7, 13/15112-9, 17/11631-2)
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BEZERRA, RAQUEL C.; MENDES, PAULO C. D.; PASSOS, RAIMUNDO R.; DA SILVA, JUAREZ L. F.. Ab initioinvestigation of the role of transition-metal dopants in the adsorption properties of ethylene glycol on doped Pt(100) surfaces. Physical Chemistry Chemical Physics, v. 22, n. 31, p. 17646-17658, . (18/21401-7, 17/11631-2)
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MENDES, PAULO C. D.; COSTA-AMARAL, RAFAEL; GOMES, JANAINA F.; DA SILVA, JUAREZ L. F.. The influence of hydroxy groups on the adsorption of three-carbon alcohols on Ni(111), Pd(111) and Pt(111) surfaces: a density functional theory study within the D3 dispersion correction. Physical Chemistry Chemical Physics, v. 21, n. 16, p. 8434-8444, . (17/11631-2)
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BEZERRA, RAQUEL C.; DE MENDONCA, JOAO PAULO A.; MENDES, PAULO C. D.; PASSOS, RAIMUNDO R.; DA SILVA, JUAREZ L. F.. Role of the OH-group in the adsorption properties of methanol, ethanol, and ethylene glycol on 15-atom 3d, 4d, and 5d transition-metal clusters. Physical Chemistry Chemical Physics, v. 23, n. 32, . (18/21401-7, 17/11631-2)
RASTEIRO, LETICIA F.; DE SOUSA, RAFAEL A.; VIEIRA, LUIZ H.; OCAMPO-RESTREPO, VIVIANNE K.; VERGA, LUCAS G.; ASSAF, JOSE M.; DA SILVA, JUAREZ L. F.; ASSAF, ELISABETE M.. Insights into the alloy-support synergistic effects for the CO2 hydrogenation towards methanol on oxide-supported Ni5Ga3 catalysts: An experimental and DFT study. APPLIED CATALYSIS B-ENVIRONMENTAL, v. 302, . (17/11631-2, 15/06246-7, 19/05561-7, 18/21401-7, 18/12021-6, 14/50279-4, 17/22671-5, 19/22260-0)
MESSIAS, ANDRESA; DA SILVA, DEBORA A. C.; FILETI, EUDES E.. Salt-in-water and water-in-salt electrolytes: the effects of the asymmetry in cation and anion valence on their properties. Physical Chemistry Chemical Physics, v. 24, n. 1, . (17/11631-2)
VICENTINI, EDUARDO DIAS; DE LIMA BATISTA, ANA P.; SAMPAIO DE OLIVEIRA-FILHO, ANTONIO G.. Computational mechanistic investigation of the Fe + CO2 -> FeO plus CO reaction. Physical Chemistry Chemical Physics, v. 22, n. 29, p. 16943-16948, . (15/11714-0, 17/18238-4, 17/11631-2)
CEZAR, HENRIQUE M.; CANUTO, SYLVIO; COUTINHO, KALINE. DICE: A Monte Carlo Code for Molecular Simulation Including the Configurational Bias Monte Carlo Method. JOURNAL OF CHEMICAL INFORMATION AND MODELING, v. 60, n. 7, p. 3472-3488, . (14/50983-3, 17/11631-2)
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BRASIL, HENRIQUE; BITTENCOURT, ALBERT F. B.; YOKOO, KATHLEN C. E. S.; MENDES, PAULO C. D.; VERGA, LUCAS G.; ANDRIANI, KARLA F.; LANDERS, RICHARD; DA SILVA, JUAREZ L. F.; VALENCA, GUSTAVO P.. ynthesis modification of hydroxyapatite surface for ethanol conversion: The role of the acidic/basic sites rati. JOURNAL OF CATALYSIS, v. 404, p. 802-813, . (17/11631-2, 18/11152-0, 19/05561-7, 18/21401-7)
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