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Design computacional de nano e meso estruturas para tecnologias em energia e meio-ambiente

Processo: 10/00440-2
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Doutorado
Vigência (Início): 01 de abril de 2010
Vigência (Término): 31 de março de 2014
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
Pesquisador responsável:Caetano Rodrigues Miranda
Beneficiário:Aline Olimpio Pereira
Instituição-sede: Centro de Ciências Naturais e Humanas (CCNH). Universidade Federal do ABC (UFABC). Ministério da Educação (Brasil). Santo André , SP, Brasil
Assunto(s):Diagrama de fases

Resumo

O objetivo deste projeto é densenvolver e aplicar métodos da ciência computacional dos materiais, mediante simulações moleculares, afim de determinar e prever propriedades críticas de materiais em escala nanométrica. Visamos aplicar esses estudos no desenvolvimento de tecnologias em energia, particurlamente, para o caso de baterias e produção e amarzenamento de hidrogênio. A partir do entendimento dos mecanismos de adsorção/extração e da caracterização das propriedades físicas dos materiais nanoestruturados, será possível explorar e avaliar o uso de tais sistemas para tecnologias em energia. Aplicaremos técnicas de caracterização e otimização via cálculos de primeiros princípios para efeito de determinação das propriedades energéticas, cinéticas e termodinâmicas de materiais nanoestruturados para armazenamento de energia. Empregaremos também, técnicas de dinâmica molecular baseadas em coarse-grained para investigar os fenômenos cinéticos. O foco principal deste projeto será a determinação do diagrama de fases de nanoligas de Li e de mesoestruturas de SiO2. Estudaremos a cinética e os mecanismos microscópicos de difusão e inserção/extração de Li e Mg em nanoestruturas, e de H2 e CO2 em sistemas à base de sílica. Através desses estudos esperamos obter uma compreensível e necessária descrição atomística dos mecanismos, rotas e mudanças de fase envolvendo materiais em escala nanométrica para baterias baseadas em Li e nos processos de armazenamento e produção de hidrogênio. O conhecimento adquirido neste projeto representará uma contribuição fundamental na compreensão dos diagramas de fase em escala nanométrica. Ao mesmo tempo, este também representará um importante avanço para tecnologias em energia e meio-ambiente.