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Implementação do método Parallel Tempering Monte Carlo para o estudo de propriedades termodinâmicas de nanoclusters

Processo: 12/20890-8
Modalidade de apoio:Bolsas no Brasil - Mestrado
Vigência (Início): 01 de março de 2013
Vigência (Término): 28 de fevereiro de 2015
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
Pesquisador responsável:Juarez Lopes Ferreira da Silva
Beneficiário:Henrique Musseli Cezar
Instituição Sede: Instituto de Química de São Carlos (IQSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
Vinculado ao auxílio:08/00782-0 - Catálise computacional: produção de hidrogênio usando etanol, AP.JP
Assunto(s):Nanopartículas   Teoria do funcional da densidade   Metais de transição   Método de Monte Carlo   Propriedades termodinâmicas
Palavra(s)-Chave do Pesquisador:Metais de Transição | Monte Carlo | Nanopartículas | Potencial Empirico | Propriedades Termodinâmicas | teoria do funcional da densidade | Ciencia Computacional de Materiais

Resumo

Um numero muito grande de reacoes quimicas acontecem todos os dias em industrias quimicas para a producao de uma grande variedade de produtos, os quais sao essenciais para o nosso bem estar, conforto, sobrevivencia, e defesa. Catalisadores sao partes essenciais em reacoes quimicas pois permitem aumentar a velocidade das reacoes atraves da reducao da barreira de energia que separa os reagentes dos produtos. Neste contexto, um dos principais problemas para o uso comercial de etanol em celulas de combustivel, as quais possuem melhor eficiencia que motores de combustao, e o desenvolvimento de catalisadores, os quais sejam eficientes, estaveis, e com baixo custo de producao para a producao de hidrogenio usando etanol. Nos ultimos anos, um grande numero de estudos experimentais tem sugerido que nanoparticulas (NPs) de metais de transicao podem contribuir de forma significativa para o desenvolvimento de nanocatalisadores, devido a alta reatividade observada em NPs em comparacao com particulas macroscopicas, e principalmente, devido a possibilidade de combinar dois ou mais elementos quimicos em uma unica particula ou atraves da alteracao da forma geometrica das particulas, o que pode contribuir para o aumento da reatividade. Resultados experimentais tem demonstrado que NPs podem ser utilizadas tambem em aplicacoes em medicina, abrindo a possibilidade para novos tratamentos e melhorando a eficienia de tratamentos existentes. Portanto, existe um grande interesse em entender quais parametros fisicos e quimicos (tamanho, geometria, composicao quimica, estabilidade termodinamica, reatividade, etc) determinam o successo ou o fracasso de um nanocatalisador. Varios estudos tem sido realizados, entretanto, o nosso entendimento atomistico da estabilidade termodinamica de NPs de metais de transicao esta longe do ideal devido aos poucos estudos existentes. Neste projeto de mestrado, temos o interesse de contribuir para o avanco do estudo da estabilidade termodinamica de NPs de metais de transicao (Pt, Rh, Pd, etc, ligas). Para atingir estes objetivos, vamos estudar as propriedades termodinamicas de NPs em funcao da temperatura, composicao quimica, tamanho, e forma geometrica, utilizando simulacoes computacionais com base no metodo de Monte Carlo e potenciais empiricos (Quantum Sutton-Chen) e potenciais de primeiros principios com base na teoria do funcional da densidade implementada no codigo FHI-AIMS).

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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)
CEZAR, HENRIQUE M.; RONDINA, GUSTAVO G.; DA SILVA, JUAREZ L. F.. Parallel tempering Monte Carlo combined with clustering Euclidean metric analysis to study the thermodynamic stability of Lennard-Jones nanoclusters. Journal of Chemical Physics, v. 146, n. 6, . (13/21045-2, 12/20890-8)
Publicações acadêmicas
(Referências obtidas automaticamente das Instituições de Ensino e Pesquisa do Estado de São Paulo)
CEZAR, Henrique Musseli. Implementação do método Parallel Tempering Monte Carlo para o estudo de propriedades termodinâmicas de nanoclusters. 2015. Dissertação de Mestrado - Universidade de São Paulo (USP). Instituto de Física de São Carlos (IFSC/BT) São Carlos.

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