Fenômeno de conversão torção - contorção em nanofios: um estudo computacional

• Processo: 20/05662-5
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de agosto de 2020
• Data de Término da vigência: 28 de fevereiro de 2022
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
• Pesquisador responsável: Alexandre Fontes da Fonseca
• Beneficiário: Julia Aznar
• Instituição Sede: Instituto de Física Gleb Wataghin (IFGW). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Assunto(s): Nanociência Nanofios Elasticidade Filamentos intermediários Torção mecânica Miniaturização Dispositivos eletrônicos Simulação de dinâmica molecular Métodos numéricos em dinâmica de fluidos Modelagem computacional
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Conversão torção-contorção | conversão twist-to-writhe | Dinâmica Molecular | Nanofios | Nanociência

Resumo

Filamentos diversos e de quaisquer escalas de tamanho apresentam um comportamento similar e universal quando estão sujeitos à torção. Quando suas extremidades são mantidas fixas ou ligadas uma à outra formando um filamento fechado, essas estruturas podem sofrer um fenômeno de transformação topológica conhecido como conversão torção-contorção ou, em inglês, como é mais conhecido, twist-to-writhe conversion (TWC). Essa transformação consiste da formação de contorções ou estruturas helicoidais em fios inicialmente retos mas muito torcidos. Ela está presente em muitas situações cotidianas como em cordas de telefone e mangueiras de jardim, e em situações menos conhecidas como em cabos suboceânicos e moléculas do DNA. Embora bastante conhecido dos pesquisadores da área de mecânica e elasticidade de filamentos, poucos estudos existem na literatura a respeito do fenômeno de TWC em nanoestruturas unidimensionais (1D). Neste projeto, propomos um estudo computacional, através de métodos de dinâmica molecular clássica, do fenômeno de TWC em dois tipos de nanoestruturas 1D: nanofios de diamante e nanofios metálicos. Investigaremos como a diferença entre os tipos de ligação química (covalente e metálica) interfere no processo de conversão de torção para contorção. Em vista da tendência tecnológica de miniaturização dos dispositivos eletrônicos, os resultados desse estudo podem encontrar interesse em diversas aplicações, tendo potencial de resultarem em publicações científicas.