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

Processo: 20/05662-5
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
Vigência (Início): 01 de agosto de 2020
Vigência (Término): 31 de julho de 2021
Área do 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

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.