Bolsa 21/09187-2 - Nanopartículas de prata, Irradiação - BV FAPESP
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Formação de nanopartículas de prata por irradiação a laser: uma investigação ab initio

Processo: 21/09187-2
Modalidade de apoio:Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado
Data de Início da vigência: 20 de outubro de 2022
Data de Término da vigência: 19 de outubro de 2023
Área de conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
Pesquisador responsável:Edison Zacarias da Silva
Beneficiário:Luis Antônio Cabral
Supervisor: Juan Manoel Andres Bort
Instituição Sede: Instituto de Física Gleb Wataghin (IFGW). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
Instituição Anfitriã: Universitat Jaume I, Espanha  
Vinculado à bolsa:18/20729-9 - Formação de Nanopartículas de Prata por Irradiação a Laser: Uma Investigação ab initio, BP.PD
Assunto(s):Nanopartículas de prata   Irradiação   Laser   Estado excitado   Teoria do funcional da densidade   Métodos ab initio
Palavra(s)-Chave do Pesquisador:Dinâmica molecular ab initio | estados excitados | teoria do funcional da densidade | Teoria do Funcional da Densidade de Temperatura Finita | Teoria do Funcional da Densidade Dependente do Tempo | Teoria do Funcional da Densidade

Resumo

A funcionalização de materiais é um empreendimento complexo e os desafios das tarefas para uma descrição teórica precisa requerem notáveis habilidades computacionais. Devido ao amplo leque de metodologias teóricas disponíveis para este estudo, definir um caminho de investigação torna-se fundamental para uma boa compreensão dos resultados obtidos. Neste projeto estamos propondo uma investigação ab initio utilizando o modelo de duas temperaturas para descrever os efeitos do laser de femtossegundo em materiais à base de prata com o objetivo de obter aplicações em nanodispositivos.A rápida resposta eletrônica em relação aos íons para a irradiação provoca a excitação dos elétrons do estado fundamental. Se a energia fornecida pelo laser for maior do que a região do band-gap, os elétrons mais próximos da energia de Fermi irão povoar os níveis desocupados da banda de condução, enquanto que para uma irradiação de laser mais intensa, os elétrons mais profundos da banda de valência serão excitados. Os métodos de "smearing" dentro do modelo de DFT-temperatura finita permitem entender e simular a excitação eletrônica. Esta é uma condição de não-equilíbrio e o processo de relaxação é acompanhado por dispersão de fônons. Adicionalmente, o aquecimento dos íons é revelado por sua energia cinética e, para simular os efeitos da temperatura da rede, será empregada a dinâmica molecular ab initio. Assim, a excitação eletrônica será descrita pela DFT-temperatura finita e o aquecimento da rede pela dinâmica molecular ab initio, ambos em uma única metodologia denominada modelo de duas temperaturas. A investigação dos efeitos do laser abre a possibilidade de funcionalizar, prever e inovar novos materiais. De acordo com os resultados experimentais de nossos colaboradores, a intensa irradiação a laser proporciona a quebra das ligações químicas e aglomeração dos átomos de prata até a formação de nanopartículas (NPs) na superfície do material hospedeiro. Todas as investigações propostas neste projeto serão concomitantes com as descobertas de nossos colaboradores experimentais. Além disso, a análise das NPs permitirá direcionar nossos resultados para aplicações em nanotecnologia e nanomedicina, como as propriedades bactericidas e antivirais. Assim, esperamos que nossas investigações teóricas possam nortear os experimentos de nossos colaboradores e contribuir para o desenvolvimento da técnica de funcionalização de materiais por irradiação com laser de femtossegundo. (AU)

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