FIMAT - Programa de Pós-Graduação em Ciências - Física dos Materiais

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Investigação por métodos de primeiros princípios do metanol.
(Programa de Pós-Graduação em Ciências – Física de Materiais. Departamento de Física, Instituto de Ciências Exatas e Biológicas, Universidade Federal de Ouro Preto., 2013) Dias, Rafael Freitas; Batista, Ronaldo Junio Campos
Neste trabalho, aplicamos métodos de primeiros princípios, baseado na teoria do funcional da densidade para investigar as propriedades estruturais e a estabilidade do metanol líquido sob efeito de campo elétrico externo. Utilizando o potencial ReaxFF para gerar os líquidos usados na dinâmica de primeiros princípios conseguimos reduzir o tempo computacional para obter a convergência da energia (600 ps usando ReaxFF mais 1 ps utilizando primeiros princípios). Observamos que o funcional PBE é capaz de descrever com boa precisão (erro de 4%) a densidade correta do metanol em condições normais de temperatura e pressão, que no caso da água somente é obtido com a inclusão da interação de Van der Waals. Vimos que o campo elétrico externo alinha as moléculas formando cadeias unidimensionais. Observamos que a estabilidade aumenta com o número de moléculas na cadeia. A presença de reservatórios de cargas facilita a quebra do metanol sendo que, é energeticamente favorável que a quebra ocorra no reservatório de elétrons. Vimos também que se a quebra ocorre no ligação C - H é energeticamente favorável que a quebra ocorre na molécula da cadeia mais próxima ao eletrodo. Entretanto, se a quebra ocorrer na ligação O - H é energeticamente favorável que a quebra aconteça na molécula da cadeia mais distante ao eletrodo.
Estudo da resistência à corrosão de filmes de carbono amorfo hidrogenado GLCH (graphite-like) depositados sobre a liga Ti6Al4V.
(Programa de Pós-Graduação em Ciências – Física de Materiais. Departamento de Física, Instituto de Ciências Exatas e Biológicas, Universidade Federal de Ouro Preto., 2013) Santos, Adélia Moreira Marques dos; Manhabosco, Taíse Matte
No presente trabalho foram estudadas amostras de Ti6Al4V, Ti6Al4V nitretada e flmes de carbono amorfo graphite-like a-C:H (GLCH) depositados na liga de Ti6Al4V nua e nitretada. Os filmes GLCH, depositados por deposição química por vapor assistida por plasma (PACVD), foram caracterizados por microscopia eletrônica de varredura, microscopia de força atômica e espectroscopia de Raman. Um estudo da resistência da corrosão foi realizado por espectroscopia de impedância eletroquímica e curvas de polarização potenciodinâmica em solução fisiológica simulada. Segundo as análises de espectroscopia de impedância eletroquímica, a liga nua e a liga nitretada puderam ser simuladas com o mesmo circuito equivalente, mas a resistência a polarização da liga nitretada de bem maior em relação da liga nua, indicando um aumento da resistência da corrosão. Já os filmes depositados em ambos os substratos apresentam elevada resistência da corrosão, contudo eles contém poros que permitem um processo difusivo e a corrosão do substrato. Após 16 dias de imersão, os filmes depositados sobre a liga nitretada apresentaram mudanças no comportamento das curvas de impedância, o que resultou em um circuito equivalente diferente. O novo circuito indica uma degradação da interface substrato/ lme GLCH, com delaminação e craqueamento do filme. Segundo ensaios de curva de força esta ocorrência poderia estar ligada à baixa adesão dos filmes ao substrato ou à baixa afinidade química entre o revestimento e o substrato
Simulações de dinâmica molecular de dobras de grafeno.
(Programa de Pós-Graduação em Ciências – Física de Materiais. Departamento de Física, Instituto de Ciências Exatas e Biológicas, Universidade Federal de Ouro Preto., 2013) Lima, Amauri Libério de; Oliveira, Alan Barros de
O grafite tem sido utilizado há várias décadas como lubrificante sólido. Esta propriedade surge devido à fraca ligação entre as camadas que o compõem. Recentemente, Barboza e colaboradores [l], descobriram uma nova propriedade mecânica de lubrificantes sólidos, a saber, a compressibilidade negativa dinâmica. Foi observado em vários lubrificantes sólidos (incluindo o grafite) que urna expansão vertical ocorre quando estes materiais são submetidos simultaneamente à compressão e cisalhamento. Provavelmente, este efeito deve ocorrer nas diversas aplicações dos lubrificantes sólidos afetando as demais propriedades mecânicas (tribológicas) e, consequentemente, o seu desempenho. Motivado por esta nova descoberta, este trabalho propõe-se a investigar por meio de simulações de dinâmica molecular o efeito anisotrópico da compressibilidade negativa (ou seja, a dependência deste efeito com a orientação cristalina) em escala nanométrica utilizando o grafeno (provavelmente, o material mais investigado atualmente que consiste em um único plano atômico de grafite). Inicialmente, pretendemos avaliar o efeito em apenas duas camadas de grafeno. É importante destacar que esta dependência da compressibilidade negativa com a orientação cristalina já foi observada experimentalmente pelos mesmos autores que descobriram a compressibilidade negativa dinâmica, porém, ainda não é conhecida a origem deste efeito. Ressalta-se que o objetivo do presente trabalho não é reproduzir o experimento e, sim, contribuir para o entendimento do efeito anisotrópico da compressibilidade negativa. Neste sentido, simulações de dinâmica molecular podem fornecer informações em escala nanométrica que ajudem a esclarecer a anisotropia observada. Conhecendo os mecanismos de operação dos lubrificantes sólidos bidimensionais, podemos aproveitar de forma melhor esses materiais em suas aplicações práticas.
Propriedades estruturais e eletrônicas de interfaces de nitreto de boro cúbico e hexagonal.
(2014) Santos, Renato Harley dos; Batista, Ronaldo Junio Campos
Nesta tese, utilizando métodos baseados na teoria funcional da densidade, investigamos as propriedades estruturais e eletrônicas do nitreto de boro hexagonal depositado sobre nitreto de boro cúbico hidrogenado. Além disso, aplicamos pressão uniaxial sobre estes materiais e verificamos como propriedades estruturais e eletrônicas seriam afetadas. Vimos que a simples deposição não afeta sua estrutura eletrônica e, assim, o nitreto de boro hexagonal pode até servir como uma camada protetora em situações em que a interação com espécies químicas do ambiente possa afetar as propriedades de transporte das superfícies. Mas, com a aplicação de uma pressão uniaxial na interface de nitreto de boro cúbico com o nitreto de boro hexagonal, sua estrutura eletrônica pode ser afetada, alterando suas propriedades de transporte, podendo, inclusive, tornar a interface semicondutora. Vimos, também, que a morfologia da superfície de nitreto boro cúbico hidrogenada (que pode ser terminada em B-H ou N-H) tem um forte efeito de propriedades eletrônicas da superfície de nitreto de boro cúbico, o que, por sua vez, afeta as propriedades eletrônicas e estruturais da interface nitreto de boro cúbico/nitreto de boro hexagonal.
Efeitos optoeletrônicos em copolímeros do fluoreno.
(2014) Silva, Márcio Marques da; Savedra, Melissa Fabíola Siqueira
Nesta dissertação de mestrado foram realizadas caracterizações ópticas, elétricas e estruturais de dois copolímeros do fluoreno a partir de cálculos baseados na Teoria do Funcional da Densidade (DFT) e semi-empíricos. As estruturas eletrônica, molecular, e a relação conformacional com algumas propriedades optoeletrônicas e espectroscópicas dos copolímeros baseados em fluoreno, poli[(9,9-dioctil-2,7-divinilenofluorenileno)-alt-co-(2-metoxi-5-(2-etilexiloxi)-1,4-fenileno)] e poli[(9,9-diexilfluorenil-2,7-diil)-alt-co-(2-metoxi-5-2-etilexiloxi-1,4-fenileno)], renomeados CF108 e CF136 respectivamente, foram analisadas iniciando por estruturas constituídas por uma unidade monomérica, e então expandidas até onze unidades. Tal procedimento foi realizado para investigar como o crescimento das cadeias oligoméricas (e consequente aumento da conjugação) influencia os espectros UV-Vis e as energias dos orbitais de fronteira, onde foram observados deslocamentos batocrômicos dos espectros e um decréscimo linear da diferença energética dos orbitais HOMO-LUMO. As distribuições HOMO e LUMO, energia total, momento de dipolo total foram investigados para cada molécula e fazem parte da caracterização optoeletrônica, onde uma análise detalhada das excitações do espectro de absorção eletrônico calculado teoricamente dos sistemas citados acima foi realizada, e verificou-se as transições envolvidas nos estados excitados característicos. A caracterização estrutural para os dois sistemas consistiu em analisar os efeitos da inclusão do grupo funcional vinil entre o fluoreno do monômero da molécula CF108, bem como o feito da variação dos ângulos diédros nas propriedades optoeletrônicas de ambos os sistemas. Observa-se que o vinil parece contribuir para a estabilidade energética do primeiro sistema supracitado em relação ao segundo. A magnitude do momento de dipolo total dos oligômeros CF136, em geral, é menor em comparação com os correspondentes do outro material. Contudo, as informações concernentes as correlações expostas acima tem papel central para a caracterização e otimização das propriedades de sistemas conjugados, o que pode ser denominado engenharia molecular.
Propriedades eletrônicas e estruturais de grafeno depositado sobre o substrato diamante hidrogenado (111).
(2014) Oliveira, Adriano Soares; Batista, Ronaldo Junio Campos
Dispositivos que combinam a elevada condução de eletricidade a temperatura ambiente do grafeno com a excelente capacidade do diamante em dissipar energia são de grande interesse para as indústrias de equipamentos ópticos, eletrônicos e eletromecânicos. Sendo assim, nesta dissertação investigamos as propriedades estruturais e eletrônicas de grafeno depositado sobre uma superfície de diamante hidrogenado orientado no plano cristalino (111). Observamos que, com aplicação de pressão, o grafeno comensurável com o substrato de diamante hidrogenado. Esta comensurabilidade deu origem à quebra de simetria das sub-redes A e B do grafeno e, consequentemente, a um gap no ponto de Dirac. Como a superfície de diamante transferiu elétrons para o grafeno, o gap não estava no nível de Fermi e, por isso, a interface grafeno/diamante permaneceu condutora. A dopagem da folha de grafeno pôde ser revertida com aplicação de campo elétrico orientado na direção (111), o que tornou a interface semicondutora. Assim a interface grafeno/diamante se comportou como um transistor por efeito de campo.
Dinâmica ab initio de líquidos polares : acetonitrila e metanol.
(2014) Costa, Cleidinéia Cavalcante da; Batista, Ronaldo Junio Campos; Manhabosco, Taíse Matte; Oliveira, Alan Barros de; Mota, Vinícius Cândido
Estudo das propriedades ótica e elétrica da clorofilina cúprica de sódio para aplicação em dispositivos conversores de energia.
(2014) Yoshioka, Nathália Akemi; Cazati, Thiago
Este trabalho tem como objetivo principal estudar as propriedades optoeletrônicas da clorofilina cúprica de sódio (SCC) comercial para aplicação em dispositivos fotovoltaicos com estruturas ITO/(PAH/SCC)n/Al e ITO/(PAH/SCC)n/Ca/Al. A motivação para a realização deste estudo é o desenvolvimento de células solares orgânicas de baixo custo à base de materiais com solubilidade em água que possam ser utilizados como fontes alternativas de energia renovável. Filmes depositados pela técnica de automontagem (LBL, do inglês layer-bylayer) e soluções de SCC em diferentes solventes foram preparadas e suas propriedades foram investigadas por meio da espectroscopia de absorção e fluorescência. Utilizou-se como camada fotoativa os filmes automontados de SCC nos dispositivos fotovoltaicos de monocamada. Os dispositivos foram, então, caracterizados eletricamente através das medidas de condutividade dc (curvas tensão-corrente) e da espectroscopia de impedância (ac) e medida de fotocondutividade persistente. A partir dos resultados e dos ajustes teóricos, foi possível analisar os processos optoeletrônicos envolvidos na conversão de energia pelo dispositivo, caracterizá-los quando a sua eficiência de conversão e obter parâmetros importantes que influenciam o desempenho dos dispositivos fotovoltaicos.
Estudo do espectro vibracional de nanotubos de carbono por simulação de dinâmica molecular.
(2014) Pereira, Jessiara Garcia; Oliveira, Alan Barros de
Neste trabalho realizamos simulações de Dinâmica Molecular para estudar o espectro vibracional dos nanotubos de carbono de parede simples. Foram utilizados dois potenciais empíricos: AIREBO e ReaxFF. Revisamos a literatura sobre as propriedades espectrais e vibracionais de nanotubos de carbono, bem como aplicações de espectroscopia Raman. Além disso, apresentamos as principais características da técnica de simulação computacional e dos potenciais empíricos utilizados. Finalmente, mostramos os resultados obtidos nas simulações empregando diferentes condições de adsorção de átomos de hidrogênio aos nanotubos. Através das simulações verificamos que se mais de 104 átomos de hidrogênio forem absorvidos nos nanotubos, essas estruturas tornam-se mecanicamente instáveis à temperatura de 300 K. No entanto, a 100 K, os tubos são estáveis, mesmo que totalmente cobertos com átomos de hidrogênio. Os espectros vibracionais dos nanotubos foram estudados por meio da investigação da banda-G. Os resultados obtidos com AIREBO, em comparação com ReaxFF, são significativamente diferentes. Embora os resultados obtidos com AIREBO não mostrem nenhuma separação dos modos de vibração óptica transversais horizontais e verticais, o método utilizando ReaxFF foi capaz de detectar tal efeito. Além disso, as simulações indicaram que a absorção de hidrogênios nas laterais dos nanotubos de carbono causa deformações estruturais.
Preparação e caracterização do polímero biodegradável poli-butileno adipato cotereftalato, associado aos polímeros semicondutores poli-o-etoxianilina e poli-ometoxianilina e ao óxido de estanho e índio.
(2014) Gama, Bruno Elias Pereira Nogueira da; Travain, Silmar Antonio
A utilização de diversos tipos de materiais pelo homem inicia-se desde os primórdios, quando estes passaram a dominar o fogo. O emprego de materiais como pedras, madeira, terra dentre outros foi de suma importância para o seu desenvolvimento social e científico. Inicialmente estes foram utilizados como ferramentas e/ou armas para a subsistência do homem primitivo. O desenvolvimento de novos materiais se tornou cada vez mais constante devido à necessidade crescente por compostos que visam atender uma sociedade industrializada, utilizando materiais associados. Com o avanço científico e tecnológico acelerado, o uso de materiais associados a recursos naturais, passou a ter uma posição de destaque devido à preocupação ambiental. Desta forma, o emprego de materiais que geram um menor impacto ambiental passa a fazer parte do cotidiano acadêmico-tecnológico. Várias são as pesquisas que têm sido realizadas com o emprego de materiais biodegradáveis associados a outros materiais que favorecem diversas aplicações para a sociedade em geral. Um exemplo desta utilização está na associação de polímeros a materiais de engenharia que possuem propriedades mecânicas, químicas e elétricas. Neste contexto, a utilização de polímeros semicondutores associados a materiais biodegradáveis tem grandes possibilidades de aplicações na área de dispositivos eletrônicos descartáveis. O objetivo deste trabalho consiste na preparação e caracterização de materiais híbridos utilizando como matriz o polímero biodegradável poli(butileno adipato co-tereftalato) (PBAT), associado aos polímeros condutores poli-o-metoxianilina (POMA), poli-o-etoxianilina (POEA) e ao óxido de estanho e índio (ITO). Medidas elétricas realizadas nos compósitos PBAT/POMA/ITO e PBAT/POEA/ITO mostraram que o acréscimo de óxido no sistema, aumenta sua condutividade elétrica. Medidas de microscopia de força atômica mostraram que a dispersãodo óxido na matriz do polímero PBAT influencia na uniformidade e condutividade elétrica destes compósitos. As medidas de Infravermelho mostraram que não houve interação química forte entre os polímeros biodegradável e semicondutor. Os compósitos apresentam características biodegradáveis em sua matriz, favorecendo sua utilização como dispositivos descartáveis, com consequente redução no impacto ambiental. O interesse deste material híbrido está na sua possível aplicação em dispositivos amperométricos.
Caracterização estrutural e morfológica de cristais puros e mistos de sulfato de amônio hexahidratado com Ni e Co da família dos sais de Tutton obtidos pelo método de evaporação isotérmica.
(2015) Oliveira, Michele de; Perpétuo, Genivaldo Julio; Franco, Carlos Joel
Sais da família de Tutton compreendem cristais com fórmula química geral M2M’(XO4)2.6H2O onde, M=K, NH4, Rb, Cs, Tl, M’= Mg, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Cd, V, Cr, X=S e Se. Neste trabalho amostras da série isomórfica (NH4)2NixCo(1-x)(SO4)2.6H2O foram crescidas e caracterizadas com variações das concentrações de níquel e cobalto. Este tipo de material tem sido estudado devido a suas propriedades físicas e químicas ainda não compreendidas e por apresentarem potenciais aplicações tecnológicas. Neste estudo serão apresentados resultados de crescimento de cristais com 0 < x < 1 e resultados de medidas de difração de raios X para mono e policristais, análise térmica (termogravimetria e calorimetria térmica diferencial), espectroscopia de absorção no ultravioleta/visível, espectroscopia Raman, espectrometria de emissão óptica por plasma acoplado indutivamente e espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier. Pelo método de crescimento utilizado, evaporação isotérmica, bons monocristais foram obtidos em todo intervalo de composição. A análise dos difratogramas de cristais pó indicou mudanças estruturais das amostras submetidas a tratamentos térmicos. Os estudos de TG/DTA realizados revelaram um rico processo de decomposição em temperaturas entre 1000C e 7000C. A espectroscopia Raman e no infravermelho permitiram a análise vibracional das amostras. Para a espectroscopia de absorção no UV-Vis foram obtidos bons espectros e a análise química por ICP-AES permitiu investigar a eficiência do método de crescimento utilizado.
Crescimento e caracterização de cristais de K com composição mista de Ni e Co da família do sal de Tutton.
(2015) Pacheco, Tiago de Sousa; Perpétuo, Genivaldo Julio; Paiva, Edinei Canuto; Cazati, Thiago
A classe de cristais investigados neste trabalho vem despertando o interesse de muitos pesquisadores, especialmente no estudo das propriedades físicas, compreendem a família do sal de Tutton. Porém, pouco é encontrado sobre os cristais mistos, com ocupação parcial do metal bivalente. Neste trabalho foram estudadas amostras inéditas crescidas a partir da fórmula empírica 𝐾2+𝐶𝑜𝑥2+𝑁𝑖(1−𝑥)2+ (𝑆𝑂4)2 .6𝐻2𝑂, com ocupação parcial dos cátions Co e Ni. Acreditamos que amostras dos cristais mistos também sejam isomórficos aos sais puros, e exibam estrutura cristalina monoclínica e o grupo espacial P21/c. A combinação das propriedades físicas e químicas dos elementos que formam estes sais, permite obter cristais mistos com uma ampla gama de composição. Por meio do método de crescimento de cristais por solução com evaporação isotérmica do solvente, foi possível obter cristais puros e mistos com boa qualidade óptica. Os resultados obtidos por análise térmica mostram que os cristais mistos obtidos possuem temperatura de desidratação acima da temperatura de desidratação de alguns cristais puros desta família. No processo de decomposição estes cristais sofrem uma perda de massa de aproximadamente 24% equivalente às moléculas de água que formam octaedros de coordenação dos íons Ni e Co. Através da espectroscopia Raman foram identificados os modos vibracionais de SO4, H2O e dos octaedros Ni(H2O)6 e Co(H2O)6, e com espectroscopia de absorção UV-vis foi possível identificar as bandas de absorção das amostras. Análises químicas das proporções de Ni e Co foram realizadas por fluorescência de raios X, ICP-OES e EDS. Por meio de difração de raios X por monocristal foi possível resolver a estrutura cristalográfica de um cristal misto inédito, em duas faixas de temperatura.
Interações intermoleculares em compostos derivados da diaminometileno tiouréia.
(2015) Gonçalves, Rafael Silva; Perpétuo, Genivaldo Julio
O monocristal de 1-(diaminomethylene)thiouron-1-ium 4-hydroxybenzenesulfonate foi crescido usando a técnica de crescimento em solução. O composto foi caracterizado por espectroscopia FT-IR e difração de raios X. As características das bandas serão discutidas no presente trabalho. O composto foi cristalizado no grupo de espaço P21/c do sistema monoclínico. A conformação do cátion de 1-(diaminomethylene)thiouron-1-ium não é plana mas ligeiramente torcida. Ambos os braços do cátion estão rotacionados opostamente em um ângulo de 8.5(1)o em torno da ligação CN que envolvem o átomo central de nitrogênio N1. O arranjo dos componentes de cargas opostas, o cátion 1-(diaminomethylene)thiouron- 1-ium e o ânion 4-hydroxybenzenesulfonate no cristal são determinados por interações iônicas e ligações de hidrogênio formando uma estrutura supramolecular.
Efeito da descarbonetação e nitretação simultâneas sobre estrutura e propriedades magnéticas de um aço silício de grão orientado.
(2015) Vilela, Tony Jefferson Sales; Cota, André Barros; Paolinelli, Sebastião da Costa; Cota, André Barros; Queiroz, Rhelman Rossano Urzedo; Fonseca, Ângelo José de Faria; Paolinelli, Sebastião da Costa
O aço silício de grão orientado é um material utilizado principalmente na fabricação de núcleos de transformadores de força e de distribuição valendo de sua principal característica que é apresentar excelentes propriedades magnéticas na direção de laminação. Em sua linha de produção tradicional envolve o reaquecimento das placas em temperatura próximas a 1400ºC, laminação a quente, recozimento, laminação a frio (com grandes reduções), descarbonetação, recristalização primária e recristalização secundária. A inserção da etapa de nitretação tem como objetivo a redução de custo por promover uma temperatura de reaquecimento de placa inferior ao processo convencional. A possibilidade de realização de um tratamento térmico simultâneo de descarbonetação e nitretação vem com o propósito de reduzir o custo implantação de equipamentos do método conhecido como inibidor adquirido. No presente trabalho, foi simulado em laboratório o processo de descarbonetação e nitretação em duas temperaturas, três concentrações de amônia e três velocidades de tiras (o forno é continuo). O aço sofreu um aquecimento em uma câmara de 6 metros com temperatura de 600ºC e depois em uma câmara com a temperatura de 860ºC ou 900ºC, onde foi realizado o tratamento térmico de descarbonetação e nitretação, seguido de resfriamento ao ar. Avaliou-se a composição química e o tamanho de grão depois da recristalização primária e secundária, a textura final e as propriedades magnéticas. O tamanho de grão depois da recristalização primária foi reduzido se comparado com o processo envolvendo a descarbonetação e nitretação separados. As propriedades magnéticas apresentaram valores insatisfatórios para aços GO, devido ao tamanho de grão primário e ao excesso de nitretação, que resultou em um grande desvio médio da orientação ideal de Goss. As propriedades magnéticas apresentaram melhores resultados para a temperatura de 900C e menor tempo de tratamento térmico, sendo as variáveis que mais afetaram as propriedades magnéticas. A redução de nitrogênio para um dado tempo e uma dada temperatura de tratamento térmico gerou uma melhora nas propriedades magnéticas.
Propriedades dinâmica, termodinâmica e estrutural da água e do metanol por simulações de dinâmica molecular.
(2015) Chaves, Frederico Mota; Oliveira, Alan Barros de
Nos últimos anos, a água tem sido um objeto de estudo incansável devido as suas propriedades anômalas. Parte da explicação para este comportamento se deve a capacidade de cada molécula de água poder formar quatro ligações de hidrogênio, o que leva essa substância a assumir uma forma tetraédrica a baixas temperaturas. Contudo, existem líquidos, como por exemplo o metanol, que s˜ao capazes de fazer ligações de hidrogênio e cuja estrutura é dominada por cadeias longas, curtas e cíclicas, entretanto não apresentam anomalias como a água. Isto é um indício de que apenas as ligações de hidrogênio não são suficientes para explicar tais anomalias. Então, a questão é o porque da água possuir comportamentos anômalos e o metanol não. Neste trabalho, exploramos a quebra de simetria de carga da água, ou seja, mudamos a orientação e o módulo do momento de dipolo, e acompanhamos o comportamento das suas anomalias por meio de simulações de Dinâmica Molecular, tendo como base o modelo SPC/E para a água. Nossos resultados mostraram que as anomalias presentes na água tendem a sumir por um efeito cascata a medida em que o momento de dipolo da água se aproxima ao do metanol. Finalmente, usamos equações integrais de Ornstein-Zernike para calcular o potencial efetivo entre as moléculas e mostramos que a presença de anomalias está relacionada ao surgimento de duas escalas no potencial efetivo, no caso da água, e a ausência desta característica no caso em que o momento de dipolo do modelo para a água é alterado para que se assemelhe ao do metanol. (neste, apenas uma escala está presente, tal como num potencial do tipo Lennard-Jones).
Estudo de modelos de conservação de paridade por crescimento de superfícies.
(2015) Santos, Felipe Aguiar Severino dos; Arashiro, Everaldo
Nesse trabalho, investigamos o fenômeno de crescimento da superfície gerada pela deposição do tipo solido sobre sólido (SOS) segundo as regras que definem os autômatos celulares estocásticos propostos por Grassberger (modelos A e B), e pela propagação de danos no modelo de Ising unidimensional submetido a uma dinâmica proposta por Hinrichsen e Domany (HD). Esses modelos não pertencem à classe de universalidade da percolação direcionada (DP) e apresentam novos valores para expoentes críticos, cuja origem se deve à conservação de paridade (PC). Determinamos o expoente de persistência local _, expoente de crescimento _w, válido em tempos curtos, assim como os outros expoentes críticos associados ao crescimento de superfície (_ e z). Nossas estimativas para os expoentes _w, _ e z, se comparam bem com os resultados obtidos a partir de razões de inteiros propostas por Jensen para os expoentes _, || _ e __ . Além disso, através da introdução de um campo externo no modelo A de Grassberger mapeamos a transição da classe de universalidade da PC para a DP através do expoente _w.
Eletropolimerização e caracterização de polianilina com incorporação de nanopartículas de TiO2 a diferentes pHs.
(2015) Leite Filho, Valfrido Furtado; Manhabosco, Taíse Matte; Machado, Giovanna; Manhabosco, Taíse Matte; Soares, Jaqueline dos Santos; Mota, Vinícius Cândido
Neste trabalho, filmes de polianilina (PANI) foram sintetizados pela técnica eletroquímica de polimerização potenciostática pulsada a diferentes pHs com e sem a incorporação de nanopartículas de dióxido de titânio (TiO2). Os filmes foram caracterizados pelas técnicas de espectroscopia ultravioleta-visível (UV-Vis), microscopia eletrônica de varredura (MEV), difração de raios X, espectroscopia Raman, além de voltametria cíclica. Um estudo teórico computacional também foi realizado para fins de fundamentação dos resultados experimentais. Os filmes produzidos a pHs mais ácidos com nanopartículas de TiO2 incorporadas não exibiram significativa melhora na resposta eletroquímica, porém, a pHs menos ácidos, uma elevação na densidade de corrente ficou evidente em curvas de voltametria cíclica e em espectros de UV-Vis.
Nano e microfibras luminescentes à base de poli[2-metóxi,5-etil(2-hexilóxi)parafenilenovinileno] - MEH-PPV e poli (cloreto de vinila) – PVC.
(2015) Braga, Nathália Oliveira; Bianchi, Rodrigo Fernando
Este trabalho tem por objetivo principal fabricar nano e microfibras à base de polímeros luminescentes e avaliar seu potencial para utilização em novos sensores de radiação, sobretudo para fototerapia neonatal. Os materiais foram obtidos por meio da técnica de eletrofiação, que é reconhecida pela eficiência na fabricação de fibras poliméricas de baixa dimensionalidade e, portanto, permite a fabricação de dispositivos fotônicos com resoluções micro e nanométricas. Neste sentido, inicialmente fibras de poli(2-metóxi,5-etil(2-hexilóxi)parafenilenovinileno) - MEH-PPV e poli (cloreto de vinila) – PVC foram obtidas pela técnica de eletrofiação em diferentes proporções em massa de PVC:MEH-PPV. Em seguida, as fibras foram expostas à luz azul (λ = 460nm), de acordo com as condições ideais usadas no tratamento de hiperbilirrubinemia neonatal. Em seguida, as fibras foram caracterizadas morfológica, química e oticamente. Como um dos principais resultados experimentais obtidos destaca-se a fabricação de fibras com diâmetros entre 80 nm a 2 μm, cuja proporção de PVC:MEH-PPV influencia diretamente não apenas essa grandeza, como também o número de contas das fibras e a porosidade das fibras. Além disso, observa-se que não há influência aparente do radical cloro na cinética de degradação do MEH-PPV. Resultados de FTIR confirmam tal suposição. Finalmente as fibras responderam positivamente à exposição à luz azul atuando como dosímetro indicador dose-cor. Especificamente para aplicação médica em fototerapia neonatal, as fibras poderão ser usadas na composição de tecidos, tipo gases, que seriam empregados junto à pele do recém-nascido ictéricos como um sistema de dosímetro indicador dose-cor de fototerapia. Assim ter-sei-ia um dispositivo plástico, flexível e possivelmente “vestível” para envolver parte do neonato ictérico sob tratamento de fototerapia como uma nova aplicação em neonatologia.
Simulação de propriedades fractais de perfis de fratura.
(2015) Miranda, Otacílio Ricardo Gonçalves de; Machado, Romuel Figueiredo; Arashiro, Everaldo; Machado, Romuel Figueiredo; Rodrigues, Áttila Leães; Menezes Sobrinho, Ismael Lima; Pinheiro, Carlos Felipe Saraiva
Além de sua relevância tecnológica a investigação da mecânica da fratura ainda atrai a atenção dos físicos. Neste trabalho estamos interessados nas propriedades geométricas geradas pela fratura de um meio continuo sob a ação de tensões aplicadas em suas bordas. Neste caso, o campo tensorial de tensões é dado pelas soluções das equações de Michel-Beltrami (equações MB) da teoria da elasticidade linear. Essas equações elípticas são similares a equação de Laplace da eletrostática. Este fato nos motivou a elaborar um modelo para fratura baseado no modelo de ruptura dielétrica que é conhecido por gerar padrões de descarga fractais. A cada passo as equações MB são solucionadas numericamente usando um algoritmo SOR e um novo sitio de uma rede quadrada é adicionado ao padrão da trinca com uma probabilidade proporcional a u onde u é proporcional à densidade de energia elástica no sitio que é uma função do campo tensorial de tensões e é um parâmetro relacionado a desordem e não-homogeneidades do meio. Nossos resultados mostram que a dimensão fractal d da trinca está relacionada ao modo como a energia elástica é distribuída ao longo da trinca durante o processo de fratura: d é próxima de 1:0 quando a energia é concentrada nas pontas ( > 1:0) e maior do que 1:0 quando a energia é espalhada pela trinca.
Sistema polimérico à base de PVC : MEH-PPV visando aplicação em dosimetria tridimensional.
(2015) Murase, Mariane Satomi Weber; Bianchi, Rodrigo Fernando; Bianchi, Rodrigo Fernando; Santos, Orlando David Henrique dos; Faria, Roberto Mendonça
A crescente utilização da radiação faz com que géis poliméricos em dosimetria tridimensional venham sendo cada vez mais estudados. Contudo, estes materiais apresentam algumas limitações como a complexidade da leitura da distribuição de dose. Neste contexto, este trabalho teve por objetivo obter um novo sistema luminescente que responda à radiação e tenha tanto potencial para uso em dosimetria tridimensional, quanto facilidade de leitura e acompanhamento da dose em tempo real. Para tanto, amostras de policloreto de vinila (PVC), plastificante [diisononil ciclohexano-1,2-dicarboxilato (DINCH)] e poli[2-metóxi,5-(2’etil- hexiloxi)-p-fenilenovileno (MEH-PPV) foram produzidas e expostas à luz azul (λmáx ~460 nm),para análise das curvas de resposta dose-cor dos materiais e radiação gama (~1,25 MeV), para prova de conceito. A análise termo-dinâmico-mecânica dos sistemas PVC:DINCH, realizada de -95 ºC até 100 ºC, mostrou que a adição de plastificante diminui a temperatura de transição vítrea do sistema de ca. 46 ºC para ca. -76 ºC, enquanto análises termogravimétricas, por sua vez, mostram que a presença do DINCH reduz a concentração do solvente residual consideravelmente e aumenta a perda de massa de ca. 76% para 100% no processo de degradação. Consequentemente, as análises sugerem que a adição de DINCH afasta as cadeias moleculares do polímero e aumenta sua flexibilidade e sua capacidade de moldagem. Esse último, um pré requisito para a fabricação de Phantons Físicos, utilizados como instrumentos para simulação de órgãos e tecidos do corpo humano em radiologia e radioterapia. Em relação à resposta do sistema à luz azul, observa-se que o PVC:DINCH:MEH-PPV apresenta alteração de cor gradativa do vermelho ao incolor, passando pelo laranja e amarelo, dependente da dose administrada. Esta alteração foi observada tanto superficialmente quanto no volume do sistema e é oriunda de deslocamentos dos espectros de absorção e luminescência para menores comprimentos de onda, bem como da diminuição de suas respectivas intensidades. Resultados prévios também mostraram que o sistema responde oticamente à radiação gama (~1,25 MeV) de 0 a 100 kGy. Portanto, os resultados obtidos mostram que o sistema PVC:DINCH:MEH-PPV pode ser moldado em formas tridimensionais e apresenta resposta ótica induzida pela radiação. Consequentemente, o sistema apresenta-se como um material novo e promissor para uso em dosimetria tridimensional.

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