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Title: Simulação computacional de misturas binárias de nanotubos de carbono e anfifílicos em solução aquosa via Método de Monte Carlo.
Authors: Hermsdorff, Leandro Lopes
metadata.dc.contributor.advisor: Bernardes, Américo Tristão
Pinheiro, Carlos Felipe Saraiva
Keywords: Nanotubos de carbono
Simulação computacional
Método de Monte Carlo
Engenharia de materiais
Issue Date: 2008
Publisher: Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Rede Temática em Engenharia de Materiais, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto.
Citation: HERMSDORFF, L. L. Simulação computacional de misturas binárias de nanotubos de carbono e anfifílicos em solução aquosa via Método de Monte Carlo. 2008. 56 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2008.
Abstract: Nanotubos de carbono apresentam propriedades de enorme interesse na indústria e nas mais diversas áreas da ciência, como por exemplo suas propriedades térmicas, mecânicas e elétricas. As inúmeras possibilidades teóricas de aplicação deste material tornam-no alvo de intensa pesquisa científica. Inúmeros pesquisadores em todo o mundo têm se esforçado em conhecer e dominar essas propriedades e desenvolver métodos financeiramente viáveis de obtenção de nanotubos com características adequadas a seu uso. Uma das dificuldades encontradas para se alcançar estes objetivos é a agregação dos nanotubos em feixes paralelos, produzida por fortes forças de van der Waals. A desagregação desses feixes, e consequente solubilização dos nanotubos, sem provocar mudanças nas propriedades de interesse, tem sido uma tarefa de difícil de realização. Uma das possibilidades estudadas é o uso de moléculas anfifílicas adsorvidas na superfície dos nanotubos. No presente trabalho, por meio de simulações de Monte Carlo, são obtidas estruturas de equilíbrio de uma solução aquosa de nanotubos de carbono na presença de moléculas anfifílicas. O modelo proposto é simulado num espaço bidimensional contínuo. Tal modelo se mostrou eficiente em capturar características observadas em sistemas reais além de oferecer grande ganho em tempo computacional. Foram realizadas simulações para diversas temperaturas do sistema e concentrações de anfifílicos. Para analisar as diversas estruturas obtidas, foi utilizada uma função distribuição radial dos anfifílicos em torno dos nanotubos. Os resultados mostram que os anfifílicos tendem a se agregar na superfície dos nanotutos formando diferentes estruturas de equilíbrio de acordo com a concentração de anfifílicos.
metadata.dc.description.abstracten: Carbon Nanotubes exhibits properties that are of huge interest in industry and most different scientific areas, like mechanical, thermical and electrical properties. Indeed, the countless theoretical possibilities of this material make it a subject of intense scientific research. Many scientists around the world have been engaged in research activities aiming to know and control this properties and to develop financially viable methods to obtain nanotubes for specific purposes. A major hindrance to meet this goal is the aggregation of nanotube in bundles due to strong van der Waals forces. Indeed, the solubilization, understood as the separation of nanotubes in the bundle, is difficult to attain without the undesirable side effect of lost of desirable properties of the tubes. One of the possibilities considered is the use of surfactant molecules adsorbed on nanotubes surface. In the present work, by using Monte Carlo simulations, we have found the equilibrium structures of nanotubes and surfactant molecules in aqueous solution. The model proposed is simulated in a continuous 2-dimensional space. This model cacth real systems features. We have performed simulations for several system temperatures and surfactant concentrations. The equilibrium structures were analyzed by means of the radial distribution function. The results shows the amphiphilics get agregated in the nanotube surface forming diferents equilibrium structure according the amphiphilics concentration.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/2780
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