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Simulação e Modelagem de Nanoestruturas e Materiais Nanoestruturados

Resumo

As propriedades especiais dos materiais em escala nanoscópica não seriam de muita utilidade se não pudessem ser transferidas ou refletidas em dispositivos macroscópicos. A pesquisa em materiais nanoestruturados visa preencher essa lacuna. Há duas formas de se fazer isso: combinar várias nanoestruturas para formar redes 2D ou 3D nanoestruturadas, ou misturar nanoestruturas com matrizes para formar compósitos. Este projeto propõe o estudo de dois tipos de nanoestruturas e materiais nanoestruturados: i) puramente orgânicos; e ii) organometálicos. O primeiro consiste de materiais formados ou que contém nanoestruturas de carbono como nanocompósitos poliméricos, fios e folhas de nanotubos de carbono e organização (ou self-assembly) de nanoestruturas orgânicas em superfícies. O segundo consiste de nanoestruturas que contém ligações carbonometal como grafeno/nanopartículas metálicas e os chamados MOFs (Metal-Organic Frameworks) que são estruturas bi ou tridimensionais formadas por partículas metálicas interligadas por compostos orgânicos. Pretende-se estudar as propriedades mecânicas, estruturais e térmicas desses materiais. Em vista do tamanho dessas estruturas, métodos de dinâmica molecular clássica apresentam o melhor custo-benefício no estudo e simulação de suas propriedades. Potenciais reativos conhecidos como estado-da-arte em simulações clássicas serão utilizados como o REBO (Reactive Empirical Bond-Order) para os sistemas hidrocarbonetos, e o COMB (Charge Optimized Bond Order potential), para os sistemas que contém átomos de diferentes eletronegatividades como óxidos e metais. Resultados e previsões teóricas serão comparados com resultados experimentais. Este projeto oferece condições para a continuidade do trabalho de pesquisa recentemente realizado pelo Proponente no exterior com bolsa da Fapesp. (AU)

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Publicações científicas (8)
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
ZHANG, DIFAN; DUTZER, MICHAEL R.; LIANG, TAO; FONSECA, ALEXANDRE F.; WU, YING; WALTON, KRISTA S.; SHOLL, DAVID S.; FARMAHINI, AMIR H.; BHATIA, SURESH K.; SINNOTT, SUSAN B.. Computational investigation on CO2 adsorption in titanium carbide-derived carbons with residual titanium. Carbon, v. 111, p. 741-751, . (16/00023-9, 13/10036-2)
FONSECA, ALEXANDRE F.; GALVAO, DOUGLAS S.. Self-Driven Graphene Tearing and Peeling: A Fully Atomistic Molecular Dynamics Investigation. MRS ADVANCES, v. 3, n. 8-9, p. 460-465, . (16/00023-9, 13/08293-7)
DE SOUSA, J. M.; AGUIAR, A. L.; GIRAO, E. C.; FONSECA, ALEXANDRE F.; SOUZA FILHO, A. G.; GALVAO, DOUGLAS S.. Mechanical Properties of Pentagraphene-based Nanotubes: A Molecular Dynamics Study. MRS ADVANCES, v. 3, n. 1-2, p. 97-102, . (13/08293-7, 16/00023-9)
MIYAZAKI, CELINA M.; MARIA, MARCO A. E.; BORGES, DAIANE DAMASCENO; WOELLNER, CRISTIANO F.; BRUNETTO, GUSTAVO; FONSECA, ALEXANDRE F.; CONSTANTINO, CARLOS J. L.; PEREIRA-DA-SILVA, MARCELO A.; DE SIERVO, ABNER; GALVAO, DOUGLAS S.; et al. Experimental and computational investigation of reduced graphene oxide nanoplatelets stabilized in poly(styrene sulfonate) sodium salt. Journal of Materials Science, v. 53, n. 14, p. 10049-10058, . (16/00023-9, 15/14703-9, 10/13033-6, 14/11410-8, 12/01484-9, 14/24547-1)
HERNANDEZ, SERGIO A.; FONSECA, ALEXANDRE F.. Anisotropic elastic modulus, high Poisson's ratio and negative thermal expansion of graphynes and graphdiynes. DIAMOND AND RELATED MATERIALS, v. 77, p. 57-64, . (16/00023-9)
FONSECA, ALEXANDRE F.; LIANG, TAO; ZHANG, DIFAN; CHOUDHARY, KAMAL; PHILLPOT, SIMON R.; SINNOTT, SUSAN B.. Titanium-Carbide Formation at Defective Curved Graphene-Titanium Interfaces. MRS ADVANCES, v. 3, n. 8-9, p. 454-459, . (16/00023-9)
DE SOUSA, J. M.; AGUIAR, A. L.; GIRAO, E. C.; FONSECA, ALEXANDRE F.; SOUSA FILHO, A. G.; GALVAO, DOUGLAS S.. Mechanical Properties of Phagraphene Membranes: A Fully Atomistic Molecular Dynamics Investigation. MRS ADVANCES, v. 3, n. 1-2, p. 67-72, . (13/08293-7, 16/00023-9)
FONSECA, ALEXANDRE F.; LIANG, TAO; ZHANG, DIFAN; CHOUDHARY, KAMAL; PHILLPOT, SIMON R.; SINNOTT, SUSAN B.. Graphene-Titanium Interfaces from Molecular Dynamics Simulations. ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES, v. 9, n. 38, p. 33288-33297, . (16/00023-9)

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