Cálculo da energia de formação de ligas superficiais e nanopartículas através do método BFS

• Main Author: Fabio Negreiros Ribeiro
• Other Authors: Edmar Avellar Soares
• Format: Others
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Federal de Minas Gerais 2006
• Online Access: http://hdl.handle.net/1843/IACO-6W6RWW

=== A busca por novos materiais com propriedades cada vez mais detalhadas e otimizadas fez surgir uma nova técnica na área de análise de materiais, a simulação computacional. Com o intuito de ajudar as técnicas experimentais existentes hoje, estes novos métodos não só esclarecem e prevêem propriedades novas como reduzem consideravelmente o custo de uma pesquisa. Uma recente aquisição à família de técnicas computacionais é o BFS (Bozzolo-Ferrante-Smith), um método semi-empírico usado para avaliar a energia de ligas de multi-componentes. O método BFS é baseado na Teoria do Cristal Equivalente (ECT) e já foi aplicado em uma grande variedade de sistemas metálicos, sempre com grande sucesso. Seguindo as idéias deste método, um programa foi desenvolvido e implementado para o cálculo da energia de formação de ligas de superfície e de nanopartículas metálicas. A linguagem utilizada foi C e todos os cálculos foram realizados no Linux PC-cluster do Laboratório de Física de Superfícies. Após a implementação, o programa foi testado em diversos sistemas, como PdCu(100), PtCu(100) e PdCu(111). A comparação dos resultados obtidos nestes testes com os teóricos encontrados na literatura mostraram que nosso programa reproduz adequadamente a metodologia do BFS. Após a fase de testes, iniciamos a aplicação do programa no estudo de formação de nanopartículas bimetálicas. Sabe-se que estes sistemas apresentam propriedades muito diferentes das partículas não afetadas por defeitos devido ao tamanho (partículas grandes) e que são constituídas por apenas uma espécie atômica. Nanopartículas possuem um papel importante em aplicações envolvendo catálise e, recentemente, tem sido muito usado em aplicações ligadas à Biologia. O sistema que escolhemos estudar foi a nanopartícula de cobre-prata, analisando duas diferentes geometrias: o octaedro e o icosaedro. Simulações com Monte Carlo em diversas temperaturas, para diferentes concentrações de prata e para as duas geometrias foram realizadas e os resultados mostraram que a configuração de energia mínima atingida em todos os tamanhos (de 50 a 15000 átomos) ocorrida quando todos os átomos de prata envolviam um núcleo denso de cobre com uma monocamada apenas. Uma comparação entre a estabilidade das duas geometrias em função do número de átomos de cada nanopartícula confirmou que o icosaedro é energeticamente favorável para pequenos tamanhos. Contudo, o valor do número de átomos na região de transição icosaedro-octaedro não está muito bem determinado ainda, pela relaxação aparentemente superestimar o decréscimo da energia icosaedro.