Simulação por dinâmica molecular de óxidos alcalino-terrosos

AUTOR(ES)

Rita de Cássia Mota Teixeira de Oliveira

DATA DE PUBLICAÇÃO

2006

RESUMO

Este trabalho objetiva discutir as propriedades estruturais e dinâmicas relacionadas com os óxidos alcalino-terrosos do tipo MeO, onde Me é um elemento da família 2A (Me = Ca, Sr e Ba). A utilização do método de Dinâmica Molecular (DM) se dá no ensemble isobárico-isoentálpico (N, P, H), no qual o volume é considerado como uma variável dinâmica, a fim de estudarmos os efeitos da pressão e da temperatura sobre tais materiais. Para tanto, é proposto um potencial de interação entre os átomos que consiste em um potencial de pares, conhecido como potencial de Vashishta-Rahman, caracterizado por termos que levam em consideração as interações de repulsão estereométrica, de Coulomb, carga-dipolo e de Van der Waals. As simulações foram realizadas sobre três sistemas compostos por 1728 átomos, dos quais 864 átomos são de Me e 864 átomos são de oxigênio O. O estudo da dependência com a temperatura é realizado através do aquecimento de tais sistemas a uma taxa de 4.59 K/ps e, após atingir a transição de fase sólido-líquido cada sistema é submetido a umresfriamento coma mesma taxa coma qual foi aquecido. Através das trajetórias no espaço de fase é possível calcular a densidade de estados vibracionais, as funções de distribuição de pares, de onde é possível determinar o comportamento do fator de Debye-Waller, e os coeficientes de freqüência com a temperatura e pressão para cada material em estudo. Os efeitos da pressão hidrostática sobre os sistemas são estudados através da implementação dos cálculos estático e dinâmico. No primeiro estudo é possível deter- ix minar a sequência energética das formas alotrópicas, as energias de coesão, módulo volumétrico, parâmetros de rede para cada fase de cada material. As pressões estáticas de transição de fase estrutural, entre as fases B1(N aCl) e B2(CsCl), para os óxidos de cálcio (CaO), estrôncio (SrO) e bário (BaO) foram de 71.5 GP a, 34 GP a e 105 GP a, respectivamente. Através da aplicação dinâmica de pressão hidrostática nos sistemas, são observadas as transformações de fase estrutural, obtidas dinamicamente, da fase B1(N aCl) para a fase B2(CsCl), em torno de 100 GP a, 90 GP a e 220 GP a para os óxidos de cálcio (CaO) , estrôncio (SrO) e bário (BaO) respectivamente. A confirmação das transformações de fase estrutural é dada através das mudanças no número de coordenação de 6 para 8 (MeO), dos ângulos de ligação do tipo O −Me−O que apresentaram os valores característicos da fase B1(N aCl) de 90◦ e 180◦ e conforme os sistemas são submetidos à aplicação de pressão, seus ângulos se deslocam para 70◦, 109◦ e 180◦ (O − Me − O) , que são os ângulos característicos da fase B2(CsCl), e das funções de distribuição de pares onde há um deslocamento dos picos característicos da fase B1(N aCl) para os picos característicos da fase B2(CsCl). A comparação com os resultados experimentais relatados na literatura é feita de modo a validar nossos resultados.

ASSUNTO(S)

Óxidos simulação dinâmica molecular fisica mecânica estatística

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