Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Química, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-09-01T04:08:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 333941.pdf: 5045987 bytes, checksum: 415cb9e5d835d72a8eb4ccb79597f674 (MD5) Previous issue date: 2015 / Três fenômenos dinâmicos em sistemas moleculares e condensados foram investigados por simulações de dinâmica molecular e eletrônica. Foram estudados dois tipos de transferência eletrônica, a transferência eletrônica interfacial e atransferência eletrônica acoplada com próton (PCET), ambas relacionadas a processos de conversão de energia. Para isso, um método computacional foi desenvolvido e implementado, junto ao método híbrido QM/MM para simulação de sistemas atomísticos de grande escala. Foram realizadas simulações com o método híbrido QM/MM para calcular a transferência eletrônica do corante orgânico CT-CA em células solares de corantes. Observou-se que os efeitos do acoplamento elétron-buraco e do movimento nuclear têm pouco efeito na escala ultrarrápida de injeção eletrônica. A reação PCET no composto 2-(2?-hidróxifenol)benzotiazol foi estudada com o método QM/MM. Observou-se que o método foi capaz de descrever a física do problema, porém demonstrou variar bastante com a estrutura utilizada e a temperaturada simulação. Além disso, foi estudada a solvatação preferencial de um corante 4-[(fenilmetileno)imino]-fenolato nitro-substituído em misturas metanol/água, e observou-se que interações específicas solvente-solvente são formadas na mistura, e a mudança na solvatação do grupo fenol do corante é a principal responsável pelo efeito solvatocrômico observado em solução.<br> / Abstract : Three dynamic phenomena in molecular and condensed systems were investigated by molecular and electron dynamics simulations. Two types of electron transfer reactions, interfacial electron transfer and proton-coupled electron transfer (PCET), were studied, both related to energy conversion processes. A computational method to perform molecular mechanics simulations was developed and implemented with a hybrid QM/MM method to simulate atomistic systems. It was performed dynamical simulations with the hybrid QM/MM method to calculate the electron transfer of an organic dye of the type donor p-bridge acceptor in dye-sensitized solar cells. It was observed that the effects of electron-hole coupling and nuclear dynamics have little effect in the ultrafast scale of electron transfer. It was found slow components of the electron injection in the picosecond time scale. The PCET reaction in the compound 2-(2 -hydroxyphenyl)benzothiazole was studied with the QM/MM method. It was observed that the method was capable of describing the underlying physics of the problem, although it demonstrated dependence with the initial structure and the temperature of the simulation. The preferential solvation of a nitro-substitued 4-[(phenylmethylene)imino]-phenolate in methanol/water mixtures was also studied and it was observed that specific solvent-solvent interactions are formed in the mixture, and the change of solvation in the phenolate group of the dye is the main responsable for the solvatochromic effect observed in solution.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Física, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-04-29T21:05:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 333006.pdf: 4331833 bytes, checksum: b8dd80d56b7e4a20f59f84b2d896f6e9 (MD5) Previous issue date: 2014 / Desenvolvimento de um método teórico/computacional capaz de descrever processos de transferência de carga e energia em sistemas moleculares. O método, denominado QMMM/DinEMol, descreve as dinâmicas eletrônica e nuclear de formas diferentes: a dinâmica eletrônica de todo o sistema é calculada através de um formalismo quântico baseado na teoria estendida de Hückel (TEH) onde são adicionadas interações não consideradas originalmente pela TEH, mas que estão presentes em sistemas moleculares fotoexcitados, enquanto que a dinâmica nuclear é calculada através de mecânica molecular. O método QMMM/DinEMol permite calcular a dinâmica do sistema de duas maneiras, denominadas dinâmicas sequencial e paralela. Na dinâmica sequencial primeiramente é calculada a mecânica molecular considerando a estrutura eletrônica no estado fundamental e em seguida, utilizando as trajetórias nucleares calculadas previamente, é calculada a dinâmica eletrônica. Já na dinâmica paralela, ambas dinâmicas nuclear e eletrônica são calculadas simultaneamente, considerando a distribuição eletrônica do sistema durante a mecânica molecular. Desta forma, é considerado o acoplamento entre os graus de liberdade eletrônicos e nucleares. O método QMMM/DinEMol foi utilizado para investigar o processo de transferência de carga eletrônica em um sistema formado por um semicondutor de TiO2 sensibilizado por corantes do tipo doador-ponte-aceitador (D-p-A), onde foi estudado, principalmente, a relevância do movimento nuclear e da interação coulombiana durante o processo de injeção de carga no semicondutor e também, o efeito de solvatação no sistema. Além disto, foi investigado a relevância do acoplamento entre os graus de liberdades nucleares e eletrônicos em sistemas moleculares fotoexcitados.<br> / Abstract : We developed of a theoretical/computational method to describe processes of charge and energy transfers in molecular systems. The method, called QMMM/DinEMol, describes the electronic and nuclear dynamics of different modes: The electronic dynamics of the entire system is calculated using a quantum formalism, which is based in the extended Hückel theory (EHT) where is added interactions not originally considered by EHT, but which are presents in photoexcited molecular systems, whereas the nuclear dynamics is calculated by molecular mechanics. The QMMM/DinEMol method allows to calculate the dynamics of the system in two forms, called sequential and parallel dynamics. In the sequential dynamics, the molecular mechanics is calculated considering the electronic structure in the ground state and posteriorly, using the nuclear trajectories previously obtained, the electronic dynamics is calculated. Already in the parallel dynamics, boththe electronic and nuclear dynamics are calculated simultaneously considering the electronic distribution of the system during the molecular mechanic. Thus, it is considered the coupling between the nuclei and electronics degrees of freedom.The QMMM/DinEMol method was used to investigate the process of electronic transfer in a system formed by a TiO2 semiconductor sensitized by dyes of the type donor-bridge-acceptor (D-p-A), where it was studied mainly the significance of the nuclear motion and the Coulomb interaction during the process of charge injection in the semiconductor and also the effect of solvation on the system. Furthermore, we investigated the relevance of the coupling between the nuclei and electronics degrees of freedom in photoexcited molecular systems.

Orientador: Francisco Carlos Lavarda / Banca: Luiz Carlos da Silva Filho / Banca: Fernando Sato / O Programa de Pós Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais, PosMat, tem caráter institucional e integra as atvidades de pesquisa de diversos campi / Resumo: Atualmente existe uma intensa busca por novos materiais com propriedades ajustadas para utilização em células solares orgânicas de modo de obter um aumento em sua eficiência de conversão para que possa substituir os dispositivos de silício. O politieno [3,4-b]-tiofeno-co-benzoditiofeno (PTB7) é um polímero recentemente proposto na literatura e com propriedades muito interessantes em células solares orgânicas, o que o coloca como uma possível alternativa ao amplamente utilizado poli(3-hexiltiofeno) (P3HT). Tem sido relatadas modificações diferentes posições da unidade monomérica deste copolímero, tanto na etrutura benzoditiofeno (BDT), quanto no estrutura tienotiofeno (TT), que o compõe. Estas modificações levaram a novos polímeros com propriedades diferentes e por vezes mais interessantes que aquelas do PTB7 sem substituições. O trabalho que será apresentado visou estudar as propriedades estruturais, eletrônicas e ópticas do PTB7 e possíveis alterações ocorridas devida às modificações químicas realizadas na estrutura do BDT de suas unidades monoméricas. Tal estudo utilizou ferramentas de otimização de estruturas como Mecânica Molecular, Dinâmica Molecular e o método semi-empírico Parametric Method 6 (PM6), assim como de cálculo de estrutura eletrônica de materiais, como a Teoria do Funcional da densidade (DFT) e de cálculos de propriedades ópticas como a Teoria do Funcional da Densidade Dependente do Tempo (TD-DFT). Concluímos que o PTB7 no estado sólido pode ser considerado planar. Com o nosso modelo para o PTB7, obtivemos uma diferença de energia entre o Último Orbital Molecular Ocupado HOMO (do inglês Highest Occupied Molecular Orbital) e o Primeiro Orbital Molecular Desocupado LUMO (do inglês Lowest Unoccupied Molecular Orbital) de aproximadamente 1,84 eV, sendo que este valor está em boa concordância com o valor experimental. Em relação às substituições químicas, estudamos... / Abstract: Currently there is an intensive search for new materials with turned properties for use in organic solar cells to obtain an increase in its conversion efficiency and replace silicon devices. The polythieno[3,4-b]-thiophene-co-benzodithiophene (PTB7) is a polymer recently proposed in the literature and with very interesting properties in organic solar cells, which places it a a possible alternative to the widely used poli(3-hexilthiophene) (P3HT). It has been reported changes in different positions of the monomeric unit of this copolymer, both in benzodithiphene (BDT) structure, as in the thienothiphene (TT) structure that compose it. These modifications led to new polymer with different properties and sometimes more interesting than those of PTB7 without substituions. The work to be presented aimed to study the structural, electronic and optical properties of PTB7 and possible changes due to chemical changes made in the BDT structure of its monomeric units. This study employed optimization tools like Molecular Mechanics, Molecular Dynamics and Parametric Method 6 (PM6), as well as calculations of the electronic structures with the Density Functional Theory (DFT) method, and optical properties such as the Time Dependent Density Functional Theory (TD-DFT) calculations. We conclude that the PTB7 chains in the solid state can be considered planar. With our model for PTB7, we obtained a difference between the Highest Occupied Molecular Orbital (HOMO) and the Lowest Unoccupied Molecular Orbital (LUMO) of approximately 1.84 eV, and this value is in good agreement with the experimental value. Regarding chemical substantions, we studied theoretically 8 derivatives of PTB7 and the results showed that it is possible to obtain compounds with a significant decrease in and that it is possible to obtain compounds with HOMO and LUMO energy values more adjusted to the widely employed acceptor material phenyl-C61-butyric acid methyl ester (PCBM) / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:54Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-08-01Bitstream added on 2014-06-13T20:01:01Z : No. of bitstreams: 1 oliveira_rj_dr_sjrp.pdf: 3645510 bytes, checksum: 181949bcc7d9fbd2c0929fdd73a9cf0a (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / A difusão desempenha um papel importante na cinética de eno-velamento de proteínas. Nessa tese, desenvolvemos métodos analíticos e computacionais para o estudo do coeficiente de difusão dependente da posi-ção e do tempo. Para estes estudos, utilizou-se sobretudo o modelo baseado na estrutura (modelo G¯o) via simulação computacional da representação em carbonos alfa. Investigou-se o efeito da difusão no enovelamento da proteína cold-shock (TmCSP). Encontrou-se que o efeito temporal da difusão leva a cinéticas não-exponenciais e a estatística não-poissônica da distribuição de tempos de enovelamento. Com relação a dependência com a posição, o coeficiente de difusão revelou ter um comportamento não-monotônico que foi compreendido pela análise dos valores- e da entropia residual no estado nativo. Para uma versão frustrada do modelo, encontrou-se que um baixo nível de frustração energética aumenta a difusão no estado nativo e torna o estado de transição mais homogêneo. Esses resultados corroboram com experimentos recentes de fluorescência de uma única molécula. Esse trabalho também propõe um método para a determinação da superfície de energia de enovelamento de proteína. A partir da caracterização da superfície de energia, definimos a quantidade (LD – Landscape Descriptor) que mostrou uma forte correlação entre a cinética e a termodinâmica de uma dezena de proteínas globulares, tornando-se um método útil para classificar proteínas / Diffusion plays an important role in protein folding kinetics. In this thesis we developed analytical and computational methods in order to study the diffusion coefficient dependent on position and time. For these studies we used mainly the structure-based model (G¯o model) via computer simulation of the alpha-carbon representation. We investigated the effect of diffusion in the folding of the cold-shock protein (TmCSP). We found that the time dependence on diffusion leads to non-exponential kinetics and non-Poisson statistics of folding time distribution. With respect to the position dependence, the diffusion coefficient reveled a non-monotonic behavior that was understood by analyzing the -values and the residual entropy in the native state. For a frustrated version of the model, we found that a low level of frustration energy stabilizes and increases the diffusion in the native state and the transition state becomes more homogeneous. These results are supported by recent single-molecule fluorescence experiments. This work also proposes a method to determine the protein folding energy landscape. With the energy landscape characterized, we defined the quantity (LD – Landscape Descriptor) which showed a strong correlation between kinetics and thermodynamics of a dozen globular proteins making it a useful method to classify proteins

Made available in DSpace on 2014-08-13T14:50:40Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-09-24Bitstream added on 2014-08-13T18:01:03Z : No. of bitstreams: 1 000747389.pdf: 4914750 bytes, checksum: f03c9a011f9843bf09e773fa2716e773 (MD5) / O Brasil tem uma das maiores biodiversidades do mundo, no entanto poucos peptídeos derivados de plantas tem sido estudados desse bioma, constituindo uma rica fonte para buscar peptídeos com características estruturais e funções ecológicas interessantes. Neste estudo são descritos a investigação de orbitídeos e ciclotídeos em 24 espécies vegetais. Os orbitídeos referem-se a todos os peptídeos cíclicos ciclizados N-C que não apresentam ligação dissulfeto. Os ciclotídeos, grupo de mini- proteínas caracterizam-se por apresentar uma estrutura (CCK ) conferindo –lhes uma notável estabilidade. Após a análise específica para estes compostos, foi possível selecionar três espécies para prosseguir com os estudos de isolamento: J. ribifolina , H. calceolaria e B. vulgaris . J. ribifolia ( Pohl ) Baill ( syn. Adenoropium ribifolium Pohl, J. gossypifolia var. ribifolia ( Pohl ) Müll. ), conhecida como pinhão -manso e pinhão rasteiro, é um arbusto da família Euphorbiaceae, que geralmente cresce na região semi-árida do nordeste brasileiro. Plantas do gênero Jatropha, compreendem cerca de 175 espécies, ricas em compostos bioativos, como alcalóides, terpenos, lignanas, flavonóides e orbitídeos. A partir dos extratos etanólico de J. ribifolia, coletada no Estado da Paraíba, um novo octapeptídeo cíclico foi isolado por métodos cromatográficos, incluindo HPLC. A análise conformacional foi estabelecida por dados de RMN e dinâmica molecular. A síntese desse orbitídeo foi realizada por síntese em fase sólida (SPPS)-Fmoc/tBu. As atividades antimicrobiana, citotóxica e antimalárica foram avaliadas, para ambas as formas: circular e seu análogo linear sintéticos. Ribifolina (IC50 41,92 mM) foi moderadamente eficaz contra a o Plasmodium falciparum 3D7, mas seu análogo linear (IC50 519μmol / L) mostrou-se fraco em inibir a sobrevivência do parasita. Estes compostos não apresentam qualquer citotoxicidade contra... / Brazil has one of the largest biodiversity in the world, however only a few plant-derived peptides have been studied from our biomes, constituting a rich source of peptides with interesting structural features and ecological functions, and so far, with potential pharmacological properties. In this study are described the investigation of orbitides and cyclotides in 24 species from plants. The orbitides refer to all N-to-C cyclized peptides from plants that do not contain disulfides and cyclotides, mini-proteins group characterized by a cyclic topology, collectively known as cyclic cystine motif (CCK) conferring them with remarkable stability. After the specific analysis for these compounds, was possible to select three species for to isolated your peptides: J. ribifolina, H. calceolaria e B. vulgaris. J. ribifolia (Pohl) Baill (syn. Adenoropium ribifolium Pohl, J. gossypifolia var. ribifolia (Pohl) Müll.), known as “pinhão-manso” and “pinhão rasteiro”, is a shrub of the Euphorbiaceae family that commonly grows in the semiarid region of northeastern Brazil. Plants of the genus Jatropha, which comprises approximately 175 species, have been established as a rich source of bioactive compounds such as alkaloids, terpens, lignans, flavonoids and cyclic peptides, so called orbitides. From the EtOH extracts of the J. ribifolia, collected in the states of Paraíba, an octapeptide cyclic, was isolated by a multi-step chromatography procedures, including HPLC. Conformational analysis of these peptides has been evaluated by using of NMR experiments and simulated annealing molecular dynamics. The synthesis of the new cyclic peptides were accomplished by solid-phase peptide synthesis (SPPS)-Fmoc/tBu. The antimicrobial, citotoxity and antimalarial activities are being evaluated for both the circular and linear synthetic form of the novel orbitide from J. ribifolia. Ribifolin (IC50 41.92 μM) was moderately effective against the Plasmodium...

Orientador: Vanderlan da Silva Bolzani / Co-orientador: Eduardo Maffud Cilli / Banca: Angela Regina Araujo / Banca: Humberto Márcio Santos Milagre / Banca: Mario Sérgio Palma / Banca: Josean Fechine Tavares / Resumo: O Brasil tem uma das maiores biodiversidades do mundo, no entanto poucos peptídeos derivados de plantas tem sido estudados desse bioma, constituindo uma rica fonte para buscar peptídeos com características estruturais e funções ecológicas interessantes. Neste estudo são descritos a investigação de orbitídeos e ciclotídeos em 24 espécies vegetais. Os orbitídeos referem-se a todos os peptídeos cíclicos ciclizados N-C que não apresentam ligação dissulfeto. Os ciclotídeos, grupo de mini- proteínas caracterizam-se por apresentar uma estrutura (CCK ) conferindo -lhes uma notável estabilidade. Após a análise específica para estes compostos, foi possível selecionar três espécies para prosseguir com os estudos de isolamento: J. ribifolina , H. calceolaria e B. vulgaris . J. ribifolia ( Pohl ) Baill ( syn. Adenoropium ribifolium Pohl, J. gossypifolia var. ribifolia ( Pohl ) Müll. ), conhecida como "pinhão -manso" e "pinhão rasteiro", é um arbusto da família Euphorbiaceae, que geralmente cresce na região semi-árida do nordeste brasileiro. Plantas do gênero Jatropha, compreendem cerca de 175 espécies, ricas em compostos bioativos, como alcalóides, terpenos, lignanas, flavonóides e orbitídeos. A partir dos extratos etanólico de J. ribifolia, coletada no Estado da Paraíba, um novo octapeptídeo cíclico foi isolado por métodos cromatográficos, incluindo HPLC. A análise conformacional foi estabelecida por dados de RMN e dinâmica molecular. A síntese desse orbitídeo foi realizada por síntese em fase sólida (SPPS)-Fmoc/tBu. As atividades antimicrobiana, citotóxica e antimalárica foram avaliadas, para ambas as formas: circular e seu análogo linear sintéticos. Ribifolina (IC50 41,92 mM) foi moderadamente eficaz contra a o Plasmodium falciparum 3D7, mas seu análogo linear (IC50 519μmol / L) mostrou-se fraco em inibir a sobrevivência do parasita. Estes compostos não apresentam qualquer citotoxicidade contra... / Abstract: Brazil has one of the largest biodiversity in the world, however only a few plant-derived peptides have been studied from our biomes, constituting a rich source of peptides with interesting structural features and ecological functions, and so far, with potential pharmacological properties. In this study are described the investigation of orbitides and cyclotides in 24 species from plants. The orbitides refer to all N-to-C cyclized peptides from plants that do not contain disulfides and cyclotides, mini-proteins group characterized by a cyclic topology, collectively known as cyclic cystine motif (CCK) conferring them with remarkable stability. After the specific analysis for these compounds, was possible to select three species for to isolated your peptides: J. ribifolina, H. calceolaria e B. vulgaris. J. ribifolia (Pohl) Baill (syn. Adenoropium ribifolium Pohl, J. gossypifolia var. ribifolia (Pohl) Müll.), known as "pinhão-manso" and "pinhão rasteiro", is a shrub of the Euphorbiaceae family that commonly grows in the semiarid region of northeastern Brazil. Plants of the genus Jatropha, which comprises approximately 175 species, have been established as a rich source of bioactive compounds such as alkaloids, terpens, lignans, flavonoids and cyclic peptides, so called orbitides. From the EtOH extracts of the J. ribifolia, collected in the states of Paraíba, an octapeptide cyclic, was isolated by a multi-step chromatography procedures, including HPLC. Conformational analysis of these peptides has been evaluated by using of NMR experiments and simulated annealing molecular dynamics. The synthesis of the new cyclic peptides were accomplished by solid-phase peptide synthesis (SPPS)-Fmoc/tBu. The antimicrobial, citotoxity and antimalarial activities are being evaluated for both the circular and linear synthetic form of the novel orbitide from J. ribifolia. Ribifolin (IC50 41.92 μM) was moderately effective against the Plasmodium... / Doutor

Orientador: Antonio Riul Junior / Co-orientador: Douglas Soares Galvão / Banca: Alexys Bruno Alfonso / Banca: Paulo Noronha Lisboa Filho / Banca: Augusto Batagin Neto / Banca: Cristiano Woellner / O Programa de Pós Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais, PosMat, tem caráter institucional e integra as atividades de pesquisa em materiais de diversos campi / Resumo: Estudamos a nanoestruturação de uma nanofolha de óxido de grafeno reduzido "envelopada" com o polímero poliesetireno sulfonado de sódio (GPSS) através de simulação computacional. Demos um primeiro passo no estudo sobre a formação das nanfolhas de GPSS, poi futuramente pretendemos estudar filmes automontados de GPSS depositados sobre uma membrana de Nafion". A motivação é melhor compreensão do mecanismo de redução da passagem de metanol e aumento da condução de íons H+ observada experimentalmente em uma célula combustível de metanol direto realizado pela Dra. Celina Miyazaki (POSMAT/UNESP). Neste trabalho, realizamos a simulação de uma nanofolha de óxido de grafeno reduzido (rGO) que se aproximasse o máximo possível daquela obtida experimentalmente, contendo defeitos (vacâncias) e os grupos químicos hidroxila, epóxido, carboxila e carbonila, resultantes da síntese química. Adicionalmente, verificamos como o rGO fica "envelopado" pelo polímero PSS, mesmo na presença de água, ocorrendo isso principalmente devido à atração eletrostática entre os oxigêncios presentes no PSS com os hidrogênios pertencentes aos grupos hidroxila e carboxila da nanofolhas de rGO. Observou-se que esse "envelopamento" é favorecido pela presença de água. Essas observações corroboram com os resultados experimentais / Abstract: We studied the nanostructuration of reduced graphene oxide nanoplatelets wapped by the polymer poly (sodium4 styrenesulfonate) (GPSS), using compational simulation. A first step was taken for the study about formation of GPSS nanoplatelets, using coputational simulation, as we intend to study in a near future a self-assembled film of GPSS deposited onto Nafion® membranes. The motivation is a better comprehension of the blocking barrier mechanism to the passage of methanol and increasing the H+ ions conductivity observed experimentally in a direct methanol fuel cell setup made by Dra Celina M. Miyazaki (POSMAT, UNESP). We have made here the simulation of a reduced graphene oxide (rGO) nanoplatelet closer to that obtained experimentally, having defects (vacancies) and hydroxyl, epoxy, carboxyl and carbonyl chemical groups, resultant from the chemical synthesis. In addition, it was verified how rGO is surrounded by the PSS polymer, even in the presence of water, putting the system as close as possible to the experimental condition. The "enveloping" of rGO by PSS happened mainly by elestrostatic attraction between oxygen atoms present in PSS with hydrogen atoms present at hydroxyl and carbonyl groups in rGO, and it was favored by the presence of water. These observations are corroborated by the experimental results / Doutor

Orientador: Pablo Antonio Venegas Urenda / Banca: Dayse Iara dos Santos / Banca: Durval Rodrigues Júnior / O Programa de Pós Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais, PosMat, tem caráter institucional e integra a as atividades de pesquisa em materiais de diversos campi / Resumo: Na presente dissertação realizou-se o estudo das forças críticas e do comportamento dinâmico dos vórtices magnéticos de fitas supercondutoras do tipo II com arranjos conformes de centros de aprisionamento (pinning), bem como de diversos outros tipos de arranjos e também de diferentes trechos de arranjos. Além dos efeitos da geometria finita e aprisionamento, foi analisado o comportamento do sistema ao variar parâmetros externos como força de transporte e campo magnético. Os sistemas simulados correspondem a supercondutores bidimensionais, finitos na direção transversal e infinitos na direção longitudinal. A descrição das interações existentes no sistema pôde ser feita através de um conjunto de equações de Langevin, as quais foram resolvidas utilizando a técnica de Dinâmica Molecular. As soluções destas equações permitiram, dentre outros resultados, a obtenção das trajetórias e velocidades dos vórtices. Através das trajetórias, foi possível determinar o comportamento dinâmico das linhas de fluxo, e através das velocidades, os valores de força crítica. Para obter as posições iniciais dos vórtices, foi utilizado um algoritmo de Recozimento Simulado Generalizado (Generalized Simulated Annealing), o qual permitiu obter as configurações de menor energia do sistema. Os cálculos realizados foram feitos para 154 diferentes sistemas, que consistiram na análise do comportamento das interações neles existentes ao variar o campo magnético externo (H) aplicado nas amostras, bem como na a... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In this work we study the critical forces and dynamic behavior of magnetic vortices in type II superconducting tapes with conformal pinning arrays, as well several other types of arrays and also parts of arrays. In addition to the effects of finite geometry and pinning, we analyze system behavior by varying external parameters such as transport force and magnetic field. The simulated systems corresponds a two-dimensional superconductor, finite in the transverse direction and infinite in the longitudinal direction. The description of the interactions existing in the system can be made via a set of Langevin equations which were solved using Molecular Dynamics techniques. The solutions of these equations allowed, among other results, to obtain the trajectories and velocities of the vortices. Through the trajectories, it was possible to determine the dynamic behavior of the vortex lines, and through the velocities, the values of critical force. To obtain the initial positions of the vortices, we use a Generalized Simulated Annealing algorithm, which sought the settings of the lower energy system. Our calculations were made for 154 different systems, consisting in analyzing the interaction behavior contained in the systems by varying the external magnetic field (H) applied in the samples and the analysis of size effects of superconducting tapes using different arrays and parts of arrays of pinning centers. To study the influence of the applied magnetic field, a scan was taken with... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Fisícas e Matemáticas. / Made available in DSpace on 2012-10-19T08:22:39Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T22:04:20Z : No. of bitstreams: 1 176586.pdf: 1560915 bytes, checksum: 3861db18b3a9af88f187a4f6b00d225d (MD5) / Neste trabalho estudamos modelos teóricos e computacionais de sistemas micelares, a fim de explorar sua fenomenologia. Inicialmente descrevemos as moléculas anfifílicas, classificando-as de acordo com sua função química e ressaltando suas propriedades hidrofílicas e hidrofóbicas. Em seguida, damos os primeiros passos no entendimento da formação de agregados com a utilização da termodinâmica, observando seus tamanhos e formas. Introduzimos então os métodos de simulações em computadores destacando os de dinâmica molecular e de Monte Carlo, mostrando suas principais características e importância. Ao mesmo tempo, exibimos exemplos simples de aplicação de cada método, justificando a utilização do método de Monte Carlo para obtenção de nossos dados. São mostrados também os detalhes das simulações desde a modelagem até a implementação, ressaltando os problemas relacionados ao tempo de relaxação, efeitos de tamanho finito e correlações. Sendo um modelo computacional bastante aceito na literatura, realizamos ensaios de Monte Carlo em sistemas micelares em duas e três dimensões, dos quais obtemos informações sobre a concentração micelar crítica (CMC), polidispersividade e calor específico das soluções de moléculas anfifílicas. Estudamos a importância das várias energias de interação entre os componentes da solução e o comportamento das curvas de distribuição de tamanhos de agregados frente a mudança de comportamento não-micelar para o micelar em função da temperatura. Com o objetivo de resgatar algumas propriedades importantes dos sistemas anfifílicos, estudamos um modelo unidimensional de agregação baseado no modelo de Ising de spin 1. Este é resolvido exatamente a partir do método da matriz de transferência obtendo-se informações das curvas de distribuição de agregados e de uma possível CMC. Verificamos que este modelo unidimensional não é suficiente para representar um sistema anfifílico, dado que as curvas de distribuição de agregados não possuem um máximo e mínimo locais característicos dos sistemas micelares. Para este mesmo modelo unidimensional procuramos também pelas dinâmicas de spins que são necessárias à sua simulação. Observamos que as dinâmicas de Glauber e Kawasaki juntas levam a resultados numéricos em excelente concordância com os resultados exatos, o que nos permitirá realizar simulações em sistemas em maiores dimensões.

Made available in DSpace on 2016-02-05T18:29:20Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-07-24. Added 1 bitstream(s) on 2016-02-05T18:33:25Z : No. of bitstreams: 1 000857296.pdf: 4380788 bytes, checksum: 3e05783887a502a059b5ec073b990277 (MD5) / Neste trabalho investigamos propriedades mecânicas e eletrônicas de materiais derivados do grafeno. Utilizando dinâmica molecular clássica com auxílio do potencial reativo ReaxFF, estudamos propriedades mecânicas de nanofitas de BN hexagonal, substituindo aleatoriamente átomos de BN por átomos de C; variamos essa concentração de 0% de C (hBN) até 100% de C (grafeno). Ao substituirmos átomos de C o sistema diminui sua resistência mecânica até concentrações entre 40% e 60%. Para concentrações maiores, ocorre um rápido aumento da resistência mecânica até chegar a valores similares ao do grafeno. Estudamos também as propriedades eletrônicas de nanotubos construídos a partir do grafeno poroso e da estrutura BPC. Utilizando uma abordagem Tight Binding para a Teoria do Funcional Densidade(DFTB), calculamos as estruturas de bandas e densidades de estados de nanotubos porosos com diferentes quiralidades. Observamos que ambos os tubos, feitos de Grafeno Poroso(PG) ou de BPC, apresentam gap próximo ao das respectivas estruturas 2d. Para o BPC, o gap aproximado é 0:7eV e para o PG é 3:3eV; outro fator interessante é a variação do valor do gap com o aumento do diâmetro dos nanotubos, que se comportou de modo diferente para os dois tipos de nanotubo considerados / In this work we investigate mechanical and electronic properties of graphene based materials. Using classical molecular dynamics with the reactive potential ReaxFF, we studied mechanical properties of hexagonal BN nanoribbons, where BN atoms are randomly replaced by C atoms; we considered concentrations of 0% C (pure hBN) up to 100% C (pristine graphene). Our results show that for BNC nanoribbons, the substitution of BN pairs by C atoms causes a reduction on mechanical stregth until concentrations close to 40% to 60%. On the other hand, higher concentrations result in a fast enhancement on the mechanical stregth, reaching values close to that found for graphene. We studied also electronic properties of nanotubes constructed using either the Porous Graphene (PG) or BPC structure. Tight Binding Density Functional (DFTB) theory was applied to calculate the band structure and density of states of these systems considering various different chiralities. Both the PG and the BPC nanotubes presented gaps around the values presented by their original sheets, namely 3:3eV and 0:7eV respectively; another interesting fact is the effect of an increase on the nanotube's diameter over the gap, which trends were different between the two classes of nanotubes considered