Orientador: Eloi da Silva Feitosa / Banca: Maria Elisabete Darbello Zaniquelli / Banca: Mário José Politi / Banca: Ieda Aparecida Pastre Fertonani / Banca: Maurício Boscolo / Resumo: Poli(etilenoglicol) (PEG) é um polímero neutro hidrossolúvel, e brometo de dioctadecildimetilamônio (DODAB) e diododecildimetilamônio (DDAB) são surfactantes catiônicos dialquilados, C18 e C12, respectivamente, derivados da amônia quaternária, formadores de vesículas. As suas propriedades físicas, em solução aquosa, são bem conhecidas. No entanto, as propriedades de misturas desse polímero com esses surfactantes não o são. Investigamos a interação de PEG com DODAB e DDAB em solução aquosa, numa faixa de concentração total dos componentes até 1% em peso, e construímos diagramas de fases, com especial destaque para a fase vesicular. Utilizamos PEG com massa molecular entre 200 Da e 2 MDa e os diagramas de fases foram construídos a 25oC, isto é, acima da temperatura de transição gel-líquido cristal (Tm) de DDAB (Tm = 16oC) e abaixo da Tm de DODAB (Tm = 45oC). DODAB e DDAB têm a característica comum de formar vesículas unilamelares em baixas concentrações do surfactante e vesículas multilamelares em concentrações mais elevadas; em regiões intermediárias, vesículas uni e multilamelares coexistem em equilíbrio na solução. A fronteira entre essas regiões de vesículas não é muito bem definida e observamos, neste estudo, que o efeito de PEG na estrutura de agregados de DODAB e DDAB em água depende da massa molecular do polímero. Além disso, PEG favorece a formação de vesículas unilamelares em concentrações mais elevadas de DODAB e DDAB, quando predominam as vesículas multilamelares de DODAB puro (sem o polímero), possibilitando a formação de vesículas mistas de DODAB/PEG e DDAB/PEG em água e concentrações relativamente grandes desses surfactantes. Dentre os métodos experimentais empregados nesse estudo, destacamos, turbidimetria, fluorescência de estado estacionário, calorimetria diferencial de varredura (DSC) e por titulação isotérmica (ITC) e análise visual por polarizadores cruzados. / Abstract: Poly (ethyleneglycol) (PEG) is a water soluble neutral polymer, and dioctadecyldimethylammonium (DODAB) and diododecyldimethylammonium (DDAB) bromide are double chain cationic surfactants derived from the quaternary ammonium that have been widely investigated due to their high application potential in different areas of the science and technology. The physical properties of PEG, DODAB and DDAB in aqueous solution are well-known. However, the properties of mixtures of the polymer with those surfactants are not. We investigated the interaction of PEG with DODAB and DDAB in aqueous solution, within a range of total concentration of the components of 0-1 wt%, and the phase diagrams built up, with special interest for the vesicular phases. We used PEG with molecular mass between 200 Da and 2 MDa and the phase diagrams were built up at 25°C, that is, above the melting temperature (Tm) of DDAB (Tm = 16°C) and below Tm of DODAB (Tm = 45°C). DODAB and DDAB have the common characteristic of forming unilamellar vesicles at low surfactant concentrations and umultilamellar vesicles at higher concentrations; at intermediate concentrations, uni- and multilamellar vesicles coexist in solution. The borders of these different vesicle phases are not well defined. We observed in this Thesis that the effect of PEG on the structures of DODAB and DDAB aggregates in water depends on the molecular mass of the polymer. Besides, PEG stabilizes the unilamellar vesicles at high concentrations of DODAB, where the multilamellar vesicles are the dominant structures present in solution, thus allowing the formation of mixed DODAB/PEG and DDAB/PEG vesicles in water at relatively high concentrations of these surfactants. The experimental methods used in this investigation include turbidimetry, steady-state fluorescence, differential scanning calorimetry (DSC), isothermal titration calorimetry (ITC), and visual analysis by crossed polaroids. / Doutor

Orientador: Leila Aparecida Chiavacci / Banca: Renata Fonseca Vianna Lopez / Banca: Marcos Antonio Corrêa / Resumo: Nas últimas décadas, têm se observado um interesse crescente na inovação de sistemas nanoestruturados utilizados para a liberação prolongada de diversas substâncias. No caso de fármacos, as formulações de liberação prolongada apresentam diversas vantagens em relação às formas convencionais de administração, tais como alta eficiência de liberação, controle preciso da dosagem por períodos prolongados e diminuição da toxicidade. Dependendo da composição, uma mistura entre tensoativo, óleo e água podem formar diversos sistemas nanoestruturados com os mais variados níveis de organização estrutural, característica que interferi diretamente no processo de liberação. Neste trabalho esses sistemas foram obtidos pela construção de diagramas de fases, utilizando tensoativos com diferentes graus de hidrofilia, o PPG-5-Ceteth-20 e o Oleth 10, como fases oleosas o Ácido Oleico e o Miristato de Isopropila. Através dos diagramas foi possível observar diferenças significativas relacionadas com as características dos sistemas, devido à capacidade que o Oleth 10 como tensoativo e o Ácido Oleico como fase oleosa têm em diminuir a tensão interfacial, facilitando a formação de uma extensa região de sistemas transparentes. A caracterização da estrutura interna dos mesmos foi feita por microscopia de luz polarizada, espalhamento de raios-X a baixo ângulo (SAXS) e medidas reológicas. Através da microscopia foi possível identificar características isotrópicas e anisotrópicas, sendo posteriormente confirmadas pelo SAXS, o qual permitiu não só a identificação das nanoestruturas, mas também uma avaliação mais aprofundada sobre o nível de organização estrutural, principalmente dos arranjos líquido-cristalinos, característica que foi reforçada através das medidas reológicas, as quais proporcionaram uma... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In the last decades it has been observed a growing interest in nanostructure systems innovations, wich are response for control release of several substances. In the case of drugs, the formulations which promote the controlled release present many advantages against the conventional forms of administration, such as high release efficiency, precise dosage control for long periods and toxicity decreasing. Depending on the composition, a surfactants mixture, oil and water can form different nanostructured systems with the most different organization structure degrees, which can directly interfere in the global process of drugs release. In this paper the nanostructured systems were obtained through the building of phases diagrams, using surfactants with different hydrophilic degrees, the PPG-5-Ceteth-20 and the Oleth 10, as oil phases the Oleic Acid and Isopropil Miristate. It was possible to observe significant difference between the diagrams wich are related with the characteristics of the obtained systems, due to a higher capacity that Oleth 10 as a surfactant and the Oleic Acid as oil phase have in decreasing the interfacial tension, and consequently promoting a greater region of transparent systems. The internal structure of these systems was characterized by polarized light microscopy, small angle X-ray scattering (SAXS) and rheological measurements. Through the microscopy it was possible to identify the isotropic and anisotropic characteristics, being later confirmed by SAXS. This characterization through SAXS allowed not only the nanostructures identification, but also a more deeply evaluation on the structure degree, mainly on the arrangement of liquid-crystalline. The rheological test also provided a better understanding about the degree of internal structure of nanostructured systems, mainly those... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Modelos exatamente solúveis para gases de férmions e bósons ultrafrios são estudados via o método do ansatz de Bethe termodinâmico. Resultados analíticos e numéricos são obtidos para o gás de Fermi de duas componentes com população de férmions não balanceada no regime atrativo em uma dimensão. Para o modelo de três componentes, soluções numéricas das equações do ansatz de Bethe termodinâmico confirmam que as expressões analíticas para os campos críticos e os diagramas de fases são muito precisas no regime de acoplamente forte. Para o regime de acoplamento fraco, derivamos as expressões analíticas para os campos críticos e os diagramas de fases e encontramos uma concordância muito boa entre os resultados analíticos e numéricos. Também verificamos que a fase triônica ´e suprimida para o regime de acoplamento fraco. Através de um estudo numérico obtivemos os diagramas de fase em regimes intermediários, e mostramos que a transição entre os regimes forte e fraco ocorre de forma suave ao variar o parâmetro de acoplamento. Apresentamos também um estudo detalhado para o gás de bósons com três componentes, obtendo expressões analíticas para quantidades físicas como densidade de partículas, compressibilidade e magnetização. A criticalidade quântica do modelo também foi investigada. / Exactly solvable models of ultracold Fermi and Bose gases are examined via the thermodynamic Bethe Ansatz method. Analytical and numerical results are obtained for the two-component one-dimensional attractive Fermi gas with population imbalance. For the three-component model, numerical solution of the thermodynamic Bethe ansatz equations confirm that the analytical expressions for the critical fields and the resulting phase diagrams at zero temperature are highly accurate in the strong coupling regime. For the weak coupling regime we derive the analytical expressions for the critical fields and the phase diagrams. Interestingly, in the weak regime the trionic phase is supressed. By means of a numerical study we obtain the phase diagrams at intermediate coupling regimes, showing that the crossover from strong to weak regimes occurs smoothly by varying the coupling parameter. We also present a detailed study of the three component Bose gas and obtain analytical expressions for physical quantities, such as the density of particles, compressibility and magnetisation. The quantum criticality of the model is also investigated.

Neste trabalho, apresentamos um estudo do modelo esférico quântico de vidro de spins com interação de troca entre p spins > 2). O modelo quântico é obtido através da quantização canônica do modelo clássico correspondente, introduzindo operadores de momentum canonicamente conjugados aos de spin. Os operadores de momentum aparecem em Um termo de energia cinética dependente de um momento de inércia, que tem o papel do parâmetro de controle do caráter quântico do sistema'. Devido ao espectro contínuo 'assumido para os autovalores de spin, utilizamos a condição esférica média para garantir um valor médio por spin que permanece finito no limite termodinâmico. As constantes de troca, 'consideradas de alcance infinito, são variáveiS aleatórias com distribuição gaussiana de media nula, cuja largura determina o grau de. desordem, como é usual em modelos de vidro de spin.S. As médias configuracionais são feitas' através do método de réplicas. A partir de um conjunto de relações exatas obtidas .para um p genérico, são estudados casos particulares, como p = 2, para comparação com resultados da literatUra, o limite p oo e o caso p 3, estes dois últimos apenas na aproxirnação estática. Sãô calculadas quantidades físicas relevantes em função da temperatura e dos .parâmetros, do modelo, constrUídos diagramas de fases„ e investigada .a estabilidade das soluções obtidas sob a hipótese de simetria de réplicas. O primeiro estágio de quebra de simetria de réplicas é desenvolvido em alguns dos casos estudados. / In Chis work, we present study of the spherical quantum spin-glass model with exchange interactions between p spins (p > 2). The quantum model is obtained by canonical quantization of the corresponding classical model, introducing momentum operators canonically conjugate to the spin ores. The momentum operators appear in a kinetic-energy term depending on a moment of inertia, which plays the role of control parameter of the system's quantum character. Due to the continuous eigenvalue spectrum assurned for the spins, we use the spherical constraint to assure a finite average value per spin in the thermodynamic limit. The exchange constante, taken as infinite in range, are random variables with Gicussian distribution of zero . average, whose width determines the degree of disorder, as usual in spin-glass models. Con- , figurational averages are performed by means of the replica trick. Starting from a ,set of exact equations.derived for a generic p, some particular cases are studies, as p = 2, for comparison with results from the literature, the p oo limit, and the case p =- 3, the dast two only within the static approximation. Relevant physical quantities are evaluated as functions of the temperature and the model parameters, phase diagrams are constructed, and the stability of solutions obtained under the hypothesis of replica syrnrnetry is investigated. The first stage of replica-symmetry breaking is developed for some of the studied cases.

Água é uma das substâncias mais abundantes da natureza e também a mais estudada pela comunidade científica, no entanto muitas das suas características ainda não são completamente explicadas. Para preencher essa lacuna muitos modelos computacionais foram propostos. Modelos que tratam a molécula como uma esfera que interage através de potenciais efetivos tem sido amplamente utilizados para simular água por serem de baixo custo computacional e, ainda assim, apresentarem anomalias semelhantes as da água. Dentre estes modelos encontra-se o modelo monomérico Lennard-Jones Gaussiana, LJG, proposto por Oliveira et. al. que consiste em partículas esfericamente simétricas interagindo através de um potencial contínuo de caroíco duro atenuado. Esse modelo apresenta anomalia na densidade, na difusão e anomalia estrutural. No entanto, a água não é esfericamente simétrica. Poderia a introdução de uma anisotropia modificar essas regiões anômalas? Para responder essa pergunta realizamos simulações de dinâmica molecular, no ensemble NVT, de um modelo composto por 250 moléculas diméricas. Cada molécula é formada por duas partículas esféricas de diâmetro ligadas rigidamente a uma distância λ=σ dos seu centros de massa e cada partícula do dímero interage com todas as outras partículas pertencentes a outros dímeros através do potencial de caroíco duro atenuado proposto por Oliveira et. al.. Mostramos que a introdução de uma pequena anisotropia aumenta as regiões de fase sólida e anômalas no diagrama de fases pressão versus temperatura. No entanto ao aumentarmos a anisotropia, ou seja, a distância entre os dímeros, essas regiões diminuem. Com o propósito de explicar esse comportamento não monotônico propomos a hipótese que a temperatura efetiva no diagrama de fases é de fato apenas devida aos graus de liberdade translacionais e que há, no nosso sistema, um desacoplamento entre os movimentos translacionais e não translacionais. Com a finalidade de confirmar tal hipótese, definimos ferramentas capazes de medir o papel dos graus de liberdade nesse efeito. Nossos resultados mostram que os diferentes graus de liberdade desempenham um papel fundamental no deslocamento das anomalias no diagrama de fases P vs T. / Water is one of the most abundant substances in nature and also the most studied by the scienti c community. However, its properties are not yet fully understood. In order to ll this gap many computational models were proposed. Models that treat the molecule as a sphere that interacts through an e ective potential have been widely used to simulate water because they are computationally cheaper and, even so,present anomalies similar to the water. Among these models there is the monomeric Lennard-Jones Gaussian, LJG, model proposed by Oliveira et. al. which consists in spherically symmetric particles interacting through a core-softened potential. This model present density, di usion and structural anomalies. However water is not spherically symmetric. Could be that the introduction of an anisotropy modi es the anomalous regions? In order to answer this question we performed molecular dynamics simulations in the NVT ensemble for a system composed by 250 dimeric molecules. Each molecule is formed by two spherically symmetric particles rigid linked at a distance λ=σ from the center of mass and each particle interacts with other particles belonging to other dimers by the potential proposed by Oliveira et. al.. We show that the introduction of anisotropy leads to a larger anomalous and solid phase regions however the increase of anisotropy shrinks those regions in the pressure versus temperature phase diagram. In order to explain this non-monotonic behavior we proposed the hypothesis that the phase diagram behavior can be explained taking into account the translational contribution to the temperature and that, in our system, there is a decoupling between translational an non-translational motions. To con rm this hypothesis we de ne tools capable of measure the role of the di erent degrees of freedom in this effect. We show that this degrees of freedom are fundamental to explain the location of the anomalies regions in the P vs T phase diagram.

Este trabalho apresenta uma generalização do modelo mínimo de movimento coletivo de Vicsek-Gregoire adaptado para a descrição da dinâmica celular de organismos pluricelulares de dois tipos de tecidos, como encontrado na Hydra Vulgaris. O trabalho se divide em duas partes. Na primeira é feita uma revisão histórica dos experimentos biológicos sobre o assunto assim como dos principais modelos matemáticos usados para descrever o problema. Ao final é apresentado o novo modelo mínimo de movimento coletivo (modelo de animóides) que será usado no restante da dissertação. Na segunda parte é feita uma exploração dos aspectos do modelo. Primeiro é construído um diagrama de fases para uma população homogênea de animóides (partículas), na qual se encontrou quatro fases distintas: gasosa, líquida, sólida e a de movimento coletivo. Também foi feito um estudo mais detalhado da difusão interna dos animóides dentro de um agregado, incluindo casos heterogêneos, onde se encontrou a existência de uma aparente superdifusão, assim como tempos de confinamento, para certos conjuntos de parâmetros. Finalmente ao final da segunda parte o modelo foi aplicado à simulação da segregação celular a partir de dois tecidos misturados. Além de se obter resultados que concordam perfeitamente com a principal hipótese biológica sobre o fenômeno, também foi estudado o papel que o movimento coletivo das células desempenha na segregação dos tecidos. / This work presents a generalization of the minimal collective movement model of Vicsek-Gregoire adapted for the description of the dynamics of multi-cellular organisms with two kinds of tissues, like Hydra Vulgaris. This work is composed of two main parts. In the first one an historical review is made about the biological experiments concerning the subject and also about the main mathematical models used for de description of the problem. At the end a new minimal collective movement model (boids model), which will be used in the rest of this dissertation, is presented. In the second part the model is explored in a more systematically way. First a phase diagram is build for an homogeneous population of boids (particles) where is found the existence of four distinct phases: gas, liquid, solid and also the collective movement phase. A study of the internal diffusion of boids inside a cluster is also made for both homogeneous and heterogeneous cases. An apparent super-diffusion, as also a trap time, is founded for certain sets of parameters. Finally, at the end of the second part the model is used for the simulation of the tissue segregation phenomena. The results obtained are in perfect agreement with the main biological hypothesis, and a study of the role of the collective movement in the segregation dynamics is also made.

Orientador: Rubens Caram Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-10T09:57:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Martins_DanielleQuemel_M.pdf: 4992267 bytes, checksum: 0ad011d313cdb53f6adb52d4042ac76e (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: O titânio é largamente utilizado na fabricação de implantes ortopédicos devido as suas excelentes características como biocompatibilidade, alta resistência à corrosão e baixa densidade. Em alguns casos, o comportamento mecânico do titânio comercialmente puro não é ideal, principalmente quando solicitações mecânicas elevadas estão presentes. Nesse caso, é comum a utilização de ligas de titânio. Em termos de biomaterial estrutural, um sistema bastante interessante é o Ti-Nb, pois além de exibir alta resistência mecânica, ligas desse sistema podem apresentar baixo módulo de elasticidade, o que é necessário em implantes ortopédicos. Entretanto, dependendo da composição e processamento utilizados, tais ligas podem apresentar precipitação da fase metaestável w, o que é indesejável e leva à fragilização das amostras. Uma forma de evitar tal precipitação é a adição controlada de Zr a ligas desse sistema. O objetivo do presente trabalho foi avaliar a influência do teor de Zr na estabilidade de fases em ligas Ti-Nb resfriadas rapidamente, obtidas por fundição em molde de cobre. Foram estudadas ligas contendo 15, 25 e 30% em peso de Nb, com teores de 2,5 a 15% em peso de Zr. As amostras obtidas foram caracterizadas através de microscopia óptica e eletrônica de varredura, difração de raios-X, ensaios de dureza Vickers e ensaios acústicos para a determinação do módulo de elasticidade. Para ligas contendo 25 e 30% em peso de Nb, os resultados obtidos indicam que o Zr pode estabilizar a fase b, suprimindo a formação de fase w e de martensita ortorrômbica, À medida que a adição de Zr altera o equilíbrio de fases, também afeta a densidade, o módulo de elasticidade e a dureza das amostras estudadas / Abstract: Titanium is remarkably used in the fabrication of orthopedic prosthesis due to several properties such as biocompatibility, high corrosion resistance and low density. In some cases, commercially pure titanium is not suitable, for instance, when high strength is required, and in these situations titanium alloys are successfully used. When structural biomaterials are concerned the Ti-Nb system is rather interesting, since it may present high strength alloys that may also present low modulus, which is definitely important for orthopedic implants. However, depending on composition and processing, the Ti-Nb alloys undergo precipitation of the metastable w phase that not only enhances the brittle behavior but also enhances the modulus. w precipitation may be suppressed by Zr additions. The purpose of this work is to evaluate the effect of different Zr additions on the stability of quenched Ti-Nb alloys cast in a copper mold. The alloys studied contained 15, 25 and 30% in weight of Nb and 2.5 to 15% in weight of Zr. The characterization of the samples involved optical microscopy, scanning electron microscopy, X-ray diffraction, Vickers hardness and determination of the elastic modulus utilizing an acoustic method. The results obtained with the alloys containing 25 and 30% in weight of Nb show that Zr stabilizes the b phase and suppresses the formation of both w and the orthorhombic martensite (a¿). It was observed that addition of Zr modifies the balance of phases and hence, affects the density, the modulus of elasticity and the hardness of the studied samples / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Nesta tese, estudou-se anomalias existentes na agua. A classificação das anomalias são termodinâmica, dinâmica e estrutural. Para realizar uma análise das anomalias, utilizou-se simulações em dinâmica molecular com ensemble NVT e termostato de Nose-Hoover. O sistema foi caracterizado por 500 partículas idênticas, simétricas e homogêneas, todas elas colocadas em uma caixa cúbica com condições de contornos periódicos. A interação entre todas as partículas _e governada por um potencial contínuo efetivo. Em 1993, obteve-se experimentalmente uma função de distribuição radial entre oxigênio-oxigênio, e através desse dado (mais algumas aproximações) foi possível determinar um potencial contínuo efetivo contendo duas escalas. Esse potencial inspirou o entendimento sobre a essência básica das anomalias existentes na _agua, e com ele construiu-se três modelos. Modelo I: foi construída uma família de potenciais com modificações na profundidade da primeira escala. Em um diagrama de fases pressão-temperatura, verificou-se à medida que a profundidade da primeira escala aumenta as três anomalias presentes no diagrama encolhem e desaparecem. Modelo II: foram construídas três famílias de potenciais com modificações na profundidade da primeira escala, na distância física e energética entre as duas escalas, mantendo fixo a inclinação do potencial. Em um diagrama de fases pressãotemperatura, verificou-se que ao diminuir a distância física e energética das duas escalas as anomalias presentes neste potencial encolhem e desaparecem. Também verificou-se que as partículas localizadas nas duas primeiras escalas e entre elas são as partículas geradoras das anomalias. Modelo III: foram construídas três famílias de potenciais mantendo fixo a escala energética da primeira escala do potencial e variou-se a distância física entre as duas escalas, dessa forma a inclinação do potencial foi alterada. Ao analisar o diagrama de fases pressão-temperatura, observou-se que as anomalias crescem e aparecem no diagrama quando as duas escalas físicas se aproximam, diferentemente dos outros dois modelos. Foi utilizado um novo método que permite realizar uma análise prévia no potencial afim de localizar a região dos pontos críticos. Porém, este trabalho gerou duas publicações, um artigos submetidos e um artigo em redação final a submeter. / In this work, we have studied the presence of anomalies in water. The anomalies are classi cation as thermodynamic, dynamic and structural. To realize an analysis of anomalies, were used molecular dynamics simulations in NVT ensemble and with Nose-Hoover thermostat. The system had been characterized by 500 identical particles, symmetric and homogeneous, all placed in a cubic box with periodic boundary conditions. The interaction between particles is governed by a continuous e ective potential. In 1993, a radial distribution function between oxygen-oxygen had been obtained experimentally (plus some approximations) and considering that was possible to determine a continuous e ective potential containing two scales. This potential has inspired us to understand the basic essence of the anomalies present in water, and within this three models were created, see below models: Model I: a family of potential changes in the depth of the rst scale was built. In a phase diagram of pressure-temperature, we see as the depth increases the scale of the rst three anomalies in this diagram shrink and disappear. Model II: three families of potential changes in the depth of the rst scale were built, the energetic and physical distance between the two scales, keeping slope of the potential xed. In a phase diagram of pressure-temperature, we found that decreasing the physical and energy distances de ciencies present in this potential shrink and disappear. We found that the particles located in two scales and between them are the particles generating the anomalies. Model III: three families of potential keeping xed the energy scale of the rst scale and vary the physical distance between the two scales were built, thus slope of the potential was changed. Again looking at a phase diagram of pressure-temperature, the anomalies appear and grow in the phase diagram when the two physical scales approach, unlike the other two models. We used a new method that allows to perform a preliminary analysis on the potential in order to locate the region of critical points. Finally, this work has produced a publication, two papers submitted and a nal draft to be submitted.

Utilizando simulações de dinâmica molecular, estudamos um sistema de partículas que interage através de um potencial contínuo de caroço atenuado constituído por um caroço duro, um ombro a distancias mais próximas e um parte atrativa a uma distância bem maior. Obtemos o diagrama de fases pressão-temperatura do sistema para diversas profundidades da parte atrativa ajustável. Como este é um potencial de duas escalas de comprimento, são esperados anomalias na densidade, na difusão e na estrutura do sistema. Mostramos que o efeito de aumentar a interação atrativa entre as moléculas é encolher a região de pressão na qual a anomalia na densidade e difusão estão presentes. Se as forças de atração são muito fortes, a partícula estará predominantemente em uma das duas escalas de comprimento e assim a anomalia na densidade e difusão não é observada. A região de anomalia estrutural está presente em todos os casos. Analisamos igualmente o comportamento da solubilidade de um soluto apolar em água. Usamos como modelo para a água o potencial de duas escalas proposto neste trabalho e para o soluto um sistema de esferas rígidas. Mostramos que este modelo efetivo reproduz qualitativamente o comportamento observado para a água de um extremo na solubilidade. / Using molecular dynamics simulations, we study a system of particles interacting through a continuous potential which consists of an attenuated hard core, a shoulder to closer distances and attractive part at a distance higher. We obtain the phase diagram pressure-temperature system for different depths of the attractive part adjustable. As this is a two length scales potential, anomalies are expected in the density, diffusion and structure of the system. We show that the effect of increasing the attractive interaction between molecules is to shrink the region of pressure at which the anomaly in density and diffusion are present. If the attraction forces are very strong, the particle is predominantly one of two length scales and so the anomaly in the density and difusion is not observed. The region of structural anomaly is present in all cases. Also analyzed the behavior of the solubility of a nonpolar solute in water. We use the potential of two scales proposed in this work as a model for water and for the solute a system of hard spheres. We show that this model effectively reproduces qualitatively the observed behavior to an extreme water solubility.

Apesar da água ser o líquido mais comum na natureza, suas características ainda não estão totalmente explicadas. A relação entre a forma do potencial intermolecular efetivo que representa as interações presentes na água, as várias anomalias existentes na água e a possível existência de dupla criticalidade ainda é uma questão em aberto. Recentemente descobriu-se que a água apresenta, além de anomalias termodinâmicas, anomalia na difusão translacional e rotacional. Mostrou-se que para um modelo SPC/E para água estas anomalias dinâmicas estão conectadas com a temperatura de máxima densidade (TMD) e que as anomalias dinâmicas ocupam uma região maior que a TMD no diagrama de fases p vs. T. Nesta dissertação investigamos a relação entre a anomalia na densidade e a anomalia na difusão translacional da água em um modelo onde as moléculas interagem através de um potencial que contém duas fontes de interação: uma isotrópica atrativa do tipo van der Waals, v, e uma direcional, u, que pode ser nula ou repulsiva. Reproduzimos o diagrama de fases pressão vs. temperatura aonde a anomalia na densidade e a dupla criticalidade se fazem presente. Mostramos que este sistema apresenta anomalia na difusão translacional e que esta se encontra na mesma região do diagrama de fases pressão vs. temperatura em que a TMD está presente. Diferentemente do que ocorre para água SPC/E, a região de anomalia na difusão translacional ocupa um espaço menor, encontrando-se na parte interna da TMD. Sugerimos que a discretização do potencial afeta mais fortemente a anomalia dinâmica do que a termodinâmica e que leva a um encolhimento na região de anomalia na difusão.