Universidade Federal do Cearà / O atual estÃgio de desenvolvimento de tÃcnicas experimentais permite a sÃntese de partÃculas coloidais complexas, cuja superfÃcie pode ser precisamente "decorada" com propriedades fÃsicas e/ou quÃmicas diferentes. Tais coloides sÃo usualmente definidos como partÃculas patchy. Como resultado da modificaÃÃo de partes da superfÃcie de tais partÃculas, a interaÃÃo entre as mesmas à geralmente caracterizada por um potencial anisotrÃpico. Estudar e compreender o processo de auto-organizaÃÃo desse sistema particular à de grande interesse tanto do ponto de vista cientÃfico como tecnolÃgico devido sua utilizaÃÃo em materiais funcionais. Nessa dissertaÃÃo, estuda-se o comportamento de um sistema bidimensional de partÃculas patchy carregadas, nas quais a superfÃcie à decorada pontualmente com uma carga de sinal contrÃrio do centro da mesma de modo que cada coloide possua uma carga total C responsÃvel pelo potencial de interaÃÃo. Neste trabalho foi utilizada a tÃcnica de simulaÃÃo DinÃmica Molecular para estudar o processo de auto-organizaÃÃo dessas partÃculas para diversas densidades e temperaturas. Contudo, antes de apresentar resultados numÃricos apresenta-se o modelo de partÃcula patchy e verifica-se o comportamento da energia de interaÃÃo com dependÃncia na carga efetiva da partÃcula e com o nÃmero de sÃtios ativos (p) que decoram as superfÃcies dos coloides, chamados de patches. Nota-se que o estudo de tais parÃmetros à fundamental na previsÃo de estruturas que o sistema se estabiliza. Apresentam-se as estruturas de mÃnima energia estÃveis, de um sistema com p=2 e carga total neutra, em um diagrama de fases com dependÃncia na temperatura e densidade para p=2. Esse diagrama apresenta claramente duas fases bem definidas que foram distinguidas atravÃs de cÃlculos de propriedades termodinÃmicas durante a simulaÃÃo. Resultados para diferente p e carga total tambÃm sÃo apresentados a fim de mostrar a influencia do nÃmero de patches, e da carga total, na configuraÃÃo do sistema. Em geral, observa-se que para altos valores da carga total e/ou nÃmero de patches de cada partÃcula, o potencial repulsivo prevalece fazendo com que o sistema se estabilize em uma configuraÃÃo cristalina. Por outro lado, um sistema composto de partÃculas com baixo valor de carga total ou numero de patches as partÃculas apresentam um potencial atrativo induzindo diferentes tipos de configuraÃÃes no sistema, como, por exemplo, estruturas na forma de anÃis e linhas de partÃculas. / The current stage of development of experimental techniques allow the synthesis of particles complex colloidal, whose surface can be precisely "decorated" with physical properties and/or chemical combinations. Such colloids are usually defined as patchy particles. As result of the modification of parts of the surface of such particles, the interaction between them
is generally characterized by an anisotropic potential. Study and understand the process of self-organization of this particular system is of great interest both from the scientific point of view as technology, because of its use in functional materials. In this dissertation, we study. The behavior of a two-dimensional system patchy charged particles, in which the surface is decorated with a timely charge sign opposite that located in the particle center. Thus, patchy each particle has a net charge C, which is
result of the difference between the point charges on the surface and that in the particle center patchy. This study uses the technique of computer simulation of molecular dynamics to study the process of self-organization of particles patchy depending on the density and temperature. Initially, we present the model of patchy particles studied here and there is the behavior of the interaction energy between two particles and its dependence on load effective particle (liquid charge) and the number of active sites (p) that decorate the surfaces of colloids, called patches . The study of these parameters is important for understanding the
self-organized structures obtained. Presents the stable structures of minimum energy a system with p=2 and C=0 as a function of temperature and density. In general, we observe two well defined phases were distinguished by calculation of thermodynamic properties during the simulation. Results for different values of p and C are also presented order to show the influence of this parameter in the system configuration. In general, it is observed that for large values of the charge and/or number of patches, the repulsive potential prevails causing the system to stabilize in a crystalline configuration. On the other hand, for a system composed of particles with a low value of charge and/or the number od patches interaction potential is attractive inducing predominantly resulting composite structures in the form of clusters of ring and lines particles.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.teses.ufc.br:7569 |
| Date | 21 January 2014 |
| Creators | Jorge Luiz Bezerra de AraÃjo |
| Contributors | Felipe de Freitas Munarin, Wandemberg Paiva Ferreira |
| Publisher | Universidade Federal do CearÃ, Programa de PÃs-GraduaÃÃo em FÃsica, UFC, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFC, instname:Universidade Federal do Ceará, instacron:UFC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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