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https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/46287| ORCID: | http://orcid.org/0009-0000-8119-2048 |
| Tipo do documento: | Trabalho de Conclusão de Curso |
| Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
| Título: | Estudo de estruturas perovskitas do tipo ABO3 através de simulações de dinâmica molecular |
| Título(s) alternativo(s): | Study of ABO3-Type Perovskite Structures Through Molecular Dynamics Simulations |
| Autor(es): | Araújo, Elis Lopes Silva |
| Primeiro orientador: | Borges, Daiane Damasceno |
| Primeiro coorientador: | Martins, Nathan Rabelo |
| Primeiro membro da banca: | Almeida, Gustavo Foresto Brito de |
| Segundo membro da banca: | Milla, Augusto Miguel Alcalde |
| Resumo: | Avanços tecnológicos na computação, bem como melhorias nos algoritmos de programas no escopo da física computacional, têm possibilitado a aplicação de simulações computacionais que impulsionam a descoberta e análise de materiais. Entre os avanços computacionais mais significativos está o método de simulações de Dinâmica Molecular (MD), onde a estrutura e comportamento do material sob diferentes condições termodinâmicas podem ser investigadas. Na última década, as cerâmicas do tipo perovskitas têm sido intensamente estudadas por serem materiais promissores para a fabricação de células fotovoltaicas. Além da aplicação em energia solar, elas vêm se destacando também na geração de outras energias mais limpas como as células a combustíveis do tipo SOFC (Solid Oxide Fuel Cell). Já a perovskita niobato de prata (AgNbO3) se destaca para uso como material piezoelétrico em vários dispositivos eletrônicos, como capacitores e tomografia de ultrassom médica. Neste trabalho, buscamos explorar as simulações de Dinâmica Molecular como ferramenta para analisar propriedades estruturais, mecânicas e térmicas de estruturas perovskitas do tipo ABO3. Nos concentramos em diferentes simetrias da perovskita niobato de prata (AgNbO3), para a qual obtivemos valores comparáveis aos valores de referência para propriedades estruturais como volume e parâmetros de rede, realizamos a análise da função de distribuição radial e angular, bem como cálculo do bulk modulus e coeficiente de expansão térmica. Para isso, foi definido o campo de força para reproduzir a estrutura ao utilizar o potencial de Buckingham+Coulomb juntamente com o modelo core-shell. Por fim, ainda buscou-se identificar transições de fase cristalina e ponto de fusão do material, mas não foi obtido sucesso. Desse modo, o trabalho visa pontuar a limitação do modelo adotado em não reproduzir as distorções estruturais devido aos efeitos de polarização e a natureza mista das ligações presentes no material, uma vez que não foi possível reproduzir adequadamente a estrutura estudada. |
| Abstract: | Technological advancements in computing, as well as improvements in program algorithms within the scope of computational physics, have enabled the application of computational simulations that drive the discovery and analysis of materials. Among the most significant computational advances is the Molecular Dynamics (MD) simulation method, where the structure and behavior of materials under different thermodynamic conditions can be investigated. In the last decade, perovskite-type ceramics have been intensely studied for being promising materials for the fabrication of photovoltaic cells. In addition to their application in solar energy, they have also stood out in the generation of other cleaner energies, such as SOFC-type fuel cells (Solid Oxide Fuel Cell). Silver niobate perovskite (AgNbO3), on the other hand, stands out for its use as a piezoelectric material in various electronic devices, such as capacitors and medical ultrasound tomography. In this work, we seek to explore Molecular Dynamics simulations as a tool to analyze structural, mechanical, and thermal properties of ABO3-type perovskite structures. We focused on different symmetries of silver niobate perovskite (AgNbO3), for which we obtained values comparable to reference values for structural properties such as volume and lattice parameters. We performed the analysis of the radial and angular distribution function, as well as the calculation of the bulk modulus and thermal expansion coefficient. For this, the force field was defined to reproduce the structure by using the Buckingham+Coulomb potential together with the core-shell model. Finally, we also sought to identify crystalline phase transitions and the melting point of the material, but without success. Thus, this work aims to highlight the limitations of the adopted model in not reproducing the structural distortions due to polarization effects and the mixed nature of the bonds present in the material, since it was not possible to adequately reproduce the studied structure. |
| Palavras-chave: | Dinâmica Molecular Molecular Dynamics Niobato de prata Perovskitas Cerâmicas Silver niobate Perovskites Ceramics |
| Área(s) do CNPq: | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA |
| Idioma: | por |
| País: | Brasil |
| Editora: | Universidade Federal de Uberlândia |
| Referência: | Araújo, Elis Lopes Silva. Estudo de estruturas perovskitas do tipo ABO3 através de simulações de dinâmica molecular. 2025. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Física de Materiais) – Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2025. |
| URI: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/46287 |
| Data de defesa: | 9-Mai-2025 |
| Aparece nas coleções: | TCC - Física de Materiais |
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