Cálculo da energia de formação de ligas superficiais e nanopartículas através do método BFS

A busca por novos materiais com propriedades cada vez mais detalhadas e otimizadas fez surgir uma nova tecnica na area de analise de materiais, a simulacao computacional. Com o intuito de ajudar as tecnicas experimentais existentes hoje, estes novos metodos nao so esclarecem e preveem propriedades novas como reduzem consideravelmente o custo de uma pesquisa. Uma recente aquisicao a familia de tecnicas computacionais e o BFS (Bozzolo-Ferrante-Smith), um metodo semi-empirico usado para avaliar a energia de ligas de multi-componentes. O metodo BFS e baseado na Teoria do Cristal Equivalente (ECT) e ja foi aplicado em uma grande variedade de sistemas metalicos, sempre com grande sucesso. Seguindo as ideias deste metodo, um programa foi desenvolvido e implementado para o calculo da energia de formacao de ligas de superficie e de nanoparticulas metalicas. A linguagem utilizada foi C e todos os calculos foram realizados no Linux PC-cluster do Laboratorio de Fisica de Superficies. Apos a implementacao, o programa foi testado em diversos sistemas, como PdCu(100), PtCu(100) e PdCu(111). A comparacao dos resultados obtidos nestes testes com os teoricos encontrados na literatura mostraram que nosso programa reproduz adequadamente a metodologia do BFS. Apos a fase de testes, iniciamos a aplicacao do programa no estudo de formacao de nanoparticulas bimetalicas. Sabe-se que estes sistemas apresentam propriedades muito diferentes das particulas nao afetadas por defeitos devido ao tamanho (particulas grandes) e que sao constituidas por apenas uma especie atomica. Nanoparticulas possuem um papel importante em aplicacoes envolvendo catalise e, recentemente, tem sido muito usado em aplicacoes ligadas a Biologia. O sistema que escolhemos estudar foi a nanoparticula de cobre-prata, analisando duas diferentes geometrias: o octaedro e o icosaedro. Simulacoes com Monte Carlo em diversas temperaturas, para diferentes concentracoes de prata e para as duas geometrias foram realizadas e os resultados mostraram que a configuracao de energia minima atingida em todos os tamanhos (de 50 a 15000 atomos) ocorrida quando todos os atomos de prata envolviam um nucleo denso de cobre com uma monocamada apenas. Uma comparacao entre a estabilidade das duas geometrias em funcao do numero de atomos de cada nanoparticula confirmou que o icosaedro e energeticamente favoravel para pequenos tamanhos. Contudo, o valor do numero de atomos na regiao de transicao icosaedro-octaedro nao esta muito bem determinado ainda, pela relaxacao aparentemente superestimar o decrescimo da energia icosaedro.