| dc.creator | Nogueira, Thiago Puccinelli Orlandi | |
| dc.date.accessioned | 2025-12-30T16:51:04Z | |
| dc.date.available | 2025-12-30 | |
| dc.date.available | 2025-12-30T16:51:04Z | |
| dc.date.issued | 2024-02-28 | |
| dc.identifier.citation | NOGUEIRA, Thiago Puccinelli Orlandi. Estudo computacional de sistemas polimórficos. 2024. 108 f. Tese (Doutorado em Física) - Instituto de Física e Matemática, Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, 2024. | pt_BR |
| dc.identifier.uri | http://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/handle/prefix/19157 | |
| dc.description.abstract | In this study, we analyze the structural behavior of two types of core-softened colloids:
spherical and dumbbell-shaped colloids with distinct separations, ranging from almost
complete overlap to no overlap. Using Molecular Dynamics simulations in the NpT
ensemble, we identify that spherical colloids can exhibit well-defined crystalline structures
such as a Low-Density Triangular phase, stripes, a Kagome lattice, and a High-Density
Triangular phase. For dumbbell-shaped colloids, the structures are strongly affected by
anisotropy. For dimers with a short intramolecular distance, we identify the Low-Density
Triangular phase, an aggregate phase, and side-by-side stripes, while for cases with an
intermediate distance, we identify a Low-Density Triangular phase and stripes with distinct
orientation patterns. When there is no overlap between the monomers in a dumbbell,
behavior similar to the symmetric spherical case is recovered. By selecting the system with
an intermediate distance and exploring its phase diagram at low temperatures, due to its
ability to exhibit a variety of stripe patterns, through the analysis of thermodynamic and
structural changes along compression isotherms, we explore the transition between these
polymorphic stripes patterns. In addition to the obtained stripe and low-density triangular
solid phases, we observe a nematic fluid phase characterized by a polymer-like pattern at
high temperatures and intermediate pressures. Furthermore, we demonstrate the significant
role played by the new characteristic length scale, arising from the anisotropic geometry of
the dimers, in the transition between stripe patterns. Notably, not only do the structural
properties exhibit intriguing behavior, but diffusion and density in the nematic fluid phase
also display an anomalous increase similar to that observed in water under compression.
These findings can be valuable for guiding the design of materials based on nanoparticles,
aiming to achieve specific mesopatterns, through the use of molecular geometry anisotropy
to control self-assembly patterns. | pt_BR |
| dc.description.sponsorship | Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq | pt_BR |
| dc.description.sponsorship | Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul - FAPERGS | pt_BR |
| dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES | pt_BR |
| dc.language | por | pt_BR |
| dc.publisher | Universidade Federal de Pelotas | pt_BR |
| dc.rights | OpenAccess | pt_BR |
| dc.subject | Coloides | pt_BR |
| dc.subject | Sistema 2D | pt_BR |
| dc.subject | Auto-montagem | pt_BR |
| dc.subject | Caroço amolecido | pt_BR |
| dc.subject | Colloids | pt_BR |
| dc.subject | 2D system | pt_BR |
| dc.subject | Self-assembly | pt_BR |
| dc.subject | Core-softened | pt_BR |
| dc.title | Estudo computacional de sistemas polimórficos | pt_BR |
| dc.title.alternative | Computational study of polymorphic systems | pt_BR |
| dc.type | doctoralThesis | pt_BR |
| dc.contributor.authorID | https://orcid.org/0000-0002-0688-9395 | pt_BR |
| dc.contributor.authorLattes | http://lattes.cnpq.br/5068320085993516 | pt_BR |
| dc.contributor.advisorID | https://orcid.org/0000-0002-8025-6529 | pt_BR |
| dc.contributor.advisorLattes | http://lattes.cnpq.br/9477024092198309 | pt_BR |
| dc.contributor.advisor-co1 | Piazza, Francesco | |
| dc.description.resumo | Neste trabalho analisamos o comportamento estrutural de coloides com duas formas; são
elas: moléculas esféricas e em forma de haltere com separações distintas, desde sobreposição
quase completa a sem sobreposição. Usando simulações de Dinâmica Molecular no ensemble
NpT, identificamos que os coloides esféricos podem apresentar estruturas cristalinas bem
definidas como uma fase Triangular de Baixa Densidade, stripes, uma rede Kagome e uma
fase Triangular de Alta Densidade. Para os coloides em forma de halteres, as estruturas são
fortemente afetadas pela anisotropia. Para os dímeros com menor distância intramolecular,
identificamos a fase Triangular de Baixa Densidade, uma fase de agregados e stripes
lado a lado, enquanto para os casos com distância intermediária, identificamos uma fase
Triangular de Baixa Densidade, e stripes com padrões de orientação distintos. Quando não
há sobreposição entre os monômeros em um haltere, um comportamento semelhante ao do
caso esférico simétrico é recuperado. Ao selecionar o sistema com distância intermediária
e explorar seu diagrama de fase a baixa temperatura, devido à sua capacidade de exibir
uma variedade de padrões de stripes, através da análise de mudanças termodinâmicas
e estruturais ao longo das isotermas de compressão, exploramos a transição entre esses
padrões polimórficos. Além das fases stripes e sólida triangular de baixa densidade obtidas,
observamos uma fase de fluido nemático caracterizada por um padrão semelhante ao de
polímero em altas temperaturas e pressões intermediárias. Além disso, demonstramos o
papel significativo desempenhado pela nova escala de comprimento característica, que
surge da geometria anisotrópica dos dímeros, na transição entre os padrões de stripes.
Notavelmente, não apenas as propriedades estruturais exibem comportamento intrigante,
mas a difusão e a densidade na fase fluida nemática, também, apresentam um aumento
anômalo semelhante ao observado na água sob compressão. Essas descobertas podem ser
valiosas para orientar o design de materiais baseados em nanopartículas, com o objetivo
de alcançar mesopadrões específicos, através do uso da anisotropia na geometria molecular
para, assim, controlar os padrões de auto-montagem. | pt_BR |
| dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Física | pt_BR |
| dc.publisher.initials | UFPel | pt_BR |
| dc.subject.cnpq | CIENCIAS EXATAS E DA TERRA | pt_BR |
| dc.publisher.country | Brasil | pt_BR |
| dc.rights.license | CC BY-NC-SA | pt_BR |
| dc.contributor.advisor1 | Bordin, José Rafael | |
| dc.subject.cnpq1 | FISICA | pt_BR |
| dc.subject.cnpq2 | FISICA GERAL | pt_BR |