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Estudo em simulação Monte Carlo de sistemas coloidais com descontinuidade dielétrica
dc.creator | Afonso, Ronaldo Adriano da Silva | |
dc.date.accessioned | 2023-07-04T13:05:47Z | |
dc.date.available | 2023-07-04T13:05:47Z | |
dc.date.issued | 2012-10-01 | |
dc.identifier.citation | AFONSO, Ronaldo Adriano da Silva. Estudo em simulação Monte Carlo de sistemas coloidais com descontinuidade dielétrica. 2012. 99f. Dissertação (Mestrado) - Programa de Pós-graduação em Física. Instituto de Física e Matemática. Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, 2012. | pt_BR |
dc.identifier.uri | http://guaiaca.ufpel.edu.br/handle/prefix/9746 | |
dc.description.abstract | In this work, extensive Monte Carlo simulations in the canonical ensemble have been performed to study the equilibrium properties of charged colloidal systems, where the colloidal particle has a dielectric constant different from the surrounding medium. First, we review the Poisson-Boltzmann (PB) theory, used in the restricted primitive model of a Wigner-Seitz (WS) cell without dielectric discontinuity, in order to derive the electric field and microion density profiles around the macromolecule. We compare the integrated and effective charges calculated by using PB and Monte Carlo simulations, in order to establish where the PB breaks down. After that, we review the theory for dielectric spheres, describing how the dielectric discontinuity at the surface of colloidal particle is related to the polarization-induced charges. The method of Kelvin images and counterimages charges is used to solve the electrostatic problem, in order to obtain a simplifying approximation for the electrostatic interacting energy from a computational point of view. This method is then investigated for a colloidal particle inside a WS cell by using Monte Carlo simulations for several scenarios: in both salt-free and monovalent and divalent salty environments, and varying the colloidal charge. We compare our results with previous formulations, specially the counterions and coions profiles, zeta potential and effective charge. Our results suggest that polarization-induced charges decreases the renormalization of charge in a colloidal system. | 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 | Física | pt_BR |
dc.subject | Monte Carlo | pt_BR |
dc.subject | Sistemas coloidais | pt_BR |
dc.title | Estudo em simulação Monte Carlo de sistemas coloidais com descontinuidade dielétrica | pt_BR |
dc.type | masterThesis | pt_BR |
dc.description.resumo | Neste trabalho realizamos simulações em Monte Carlo no ensemble canônico, a fim de estudar as propriedades de equilíbrio em sistemas coloidais carregados, onde as partículas coloidais tˆem uma constante dielétrica diferente daquela que define o solvente na qual o sistema está imerso. Inicialmente, revisamos a teoria Poisson-Boltzmann (PB), usada no contexto do modelo primitivo restrito dentro de uma cavidade de Wigner-Seitz (WS) sem descontinuidade dieletrica, derivando a forma de obtenção dos perfis de campo eletrico e de densidade de microıons no entorno do coloide. Comparamos algumas propriedades tıpicas de sistemas coloidais, tais como carga integrada e carga efetiva, com simulação Monte Carlo, a fim de mostrar os limites de validade de PB. Em seguida, revisamos a teoria para esferas dieletricas, procurando estabelecer de que forma a descontinuidade dieletrica presente na interface entre a macromolecula e o solvente no qual ela está imersa é responsavel pelo aparecimento da indução de carga superficial por polarização. Analisamos a solução do problema eletrostatico via metodo das imagens de Kelvin e contra-imagens, procurando estabelecer uma forma economica do ponto de vista computacional para o calculo da energia de interação eletrostatica. Aplicamos então esta forma ao calculo de diversas propriedades de um coloide fixado no centro de uma celula de WS, usando simulação Monte Carlo para diferentes cenarios: na ausencia de sal, na presen¸ca de sais monovalentes e divalentes, com a carga do coloide sendo variada. Quando comparados com formas alternativas de analise do efeito de polarização de carga sobre propriedades como perfis de densidade de contra-ıons e coıons, potencial zeta e carga efetiva, nossos resultados indicam uma redução dos efeitos de renormalização de carga produzidas pela induçao de carga superficial, em todos os cenarios investigados. | pt_BR |
dc.publisher.department | Instituto de Física e Matemática | pt_BR |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Física | pt_BR |
dc.publisher.initials | UFPel | pt_BR |
dc.subject.cnpq | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA | pt_BR |
dc.publisher.country | Brasil | pt_BR |
dc.contributor.advisor1 | Diehl, Alexandre |
Ficheros en el ítem
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PPGFis: Dissertações e Teses [75]
Abrange as Dissertações e Teses da área de Pós-Graduação em Física