Title

APLICAÇÃO DO MÉTODO DE DINÂMICA MOLECULAR PARA FENÔMENOS SIMPLES DE AUTO-DIFUSÃO E ADSORÇÃO EM MATERIAIS METÁLICOS

APPLICATION OF MOLECULAR DYNAMICS SIMULATION IN A SIMPLE SELF-DIFUSION AND ADSORPTION PHENOMENA IN METALLIC MATERIALS

Authorship

Marques, Pedro Enrique Monforte Brandão; Matos, Toseli de Farias; Rocha, Adriana da Cunha

Marques, Pedro Enrique Monforte Brandão

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Matos, Toseli de Farias

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Rocha, Adriana da Cunha

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DOI

10.5151/2594-4711-31499

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Abstract

A inserção de métodos de simulação na pesquisa é uma ferramenta útil para a solução de problemas de variados graus de complexidade. Dentre as diferentes técnicas de simulação aplicadas à engenharia, a simulação de dinâmica molecular apresenta uma posição de destaque. Ela consiste num conjunto de técnicas computacionais capazes de calcular propriedades físicas de sistemas atômicos ou moleculares a partir do estudo do movimento dos átomos e moléculas, isto é, a partir de simulações da evolução dinâmica dos sistemas. Este trabalho utilizou a metodologia básica da dinâmica molecular na modelagem de dois processos de importância fundamental na ciência dos materiais: a difusão em estado sólido e a adsorção ao ar de um gás em interface metálica. O desafio era a compatibilização dos parâmetros de modelagem com a natureza dos fenômenos estudados, a fim de reproduzir-se de forma mais acurada possível os resultados experimentais reportados na literatura. Os valores calculados para a difusão no estado sólido foram próximos aos tabelados na literatura e os valores calculados de energia potencial apresentaram o comportamento comumente esperado para o processo de adsorção, indicando assim a viabilidade da técnica de simulação por dinâmica molecular para tais fenômenos.

The application of simulation methods in sciences has been a powerful tool for the solution of problems of varying degrees of complexity. Among the different simulation techniques applied to the field of engineering, molecular dynamics simulation features a prominent position. It consists of a set of computational techniques that calculate physical properties of atomic or molecular systems derived from the motion of atoms and molecules, i.e. from simulations of the dynamic evolution of the systems. This work applied the basic methodology of molecular dynamics for modeling two fundamental processes in materials science: solid state diffusion and adsorption of a gas in air metallic interface. The challenge was to reach compatibility between the modeling parameters and the nature of the phenomena itself, in order to accurately reproduce the experimental results reported in the literature. The calculated values for the diffusion in the solid state were close to those listed in the literature and the calculated values of potential energy presented the behavior commonly expected for the adsorption process, indicating the feasibility of molecular dynamics simulation for such phenomena.

Keywords

Simulação; Dinâmica Molecular; Difusão; Adsorção.

imulation, Molecular Dynamics, Diffusion, Adsorption.