Modelagem de nanomateriais e nanoestruturas pelo método não linear de elementos finitos em escala atômica

Orientadores: Euclides de Mesquita Neto, Nimalsiri Dharmakeerthi RajapakseTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia MecânicaResumo: Este trabalho apresenta o comportamento mecânico de materiais em nanoescala aplicando o método de elementos finitos de escala atômica (AFEM), proposto por Liu et al., (2004), utilizando diferentes campos de potencial atômico. O método AFEM é formulado com base no conceito de campos de potenciais que descrevem a interação entre átomos. Os potenciais considerados neste estudo são o potencial de Lennard-Jones (Jones, 1924), o potencial de Tersoff (Tersoff, 1987), e o potencial REBO de segunda geração (Second-Generation Reactive Empirical Bond Order) (Brenner et al., 2002). O objetivo de considerar e implementar o potencial de Lennard-Jones é introduzir e discutir questões fundamentais sobre a aplicação do método AFEM, como a convergência, e o tratamento consistente dos átomos nas bordas (contornos). Propomos uma abordagem para os elementos atômicos uni- e bidimensionais, para a inclusão das condições de contorno e também para explorar a ideia de relacionar o tamanho do elemento atômico ao conceito de raio de corte aplicado na Dinâmica Molecular (MD). Em oposição ao caráter local dos elementos dentro do quadro do método de elementos finitos (FEM) clássico, os potenciais utilizados no método AFEM têm caráter não-local. Depois de examinar as questões fundamentais da formulação do método AFEM considerando o potencial de Leonard-Jones, a análise é estendida a potenciais interatômicos mais complexos, como o potencial de Tersoff e o potencial REBO de segunda geração, os quais são capazes de descrever o comportamento mecânico de folhas de grafeno. Serão consideradas folhas de grafeno com e sem defeitos, nas direções armchair e zigzag. Será analisada pelo método AFEM a influência da presença de defeitos no comportamento mecânico da folha de grafeno quando submetida a um carregamento uniaxial. Os resultados numéricos obtidos pelo método AFEM, tais como, as relações força-deformação, são comparados com a simulação MD obtida a partir do software LAMMPS, e com os resultados apresentados na literatura. Precisão, convergência e estabilidade do AFEM serão comparadas com MD. Como a formulação básica do método AFEM é não-linear, sendo assim, o método de Newton-Raphson é usado para executar as iterações. As relações força-deformação e tensão-deformação são obtidas numericamente considerando malhas de diferentes tamanhos, defeitos e direçõesAbstract: This work presents the mechanical behavior of materials at the nanoscale by applying the atomic-scale finite element method (AFEM), proposed by Liu et al., (2004), using different atomic potential fields. AFEM is formulated based on the concept of potentials describing the interaction among atoms. The potentials considered in this study are the Lennard-Jones potential (Jones, 1924), Tersoff potential (Tersoff, 1987) and second-generation Reactive Empirical Bond Order (REBO) potential (Brenner et al., 2002). The purpose of considering and implementing the Lennard-Jones potential is to introduce and discuss fundamental issues about the application of the AFEM such as convergence and consistent treatment of boundary atoms. We propose a new arrangement for the atomic finite elements in one and two dimensions, for the inclusion of the boundary conditions and also to exploit the idea of linking the size of the atomic-scale element to the concept of cut-off radius applied in Molecular Dynamics (MD) simulations. Opposite to the local character of elements within the framework of classical FEM, the potentials used to generate the AFEM have non-local character. After examining the key issues of the formulation of AFEM using Leonard-Jones potential, the analysis is extended to more complex interatomic potentials such as Tersoff potential and second-generation REBO potential, which can describe the mechanical behavior of graphene sheets. Pristine and graphene sheets with cracks with armchair and zigzag edges are considered. The influence of vacancy defects on mechanical behavior under uniaxial tensile loading is analyzed by the AFEM. The numerical results obtained from AFEM such as the force-strain relations are compared with the MD simulation obtained from LAMMPS software, and with the results presented in the literature. Accuracy, convergence and stability of the AFEM compared to MD are examined. As the basic formulation of the AFEM is non-linear, the Newton-Raphson method is used to perform the iterations. Force-strain and stress-strain relations are obtained numerically for meshes of different sizes, defects and orientationsDoutoradoMecanica de Solidos e Projeto MecanicoDoutora em Engenharia Mecânica141173/2013-0CNP

Demência e infertilidade masculina: da bancada para a sociedade

Mestrado em Biomedicina MolecularOs grupos de investigação em Neurociências e Sinalização Celular do Centro de Biologia Celular da Universidade de Aveiro desenvolvem atividades de investigação nas áreas da demência e andrologia, respetivamente. A doença de Alzheimer afeta cerca de 34 milhões de pessoas em todo o mundo e 100 mil em Portugal. Por sua vez, a infertilidade masculina afeta cerca de 10% dos casais portugueses. Por forma a valorizar conhecimento nestas duas vertentes científicas, a Universidade de Aveiro promoveu a criação de um spin-off, a 2Ctech, que permita a passagem do conhecimento científico para o mercado. Para que isso se verifique é necessário analisar seletivamente alguns indicadores associados à doença de Alzheimer e infertilidade masculina na investigação, desenvolvimento e inovação. Além disso, é importante recorrer à proteção das invenções através das patentes. Este processo é posterior à realização de uma prospeção tecnológica, que tem como objetivo a planificação das atividades de investigação e desenvolvimento. Os processos de valorização de conhecimento implementados foram eficientes e a análise dos indicadores em questão permitiu concluir que em Portugal não existe produção de conhecimento suficiente nas áreas sob estudo. Consequentemente, há um défice no desenvolvimento de patentes e criação de mercados.The Neuroscience and Signal Transduction research groups at the Centre for Cell Biology (CBC) from Aveiro University pursue research activities in the areas of dementia and andrology. There are around 34 million people worldwide suffering from Alzheimer disease and 100 thousand in Portugal. Male infertility affects 10% of Portuguese couples In order to support technology transfer in these areas, the University of Aveiro promoted a spin-off company, 2Ctech, which introduces scientific know how into the marketplace. Thus, prompting the need to analyze separately specific indicators related to Alzheimer’s disease and male infertility in the areas of investigation, development, and innovation .Furthermore, it is of the utmost importance to protect inventions through patenting. This process is subsequent to technological forecasting with a goal to plan research and development activities. The technology transfer tools were accurately applied and by the indicators analysis it is possible to conclude that in Portugal the knowhow production in those areas is not sufficient. Therefore, there is a reduced patenting developing and marketplace creation

O Mundo de Wakanda e seu rei: análises

Regarding the discussion of black participation in the various systems of society, there are still many possible paths. The art of comics can serve as one of the tracks, including artists concerned with ethnic-cultural issues. Many, black or non-black, who refound imaginary and characters. This research consists of a thematic clipping of a larger project entitled "Eyes of Panther: the kingdom of Wakanda as heterotopia in the contemporaneity". In this research, we chose to analyze the Black Panther superhero who, although one of the most influential of Marvel, is little explored: Understand the stereotype about the black people and its ancestral space from representations of an African superhero in the HQ Black Panther: who is the Black Panther? (2014) by Reginald Hudlin and Romita Jr. The chosen work constitutes the research scenario. The black characters of the narrative, especially the superhero Black Panther and its ancestral space, the so-called fictional country Wakanda, are the main subjects of the same. Therefore, we seek answers to the following questions: How can the analysis of works such as Black Panther: who is the Black Panther?, by Reginald Hudlin and Romita Jr, and other texts affiliated with them, can heighten reflections on black ancestry, traditions and cultures? Do they emphasize the factual history of struggle and demystify contemporaneously the image of subalternity of blacks? In what way is it possible to demarcate stereotypes of the black superhero Black Panther as protagonist of the HQ and its ancestral space Wakanda?. For this purpose, we have used authors such as: Gianni Vattimo (1990), Michel Foucault (1984; 1988; 2013), Alex de Barros Cassal (2001), Pereira (2002), among others who became relevant to the understanding of conceptual and theoretical categories namely: heterotopia, representation, hero, stereotypes as well as for other analyzes.Acerca da discussão da participação do negro nos diversos sistemas da sociedade, ainda há muitas trilhas possíveis. A arte dos quadrinhos pode servir como uma das trilhas, inclusive de artistas preocupados com as questões étnico-culturais. Muitos, negros ou negras ou não-negros, que refundam imaginários e personagens. Esta pesquisa consiste em um recorte temático de um projeto maior intitulado “Olhos de Pantera: o reino de Wakanda como heterotopia na contemporaneidade”. Nesta pesquisa, optou-se por analisar o super-herói Pantera Negra que, embora seja um dos mais influentes da Marvel, é pouco explorado: compreender o estereótipo sobre o negro e seu espaço ancestral a partir de representações de um super herói africano na HQ Black Panther: who is the Black Panther? (2014), de Reginald Hudlin e Romita Jr. A obra escolhida constitui o cenário da pesquisa. Os personagens negros da narrativa, em especial o super-herói Pantera Negra e o seu espaço ancestral, o denominado país fictício Wakanda, constituem-se como os principais sujeitos da mesma. Portanto, buscou-se respostas para as seguintes questões: Como a análise de obras como Black Panther: who is the Black Panther?, de Reginald Hudlin e Romita Jr, e outros textos a elas filiados, podem avultar reflexões acerca da ancestralidade, tradições e culturas negras? Sublinham a história factual de luta e desmistificam contemporaneamente a imagem de subalternidade dos negros? De que maneira é possível demarcar estereótipos do super-herói negro Pantera Negra como protagonista da HQ e do seu espaço ancestral Wakanda?. Para isto, recorreu-se a autores, como: Gianni Vattimo (1990), Michel Foucault (1984; 1988), Alex de Barros Cassal (2001), Pereira (2002), dentre outros que se fizeram pertinentes à compreensão de categorias conceituais e teóricas a saber: heterotopia, representação, herói, estereótipos como também para demais análises

TRAJE(HIS)TÓRIAS: MOVIMENTOS E EXPERIÊNCIAS LEITORAS DOS LIVROS A MULHER DE ALEDUMA (1981), OS ESTANDARTES (1995) E NEGÃO DONY (1978) DE ALINE FRANÇA

Resum

Fabulações da diáspora: análise de possíveis diálogos entre o romance “Os estandartes” (1995), de Aline França, e a HQ “Black Panther: who is the Black Panther?” (2014) do roteirista Reginald Hudlin e desenhista John Romita Jr

For a long time Brazilian literature the dominant and privileged ideologies was linked. Thus, the majority of Brazilian literary productions proliferated stereotypes and myths that have contributed to the negative image of black reproduction and culture. However, being inversely to European ideologies, the black literature emerges as a way to (re) present, (re) name, (re) position and represent the black world, from a I annunciator talking not just another but also himself. From this scenario, this article aims to analyze the fabulations of the diaspora that reveal the desire to build another world, operating for utopias in that it centralizes the black man and his (s) culture (s), with a glance to what is laid and what could be. Therefore, builds on the comparative method for the preparation of possible dialogue between comics "Black Panther: who is the Black Panther" (2014), the Reginald Hudlin and John Romita Jr authors and the novel "Os estandartes" (1995), Aline France. Moreover, attempts to identify possible utopias present in society of Fortiafri and in the fictional kingdom of Wakanda, proposing a reflection on the reinvention of the (s) Africa (s) and historical reparation to all territories and black populations dispossessed by racism and intolerance throughout the world.Por muito tempo a literatura brasileira esteve ligada as ideologias dominantes e privilegiadas. Desta forma, na sua maioria, as produções literárias brasileiras proliferaram estereótipos e mitos que contribuíram para reprodução da imagem negativa do negro e da sua cultura. No entanto, constituindo-se inversamente às ideologias europeias, a literatura negra surge como forma de (re) apresentar, (re) nomear, (re) posicionar e representar o mundo negro, a partir de um eu enunciador que fala não apenas do outro, mas também de si mesmo. A partir deste cenário, este artigo tem como objetivo analisar as fabulações da diáspora que revelam o desejo de construir outro mundo, operando por utopias, na medida em que centraliza o homem negro e a sua (s) cultura (s), lançando um olhar ao que está posto e ao que poderia ser. Portanto, toma como base o método comparatista para a elaboração de possíveis diálogos entre a HQ “Black Panther: who is the Black Panther?” (2014), dos autores Reginald Hudlin e John Romita Jr, e o romance “Os Estandartes” (1995), de Aline França. Ademais, tenta identificar possíveis utopias presentes na sociedade dos Fortiafri e no reino fictício de Wakanda, propondo uma reflexão acerca da reinvenção da(s) África(s) e da reparação histórica a todos os territórios e populações negras espoliadas pelo racismo e intolerância em todo o mundo

EXPERIÊNCIAS LEITORAS: ANÁLISE DE EXPERIÊNCIAS DE LEITURA DOS LIVROS A MULHER DE ALEDUMA (1981), OS ESTANDARTES (1995) E NEGÃO DONY (1978) DE ALINE FRANÇA

Resum

O picadeiro, a Educação Física e a inclusão: estratégias pedagógicas para ensino das atividades circenses para crianças com síndrome de down, TEA e TDAH/hiperatividade

Este estudo tem como objetivo desenvolver estratégias pedagógicas para ensino de atividades circenses para crianças com Síndrome de Down, Transtorno do Espectro Autista e Transtorno do Déficit de Atenção/Hiperatividade, estabelecendo relações entre o Circo, a Educação Física e a inclusão. Estrutura-se como um ensaio acadêmico, apoiando-se na literatura científica para sugestões na elaboração das estratégias pedagógicas. Nas atividades, foram desenvolvidas adaptações visando as potencialidades de cada tarefa, como o uso das cores e comunicação verbal para atenção, texturas, tamanhos, desuso dos sapatos para percepção sensorial, modificações nos materiais, auxílio com as mãos para hipotonia muscular e, por fim, estímulo à interação coletiva para socialização. A partir da análise feita e das atividades propostas sob a ótica da inclusão, percebe-se que é papel do/a profissional de Educação Física integrar e incluir crianças com deficiência intelectual no âmbito circense, levando em conta seus múltiplos benefícios para o desenvolvimento integral

Mechanical and adsorption properties of greenhouse gases filled carbon nanotubes

We investigate the mechanical and adsorption properties of single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) filled with greenhouse gases through Grand Canonical Monte Carlo (GCMC) and Molecular Dynamics (MD) simulations using a recently developed parameterization for the cross-terms of the Lenard-Jones (LJ) potential. Carbon nanotubes interact strongly with CO$_2$ compared to CH$_4$, resulting in a CO$_2$-rich composition inside the nanotubes, with the proportion of CO$_2$ decreasing as the diameter of the nanotubes increases. Contrarily, the smallest nanotubes showed a more even balance between CO$_2$ and CH$_4$ due to gas solidification. The gas does not affect the mechanical response of the nanotubes under tension, but under compression, it presents a complex relationship with the loading direction, nanotube's diameters, chirality, and to a minor extent, the gas composition. Filled zigzag nanotubes showed to be more stable in the presence of fillers, giving the best mechanical performance compared to the filled armchairs. The study confirms carbon nanotubes as effective means of separating CO$_2$ from CH$_4$, presenting good mechanical stability

Revisiting greenhouse gases adsorption in carbon nanostructures: advances through a combined first-principles and molecular simulation approach

Carbon nanotubes and graphene are promising nanomaterials to improve the performance of current gas separation membrane technologies. From the molecular modeling perspective, an accurate description of the interfacial interactions is mandatory to understand the gas selectivity in these materials. Most of the molecular dynamics simulations studies considered available force fields with the standard Lorentz-Berthelot (LB) mixing rules to describe the interaction among carbon dioxide (CO$_2$), methane (CH$_4$) and carbon structures. We performed a systematic study in which we showed the LB underestimates the fluid/solid interaction energies compared to the density functional theory (DFT) calculation results. To improve the classical description, we propose a new parametrization for the cross-terms of the Lenard-Jones (LJ) potential by fitting DFT forces and energies. The obtained model enhanced fluid/carbon interface description showed excellent transferability between single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) and graphene. To investigate the effect of the new parametrization on the gas structuring within the SWCNTs with varying diameters, we performed Grand Canonical Monte Carlo (GCMC) simulations. We observed considerable differences in the CO$_2$ and CH$_4$ density within SWCNTs compared to those obtained with the standard approach. Our study highlights the importance of going beyond the traditional Lorentz-Berthelot mixing rules in the studies involving solid/fluid interfaces of confined systems