Propriedades mecânicas dos naphthylenes
| Ano de defesa: | 2023 |
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| Autor(a) principal: | |
| Orientador(a): | |
| Banca de defesa: | |
| Tipo de documento: | Dissertação |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
| Idioma: | por |
| Instituição de defesa: |
Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Brasil UFRN PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM FÍSICA |
| Programa de Pós-Graduação: |
Não Informado pela instituição
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| Departamento: |
Não Informado pela instituição
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| País: |
Não Informado pela instituição
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| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/55610 |
Resumo: | Since its discovery and synthesis in 2004, graphene has been gaining increasing attention in the scientific community due to its broad applicability in various technological fields. Over the years, new carbon-based two-dimensional materials have been discovered, and one of the most recent ones, discovered in 2019, is the Naphthylene. This material consists of a family of three structures known as alpha, beta, and gamma. In this study, we investigate the mechanical properties of these materials through uniaxial deformation using two distinct methods: (i) classical molecular dynamics (MD) employing the LAMMPS (Large-scale Atomic Molecular Massively Parallel Simulator) program in conjunction with the Tersoff three-body interatomic potential; and (ii) quantum simulations based on density functional theory (DFT) using the SIESTA code. We compare the results obtained from both methods and analyze how vacancy defects in different carbons affect the mechanical properties of naphthylenes. We found that the results obtained with MD for naphthylene-α show good agreement with the quantum method. The naphthylene-β structure exhibited the highest elastic constant and the least susceptibility to failure, comparable to graphene. Naphthylene-γ was found to be the least resistant to fractures. None of the studied materials are isotropic; they exhibit different elastic constants and distinct non-uniform stress distributions when deformed in different directions. |
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Propriedades mecânicas dos naphthylenesCarbonoVacânciaNaphthylenesPropriedades mecânicasTeoria funcional da densidadeDinâmica molecularCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICASince its discovery and synthesis in 2004, graphene has been gaining increasing attention in the scientific community due to its broad applicability in various technological fields. Over the years, new carbon-based two-dimensional materials have been discovered, and one of the most recent ones, discovered in 2019, is the Naphthylene. This material consists of a family of three structures known as alpha, beta, and gamma. In this study, we investigate the mechanical properties of these materials through uniaxial deformation using two distinct methods: (i) classical molecular dynamics (MD) employing the LAMMPS (Large-scale Atomic Molecular Massively Parallel Simulator) program in conjunction with the Tersoff three-body interatomic potential; and (ii) quantum simulations based on density functional theory (DFT) using the SIESTA code. We compare the results obtained from both methods and analyze how vacancy defects in different carbons affect the mechanical properties of naphthylenes. We found that the results obtained with MD for naphthylene-α show good agreement with the quantum method. The naphthylene-β structure exhibited the highest elastic constant and the least susceptibility to failure, comparable to graphene. Naphthylene-γ was found to be the least resistant to fractures. None of the studied materials are isotropic; they exhibit different elastic constants and distinct non-uniform stress distributions when deformed in different directions.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESDesde a sua descoberta e síntese em 2004, o grafeno tem despertado um crescente interesse na comunidade científica devido à sua ampla aplicabilidade em diversos ramos tecnológicos. Ao longo dos anos, novos materiais bidimensionais baseados em carbono têm sido descobertos, e um dos mais recentes, descoberto em 2019, é o Naphthylene. Esse composto consiste em uma família de três estruturas denominadas alfa, beta e gama. Neste estudo, investigamos as propriedades mecânicas destes materiais por meio de deformação uniaxial, usando dois métodos distintos: (i) dinâmica molecular clássica (DM), utilizando o código computacional LAMMPS (Large-scale Atomic Molecular Massively Parallel Simulator) em conjunto com o potencial interatômico de três corpos tersoff; e (ii) simulações quânticas baseadas na teoria funcional da densidade (DFT), utilizando o código SIESTA. Comparamos os resultados obtidos pelos dois métodos e analisamos como defeitos de vacância em diferentes carbonos afetam as propriedades mecânicas dos naphthylenes. Encontramos que os resultados obtidos em DM com o naphthylene-α apresentam uma boa concordância com método quântico. A estrutura naphthylene-β mostrou ter a maior constante elástica e ser o menos propenso a falhas, comparável com o grafeno. Naphthylene-γ mostrou ser o menos resistente a fraturas. Nenhum dos materiais estudados são isotrópicos, eles apresentam diferentes constantes elástica e distribuições de tensão distintas e não uniformes quando deformadas em diferentes direções.Universidade Federal do Rio Grande do NorteBrasilUFRNPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM FÍSICAMachado, Leonardo Dantashttp://lattes.cnpq.br/0526709709531367https://orcid.org/0000-0003-1221-4228http://lattes.cnpq.br/9253069541351708Bezerra, Claudionor Gomeshttps://orcid.org/0000-0001-9660-2142http://lattes.cnpq.br/5085046065890176Azevedo, Sérgio André FontesFulco, Umberto LainoDantas, Dênis Giovanni de Medeiros2023-12-05T19:59:45Z2023-12-05T19:59:45Z2023-08-24info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfDANTAS, Dênis Giovanni de Medeiros. Propriedades mecânicas dos naphthylenes. Orientador: Dr. Leonardo Dantas Machado. 2023. 75f. Dissertação (Mestrado em Física) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2023.https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/55610info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFRNinstname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)instacron:UFRN2023-12-05T20:00:17Zoai:repositorio.ufrn.br:123456789/55610Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.ufrn.br/oai/repositorio@bczm.ufrn.bropendoar:2023-12-05T20:00:17Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)false |
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