Lucy Vitória Credidio Assali.

Este projeto visa desenvolver ferramentas teóricas e realizar simulações de materiais funcionais avançados para energia e spintrônica. Esta proposta pode ser dividida em subprojetos que envolvem: (i) caracterizar e projetar materiais funcionais relevantes para a próxima geração de tecnologias de baterias de metal-lítio de estado sólido, focalizando na interface eletroquímica; (ii) contribuir para o desenho racional de novos materiais magneticos com potencial aplicac'ao em spintronica e magnônica, através do estudo das propriedades eletrônicas, estruturais e magnéticas de sistemas complexos, como skyrmions, além do (iii) estudo de Perovskitas com propriedades multiferróicas, aplicações em eletrônica molecular e materiais para energia, os quais podem incidir em novas fontes de energia limpa, maior capacidade de armazenamento e processamento de dados, e com baixos consumos de energia. Neste âmbito, materiais fotovoltaicos ou fotoelectroquimicos se apresentam como bastante promissores para tecnologias de um "futuro verde" sendo que o controle das instabilidades de rede em estruturas por camadas derivadas de Perovskitas oferece uma solução inspiradora em direção a materiais eficientes para a utilização de energia solar. Utilizaremos ferramentas teóricas de pesquisa em áreas interdisciplinares através de aplicações de Mecânica Quântica nas áreas de Física/Química e Física/Engenharia de Materiais. Todas as investigações serão realizadas usando métodos ab initio baseados na teoria funcional de densidade, combinados com a teoria da multi-configuração e cálculos avançados de espectroscopia, no caso de baterias, ou com simulação dinâmica de spin para os estudos de energia verde em novos materiais magnéticos. (AU)

Acordos de Cooperação / FCT - Fundação para a Ciência e Tecnologia de Portugal / FCT - Projeto de Pesquisa - Regular / Chamada de Propostas (2018) Resumo: À temperatura (T) ambiente os compostos com acoplamento magneto-elétrico (ME) substancial são muito raros e estruturas artificiais de alta qualidade baseadas em filmes finos são difíceis e dispendiosas de produzir. Perovskites naturalmente estruturadas por camadas (PNEC) oferecem um caminho mais barato para obter materiais com um elevado acoplamento ME à T ambiente. Estas redes apresentam adicionalmente diversas funcionalidades, como expansão térmica negativa, e uma elevada área de aplicabilidade a qual inclui a área de energia sustentável e saúde. O projeto tem como definidas 2 metodologias complementares: 1) Usando as imensas potencialidades ainda não totalmente exploradas das PNEC, este visa o desenvolvimento de novos materiais maximizando a resposta ME à Temperatura ambiente. Manipularemos a acentricidade das PNEC explorando as rotações de octaedros de oxigénio e o ordenamento de catiões. O estudo focar-se-á na incorporação de diferentes catiões nas fases Ruddlesden-Popper como a de Ca3(Mn,Ti)2O7 e nas Perovskites Duplas do tipo AABMnO6. No caso de filmes finos focar-se-á na aplicação de tensão como forma de ajuste dos parâmetros de rede das diferentes fases cristalinas e das próprias interações elétricas e magnéticas. 2) Usando um conjunto de técnicas complementares incluindo de sonda local, propomos estudos elucidativos sobre o acoplamento entre os graus de liberdade de spin, carga e orbita, assim como o seu acoplamento com modos de instabilidade da rede. Ao sondar localmente as estruturas e determinando a origem microscópica por detrás do aparecimento espontâneo de ordem ferroelétrica estabeleceremos novas estratégias e paradigmas para o desenvolvimento de novos materiais multifuncionais. Este estudo será apoiado por simulações DFT.

Projeto: Entendimento e desenho de novos materiais Entendimento e desenho de novos materiais multifuncionais (Understand and design new multifunctional materials)

Aprovado pelo Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico-CNPq. Apoio a Projetos de Pesquisa / MCTI/CNPQ/Universal 14/2014.

O estudo das propriedades de materiais submetidos a altas pressões permitiu desenvolvimentos em diversas áreas do conhecimento como, por exemplo, na metalurgia, construção civil e astrofísica. Especificamente na área de geofísica, experimentos a altas pressões tentam reproduzir as condições termodinâmicas em que os minerais estão expostos no subsolo terrestre, e até mesmo aquelas em outros planetas. Na última década, as pesquisas vem sendo focadas na fenomenologia do manto terrestre inferior, que compreende profundidades entre 670 e 2700 Km, correspondendo a pressões aproximadamente entre 25 e 130 GPa. Particularmente, tem sido dada grande atenção à região limite entre o manto inferior e o caroço da Terra, onde algumas anomalias estruturais foram identificadas, a partir de dados sísmicos. O conhecimento das propriedades físicas do manto é fundamental para a determinação de diversas propriedades da Terra, relacionadas, por exemplo, com a sua composição química, geodinâmica e evolução das placas tectônicas. Tais informações do subsolo terrestre poderiam eventualmente auxiliar a prever a ocorrência ou a iminência de eventos sísmicos ou erupções vulcânicas, o que teria importante impacto na sociedade. A maior parte do conhecimento sobre o manto terrestre é obtido somente de forma indireta, usando os dados da propagação de ondas sísmicas, originárias de terremotos, que passam através do manto. Essas medidas levam ao conhecimento das propriedades elásticas do manto e de sua densidade, mas um dos grandes desafios é se conhecer com precisão a composição química do manto. Para se construir modelos composicionais do manto é necessário associar as propriedades elásticas do manto com aquelas de materiais conhecidos e estudados em laboratório em condições termodinâmicas equivalentes às do manto terrestre, ou seja, a altas temperaturas e pressões. Neste contexto, modelos teóricos, baseados em simulações atomísticas, são ferramentas importantes para o estudo desses materiais. É aceito na literatura que o manto terrestre é primordialmente composto por minerais do tipo óxidos, óxido de magnésio (MgO) e ferrosilicato de perovskita (MgSiO3), com uma concentração de ferro, ainda não totalmente bem determinada. Importantes questões em relação à incorporação de ferro nesses minerais permanecem em aberto. Entender como o ferro interage nesses minerais é fundamental para o desenvolvimento de modelos composicionais mais confiáveis do manto terrestre. Há diversos outros elementos químicos presentes no manto inferior, como cálcio e alumínio. Entretanto, um ponto de grande interesse nos últimos anos é com relação à concentração de carbono nessas grandes profundidades. O objetivo deste projeto será desenvolver simulações computacionais baseadas em modelos de primeiros princípios para investigar as propriedades de minerais e suas ligas no manto terrestre..

Desenvolver pesquisas em temas referentes a nanomateriais e nanossistemas por meio de uma forte colaboração interdisciplinar e multidisciplinar, principalmente no campo da física, da química e da engenharia. Através dessa articulação vai-se integrar as competências dos grupos de pesquisa por meio do núcleo de pesquisas (NAP-NN), possibilitando uma maior abrangência e impacto das pesquisa individuais.

O estudo das propriedades de materiais a altas pressões permitiu, nas últimas décadas, desenvolvimentos em diversas áreas do conhecimento, por exemplo na metalurgia, construção civil e astrofísica. Especificamente na área de geofísica, experimentos a altas pressões tentam reproduzir as condições termodinâmicas que os minerais estão expostos no subsolo terrestre. Nos últimos anos, um dos temas mais explorados em geofísica está relacionado com a fenomenologia do manto terrestre inferior, que compreende profundidades entre 670 e 2700 Km, onde as pressões variam entre 20 e 130 GPa. O conhecimento das propriedades físicas do manto é fundamental para a determinação de diversas propriedades importantes da Terra, relacionadas por exemplo com a composição química e termodinâmica da Terra, geodinâmica e evolução das placas tectônicas. Grande parte das informações conhecidas sobre o manto terrestre é obtida de forma indireta, usando os dados da propagação de ondas sísmicas (de terremotos) que atravessam o manto. Essas medidas levam ao conhecimento das propriedades elásticas do manto e de sua densidade, mas o grande desafio é extrapolar essas informações, de tal forma a se identificar a composição química do manto. Para se construir modelos composicionais do manto é necessário associar as propriedades elásticas do manto com aquelas de materiais conhecidos e estudados em laboratório em condições termodinâmicas equivalentes às aquelas do manto terrestre, ou seja a altas temperaturas e pressões. Neste contexto, modelos teóricos, baseados em simulações atomísticas, são bastante importantes para o estudo desses materiais. O manto terrestre é primordialmente composto por minerais do tipo óxidos (MgO e MgSiO_3), com uma concentração de ferro, ainda não totalmente bem determinada. Entretanto, importantes questões em relação à incorporação de ferro nesses minerais permanecem em aberto. Entender como o ferro interage nesses minerais é fundamental para o desenvolvimento de modelos composi

A compreensão da fenomenologia de materiais a altas pressões permitiu, nas últimas décadas, desenvolvimentos em diversas áreas do conhecimento. Experimentos a altas pressões tentam reproduzir as condições termodinâmicas que os minerais estão expostos no subsolo terrestre. Nos últimos anos, um dos temas mais explorados em geofísica está relacionado com a fenomenologia do manto terrestre inferior. O conhecimento das propriedades do manto é fundamental para a determinação de diversas propriedades da Terra, relacionadas por exemplo com a composição química e termodinâmica da Terra, geodinâmica e evolução das placas tectônicas. A maior parte da informação conhecida sobre o manto terrestre é obtida de forma indireta, usando os dados da propagação de ondas sísmicas (de terremotos) que passam através do manto. Essas medidas levam ao conhecimento das propriedades elásticas do manto e de sua densidade, mas o grande desafio é se conhecer com precisão a composição química do manto. Para se construir modelos composicionais do manto é necessário associar as propriedades elásticas do manto com aquelas de materiais conhecidos e estudados em laboratório em condições termodinâmicas equivalentes às aquelas do manto terrestre, ou seja a altas temperaturas e pressões. Neste contexto, modelos teóricos, baseados em simulações atomísticas, são importantes para o estudo desses materiais. O manto terrestre é primordialmente composto por minerais do tipo óxidos (MgO e MgSiO3), com uma concentração de ferro, ainda não totalmente bem determinada. Importantes questões em relação à incorporação de ferro nesses minerais permanecem em aberto. Entender como o ferro interage nesses minerais é fundamental para o desenvolvimento de modelos composicionais mais confiáveis do manto terrestre. O objetivo deste projeto será desenvolver simulações computacionais, baseadas em modelos de primeiros princípios, para investigar as propriedades do ferro em minerais do manto terrestre..
Situação: Em andamento; Nat

O objetivo deste projeto é desenvolver um estudo teórico sistemático das propriedades estruturais (estabilidade configuracional e dureza, por exemplo), eletrônicas (estrutura de bandas) e óticas (transições) de diamondoids, considerando a estabilidade dessas propriedades para diamondoids grandes. Para isso, calcularemos as geometrias de equilíbrio , ou seja, a dependência do tamanho da ligação e os ângulos de ligação com o tamanho do sistema, e as densidades de estado. Nosso objetivo será identificar as propriedades desses nanoelementos no contexto das potenciais aplicações em nanotecnologia.

Este projeto de pesquisa pretende contribuir na área de materiais e processos de fabricação em Microeletrônica para aplicações no desenvolvimento de dispositivos semicondutores, sensores a estado sólido e microssistemas integrados. A contribuição em materiais está centralizada nas aplicações da tecnologia para obter silício poroso correlacionando suas propriedades opto-eletrônicas com o elenco de parâmetros controlados durante o processo de sua formação e a perspectiva de contribuição à óptica integrada e ao desenvolvimento de sensores. Em microssistemas atuar-se-á no em duas fronteiras; na instrumentação de um desenvolvimento de sistemas "embedded" e nos dispositivos onde se pretende contribuir ao desenvolvimento de sensores de aromas, microestruturas e nanoestruturas para aplicações biomédicas.

Este projeto teve por objetivo criar um nucleo de estudos teoricos de materiais semicondutores no Departamento de Engenharia de Sistemas Eletronicos da Escola Politecnica da Universidade de Sao Paulo (EPUSP). Utilizando o estado-da-arte em simulacoes computacionais, seja atraves de metodos de primeiros principios ou potenciais empiricos, investigamos as propriedades eletronicas e estruturais de materiais semicondutores (nas fases cristalina, poli-cristalina ou amorfa) que sao geralmente utilizados na fabricacao de dispositivos opto-eletronicos. Investigamos as propriedades microscopicas relacionadas com o ordenamento quimico, transicoes oticas e defeitos (pontuais e extensos) em diversos materiais semicondutores, como o siicio amorfo hidrogenado, o nitreto de silicio amorfo, o carbeto de silicio e o nitreto de boro cristalinos.

Métodos e Algoritmos de Escala-Múltipla para Materiais

Neste trabalho pretendemos efetuar importantes estudos teóricos sobre propriedades físicas de materiais semicondutores perfeitos e com defeitos, usando o modelo de super-célula e o método de cálculo de faixas FP-LAPW (Full Potential Linearized Augmented Plane Wave). Estamos interessados em descrever teoricamente propriedades eletrônicas, estruturais e óticas de impurezas relacionadas com metais de
transição 3d e Er em Si, defeitos relacionados a metais de transição 3d em 3C-SiC e GaAs, assim como estudar cristais semicondutores cujos átomos constituintes apresentam valores de Z (número atômico) grandes, tais como HgI$_2$ e HgBr$_2$, entendendo suas propriedades mecânicas e suas relações com defeitos intersticiais e vacâncias.