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UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC
NANOCIÊNCIAS E MATERIAIS AVANÇADOS (33144010006P9)
Efeitos quânticos nucleares para moléculas de água adsorvidas em superfícies metálicas
JOAO PEDRO COSTA RHEINHEIMER
DISSERTAÇÃO
27/09/2024

A interface água-metal está presente em diversos sistemas relacionados à catálise, eletroquímica e produção de hidrogênio verde. Nestes processos, a reação de dissociação da água possui um papel importante, tornando fundamental uma descrição atomística para a melhor compreensão dos fenômenos. Entretanto, realizar tal descrição não é uma tarefa simples devido à natureza quântica do sistema, tanto da parte eletrônica quanto da nuclear, esta última devido à pequena massa dos átomos de hidrogênio. Do ponto de vista de simulação computacional, existem diversos métodos que podem ser utilizados para descrever um sistema como este, cada um com um grau de acurácia diferente e levando em conta diferentes aspectos do sistema, como por exemplo os efeitos quânticos nucleares. Desta forma, neste trabalho analisamos a interação e a reação de dissociação de um monômero de água adsorvido em uma superfície de Ouro (111), utilizando diferentes técnicas de simulação computacional atomística. Caracterizamos o sistema via Teoria do Funcional da Densidade (DFT) e a barreira de dissociação foi obtida via o método de Nudged Elastic Band (NEB). Além disso, o método chamado Transition Tube Sampling (TTS) foi implementado para realizar a amostragem de configurações utilizadas para treinar um campo de força gerado por redes neurais (NNP).

DFT;interface água-metal;efeitos quânticos nucleares
The water-metal interface is present in various systems related to catalysis, electrochemistry and green hydrogen production. In these processes, the water dissociation reaction plays an important role, making an atomistic description essential for a better understanding of the phenomena. However, such a description is not a simple task due to the quantum nature of the system, both electronic and nuclear, the latter due to the small mass of the hydrogen atoms. From computer simulation point of view, there are several methods that can be used to describe a system like this, each with a different degree of accuracy and taking into account different aspects of the system, such as nuclear quantum effects. Therefore, in this work we analyze the interaction and dissociation reaction of a water monomer adsorbed on a Gold (111) surface, using different atomistic computer simulation techniques. We characterized the system using Density Functional Theory (DFT) and the dissociation barrier was obtained using the Nudge Elastic Band (NEB) method. In Furthermore, the Transition Tube Sampling (TTS) method was implemented to sample configurations that will be used to train a force field generated by neural networks (NNP).
DFT;water-metal interface;nuclear quantum effects
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PORTUGUES
UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC
O trabalho possui divulgação autorizada
NMA - JOÃO PEDRO COSTA RHEINHEIMER.pdf

Contexto

NANOCIÊNCIAS E MATERIAIS AVANÇADOS
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Banca Examinadora

THIAGO BRANQUINHO DE QUEIROZ
DOCENTE - PERMANENTE
Sim
Nome Categoria
THIAGO BRANQUINHO DE QUEIROZ Docente - PERMANENTE
PEDRO ALVES DA SILVA AUTRETO Docente - PERMANENTE
PAULA HOMEM DE MELLO Participante Externo

Financiadores

Financiador - Programa Fomento Número de Meses
FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULO - Bolsa de Mestrado 24

Vínculo

CLT
Empresa Privada
Ensino e Pesquisa
Sim
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