Aplicando tensão mecânica em simulações de dinâmica molecular - Gomes Filho, Márcio Sampaio. (UFRJ, 2016)
[PT] O comportamento mecânico de um material reflete a sua resposta (deformação) quando o mesmo é submetido a diferentes tipos de tensões mecânicas. No contexto da nanotecnologia, onde a caracterização de materiais e estruturas acontece na escala de átomos e moléculas, o controle/aplicação das tensões mecânicas é de fundamental importância. Por exemplo, a aplicação de tensões mecânicas pode induzir transições de fase estruturais em nanopartículas e controlar a morfologia e estrutura de materiais nanoestruturados. Portanto. o estudo de tais sistemas através do método de Dinâmica Molecular (DM) requer a introdução de métodos para o controle das tensões. O objetivo principal do presente trabalho consiste em implementar e validar um código computacional utilizando a linguagem de programação C para simular o método proposto por Parrinello e Rahman (PR) em 1981 para o controle das tensões em DM. Neste caso, o volume e a forma da caixa de simulação são considerados como graus de liberdade adicionais cuja evolução é promovida pela diferença entre as tensões internas microscópicas e as tensões externas aplicadas. O programa de DM desenvolvido neste trabalho resolve o conjunto de equações diferenciais ordinárias presentes no modelo de DM do PR pelo método de Runge Kutta de quarta ordem. O número de átomos em cada caixa de simulação é considerado fixo e o controle da temperatura é feito utilizando o termostato de Andersen. A validação do código foi feita através do estudo do comportamento de um nanocristal de níquel quando submetido a diferentes tipos de tensões mecânicas.[EN] The mechanical behavior of a material reflects its deformation response associated with mechanical stresses. In the context of nanotechnology, where the characterization of materials and structures occurs at the scale of atoms and molecules, the control/application of mechanical stresses is of fundamental importance. For example, the application of mechanical stresses can induce structural phase transitions in nanoparticles as well as control the morphology and structure of nanostructured materials. Therefore, the study of these systems through Molecular Dynamics (MD) requires the introduction of methods for controlling mechanical stresses. The main objective of this work is to implement and validate a computer code using the programming language C to simulate the method proposed by Parrinello and Rahman (PR) in 1981 for controlling mechanical stresses in MD. In this case, the volume and shape of the simulation box are considered as additional degrees of freedom whose evolution is promoted by the difference between the microscopic internal stresses and the applied external stresses. The MD program developed in this paper solves the resulting set of ordinary differential equations by the Runge Kutta method of fourth order. The number of atoms in each simulation box is considered fixed and the temperature control is made by using Andersen thermostat. The code was validated through the study of the behavior of a nickel nanocrystal when subjected to different kinds of mechanical stresses.