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Análise topológica de redes de ligações de hidrogênio emum sistema modelo

by Batista da, Juliana Angeiras

Abstract (Summary)
Uma análise das propriedades topológicas locais e globais das redes de ligações de hidrogênio entre as moléculas de água, geradas a partir de simulações em condições próximas da supercrítica com o método de Monte Carlo (MC-NPT), utilizando o modelo de cinco sítios (TIP5P) para descrever asinterações intermoleculares, indica o aparecimento de padrões típicos de pequenos-mundos (smallword), isto é, alto grau de agrupamento e pequenos tamanhos de ilhas. Em condições normais de temperatura e pressão, estas redes não apresentam tais padrões, pois se observa um alto grau deagregação e a percolação do sistema (Ref. 1). Neste trabalho, realizamos simulações computacionais MC-NPT nas condições normais (298 K e 1 atm) para a água, onde introduzimos no potencial de interação eletrostática um fator de amortecimento que modifica as cargas dos sítios de hidrogênios e de pares isolados, permitindo assim, de forma controlada, reduzir a formação das ligações de hidrogênio.Nossos resultados para o coeficiente de agrupamento (C), a conectividade média ( k ) e a distância química (L), em função do fator de amortecimento amp;#955; (0,7 amp;#8804; amp;#955; amp;#8804; 1), indicam que o sistema exibe uma transição de fase topológica em amp;#955;c= 0,75, separando as regiões de pequenos e grandes valores de C e k , para amp;#955; lt; amp;#955;c e amp;#955; gt; amp;#955;c, respectivamente. Nossa análise de estatística de ilhas mostra que na região amp;#955; gt; amp;#955;c tem-se a formação de um agregado com cerca de 99% dos componentes, enquanto que para amp;#955; lt; amp;#955;c ocorre um grande número de monômeros, dímeros e trímeros e não há mais a percolação do sistema. O comportamento do coeficiente de agrupamento e da distância química em função do parâmetro amp;#955;, exibe semelhança com o resultado obtido por Watts e Strogatz (Ref. 2), no qual caracterizam uma região depequenos mundos. A razão C/Crand, onde Crand é o coeficiente de agrupamento de redes aleatórias com omesmo número de nós (N), é independente do valor de amp;#955;, e varia linearmente com N com coeficiente angular dado pela razão C / k = 1/6. O grau de distribuição de ligações para estas redes mostra que, para a região amp;#955; gt; amp;#955;c, a distribuição é muito similar a uma distribuição de Poisson, mostrando que a rede se comporta como uma rede aleatória, mas para valores de amp;#955; lt; amp;#955;c, a distribuição passa a ser assimétrica e bastante diferente da distribuição de Poisson. Cálculos das propriedades termodinâmicas, como densidade, entalpia, e entalpia de vaporização, também são indicativos da ocorrência de uma transição de fase topológica em amp;#955;c= 0,75
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Bibliographical Information:

Advisor:Francisco George Brady Moreira

School:Universidade Federal de Pernambuco

School Location:Brazil

Source Type:Master's Thesis

Keywords:Mecânica estatística, redes complexas, transição de fase, método Monte Carlo

ISBN:

Date of Publication:08/10/2006

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