Com o auxílio das ferramentas computacionais do Supercomputador Santos Dumont, localizado no Laboratório Nacional de Computação Científica – LNCC, uma equipe de pesquisadores do Centro de Inovação em Novas Energias (CINE) avaliou 72 TMDs e identificou três que reúnem todas as condições necessárias para uso em células solares de alto desempenho.
Totalmente realizado por meio de simulações computacionais, o estudo demandou menos tempo e recursos do que se tivesse sido feito experimentalmente, mediante síntese e caracterização dos materiais, explica a equipe do CINE, um Centro de Pesquisa em Engenharia (CPE) constituído pela FAPESP e pela Shell na Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), Universidade de São Paulo (USP) e no Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (Ipen).
Os pesquisadores se concentraram em um grupo de TMDs ainda pouco estudado e buscaram predizer se cada um dos materiais – e as combinações entre os mais promissores – apresentavam as características necessárias para a sua aplicação em células solares: estabilidade, comportamento semicondutor, boa absorção da luz solar e boa eficiência na conversão da luz em eletricidade.
Para descrever adequadamente esse conjunto de características de TMDs bidimensionais, os cientistas tiveram que desenvolver uma estrutura metodológica que combina três ferramentas computacionais. Além de ser robusta, confiável e fácil de usar, a metodologia envolve custos computacionais relativamente baixos e poderá ser utilizada em estudos posteriores. O artigo “Excitonic Effects on Two-Dimensional Transition-metal Dichalcogenide Monolayers: The Impact on the Solar Cell Efficiency“, de Alexandre Cavalheiro Dias, Helena de Souza Bragança Rocha, João Paulo A. de Mendonça e Juarez L. F. Da Silva, pode ser lido neste link.
O Santos Dumont é o maior computador da América Latina dedicado à pesquisa, com capacidade de processar 5,1 quatrilhões de operações matemáticas por segundo. Atualmente conta com 205 projetos em andamento em diversas áreas do conhecimento.
Fonte: Agência FAPESP
Estudo com o auxílio do Supercomputador Santos Dumont que permite descrever a evolução de nanocristais de prata é publicado em revista científica
Em destaque na 1ª edição de Abril de 2021 do The Journal of Physical Chemistry C, o trabalho entitulado “How Crystallization Affects the Oriented Attachment of Silver Nanocrystals” empregou a simulação computacional para estudar a interação entre modelos de nanocristais de prata similares aos que já são observados experimentalmente. Nesses experimentos em laboratório, um sal que contém prata é dissolvido em solução aquosa e misturado a um polímero líquido. Em seguida, deixa-se a mistura descansar numa temperatura fixa.
Com o passar do tempo surgem pequenos particulados que podem ser filtrados e separados do líquido. A análise destes particulados permite descobrir que são feitos de prata pura, oriunda do sal usado como reagente. Realizam-se então variações deste processo, permitindo a descoberta de alterações na geometria do particulado em função de parâmetros termodinâmicos presentes durante o processo de reação, possibilitando produtos nanoscópicos.
Nesse processo, notou-se que alguns dos nanomateriais encontrados em laboratório apresentam uma organização cristalina atípica, inexistente em materiais convencionais. Nesta organização, defeitos periódicos e padronizados separam domínios cristalinos, fato que pode ser aproveitado para a construção de dispositivos e sensores.
Para contribuir com o entendimento desses processos, os professores Giovani M. Faccin(UFGD), Zenner S. Pereira (UFERSA) e Edison Z. da Silva(UNICAMP) realizaram simulações com o auxílio do SDumont. Tais simulações produziram eventos suficientes para a observação detalhada da formação da interface entre nanocristais de prata. Com isso, foi possível descrever a evolução das mesmas até a formação dos defeitos cristalinos observados nas experiências de laboratório. Essas informações podem ser exploradas para desenvolver novas estratégias destinadas a desencadear processos de cristalização específicos que ocorrem durante o crescimento mesocristal, permitindo assim o controle sobre as características do material final sintetizado.
A compilação deste trabalho está disponível neste link.
Fonte: Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovações
