Simulação Computacional da Dinâmica de Formação de Nanofios e Cadeias Lineares em Cobre e Ligas de Cobre-Ouro

Relatamos neste trabalho o estudo teórico da dinâmica de formação de nanofios metálicos bem como o estudo de suas características estruturais para estruturas formadas inicialmente por arranjos cúbicos de face centrada (FCC). A metodologia aplicada baseia-se na técnica de dinâmica molecular “tight-binding” que faz uso de um pequeno conjunto de parâmetros ajustáveis e que utiliza aproximação de segundo momento.Utilizamos a expressão que fornece a energia de coesão em um metal de transição ou em ligas metálicas cujos parâmetros são obtidos por meio de dados experimentais. Um algoritmo que utiliza métodos clássicos foi desenvolvido no propósito de simular a formação de nanofios e cadeias lineares de átomos em estruturas metálicas. Realizamos simulações de dinâmica molecular em estruturas de cobre (Cu) sem a presença de impurezas, com ligas metálicas constituídas de ouro e cobre (Au-Cu), e também com ligas de Cu3Au. Controlando dados de entrada do programa como: concentrações de impurezas (ouro ou cobre) na liga, orientação cristalográfica do tipo [111] ou [110], sementes para distribuição de velocidades iniciais e de impurezas, temperaturas inicial e final da rampa de aquecimento e outros, observamos durante a simulação a ocorrência de um número maior ou menor de átomos na cadeia linear do nanofio, formando, então, diferentes configurações. Outro aspecto relevante na formação de nanofios é o formato da configuração inicial do sistema; dependendo de suas dimensões, comprimento, largura e espessura, pode ocorrer durante a evolução do sistema a formação de um nanofio apenas ou, então, a formação de múltiplos fios que dão origem a várias cavidades no interior da estrutura.