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http://hdl.handle.net/1843/SFSA-9J3TC6| Type: | Dissertação de Mestrado |
| Title: | Problemas diretos e inversos no estudo de estrutura de sistemas líquidos e gasosos |
| Authors: | Cayo Emílio Monteiro Gonçalves |
| First Advisor: | Joao Pedro Braga |
| First Co-advisor: | Emilio Borges |
| First Referee: | Heitor Avelino De Abreu |
| Second Referee: | Bernardo Lages Rodrigues |
| Abstract: | O presente trabalho tem como objetivo principal o estudo de propriedades microscópicas de dois sistemas, clusters de gases nobres e líquidos puros. Em ambos a propriedade em estudo é a estrutura interna, porém em cada caso ela será abordada de maneira diferente. No primeiro será enfatizado o mecanismo de crescimento e a otimização de estruturas para o cluster ArnNO2 (n=1-22), de interesse atmosférico. Para tal será apresentado os fundamentos teóricos para o desenvolvimento do estudo, mais especificamente a Dinâmica Molecular, um método clássico e determinístico de se analisar superfícies de energia potencial para se obter, principalmente, informações sobre a estrutura do sistema. Foi utilizada uma superfície de energia potencial não rígida que permite estudos a respeito da relaxação da estrutura, o que não é levado em conta nos pacotes comerciais. As segundas diferenças sobre as energias de ligação foram calculadas e as estruturas de estabilidade relativa são discutidas. No segundo estudo é abordada a estrutura de líquidos, comumente descrita pela função de distribuição radial, que é uma função que conta a quantidade de átomos radialmente distribuídos em torno de um átomo central. Esta propriedade possui uma relação funcional com a intensidade de espalhamento de raios x ou nêutrons, propriedade esta macroscópica e mensurável. Retirar informações internas ao sistema a partir de medidas experimentais é caracterizado como Problema Inverso. Como as medidas possuem um erro experimental inerente, o problema pode não ter uma ou mais de três condições, continuidade, existência e unicidade. Quando isso ocorre ele é classificado como mal colocado, e requer métodos numéricos especiais para sua resolução e três diferentes foram aplicados para a obtenção da função de distribuição radial do argônio líquido. São eles a Decomposição em Valores Singulares, a Regularização de Tikhonov e a Rede Neural de Hopfield. É feito uma comparação da eficiência dessas metodologias e apresentado uma alternativa para facilitar o estudo de sistemas líquidos complexos, que é usar como informação inicial a função de distribuição radial da fase gasosa. |
| Abstract: | This work has as main objective the study of microscopic properties oftwo systems, clusters of noble gases and pure liquids. In both the property aimed is the internal structure, but in each case it is approached differently. In the first one will be emphasized the mechanism of growth and the structure optimization for the cluster ArnNO2 (n=1-22), of atmospheric interest. To this, the theoretical foundations for the development of the study will be presented, specifically the Molecular Dynamics, a classic and deterministic method of analyzing potential energy surfaces to remove, mainly, information about the system structure. The potential energy surface used was a non-rigid,which allows studies about the relaxation of the structure, that is not taken in account in the commercial programs. The second differences on the binding energies were calculated and the structures of relative stability are discussed. The second study deals with the structure of liquids, usually described by the radial distribution function, that is a function which counts the number of atoms distributed radially around a central atom. This property has a functional relationship with the scattering intensity of x-rays or neutrons, this property macroscopic and measurable. To retrieve internal informations about the system from experimental measures is said to be an Inverse Problem. Due to the fact that measures have inherent experimental error, the problem may not have one or more of three singularities, continuity, existence and unicity. When this occur, the problem is classified as ill posed, and requires especial numerical methods for their solution, and three different ones were applied to obtain the radial distribution function of liquid argon. They are the Singular Value Decomposition, the Tikhonov regularization and the Hopfield Neural Network. A comparison is made of the effectiveness of these methodologies and is presented an easier path to the study of complex liquid systems, which is use as initial information the radial distribution function of the gas phase. |
| Subject: | Físico-química Problemas inversos (Equações diferenciais) Dinamica molecular Redes neurais (Computação) |
| language: | Português |
| Publisher: | Universidade Federal de Minas Gerais |
| Publisher Initials: | UFMG |
| Rights: | Acesso Aberto |
| URI: | http://hdl.handle.net/1843/SFSA-9J3TC6 |
| Issue Date: | 25-Feb-2014 |
| Appears in Collections: | Dissertações de Mestrado |
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