Brasi

Dados do Trabalho de Conclusão
UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC
NANOCIÊNCIAS E MATERIAIS AVANÇADOS (33144010006P9)

UM NOVO POTENCIAL INTERATÔMICO POLARIZÁVEL PARA OS CARBONATOS PARAMETRIZADO VIA CÁLCULOS DE PRIMEIROS PRINCÍPIOS
HEITOR HERMINIO CAPUANI
DISSERTAÇÃO
23/05/2013

A calcita e dolomita são os principais componentes minerais encontrados na crosta sedimentar. Isto é de particular interesse para a indústria de petróleo dado que a maioria dos novos campos de petróleo na camada pré-sal brasileiro é baseado em rochas do tipo carbonato. Como um primeiro passo para melhorar a descrição das interações entre o óleo, a salmoura, e minerais, desenvolvemos novos potenciais interatômicos polarizáveis para sistemas baseados no grupo carbonato (Ca/Mg(CO3)) e para o dióxido de carbono (CO2). Seguimos um procedimento de ajuste utilizando dados de cálculos de primeiros princípios. Nosso potencial incluiu a forma de Morse-Stretch, carga-carga, carga-dipolo e dipolo-dipolo para definir os termos de interação entre os átomos. Os dados ab initio de referência foram obtidos utilizando a Teoria do Funcional da Densidade (DFT) dentro de uma aproximação (PW91) para o termo de energia de trocacorrelação e pseudopotenciais ultrasoft de Vanderbilt. Os potenciais foram ajustados para reproduzir as forças, energias e stresses obtidos de dados ab initio para as diferentes fases de carbonato de cálcio e magnésio e dióxido de carbono. No processo de parametrização, foi aplicado um procedimento de minimização de uma função custo com base nas diferenças entre os valores ab initio e o potencial clássico para as forças, as energias e tensões das configurações de referência. Esta estratégia nos permitiu incluir diretamente as informações para as diferentes fases de carbonatos em um potencial único e para o CO2, tornando este potencial capaz de descrever diferentes fases dos sistemas carbonatos, reproduzindo de forma acurada algumas propriedades estruturais e termodinâmicas, como a densidade de estados vibracionais, as funções de correlação de pares e a dispersão de fonôns para estas estruturas em diferentes condições de pressões e temperaturas.

Carbonato, calcita, dióxido de carbono, dinâmica molecular, potenciais interatômicos, propriedades termodinâmicas.
Calcite and dolomite are the main minerals components for the sedimentary crust. This is of particular interest to oil industry since most of new oil fields in the Brazilian pre-salt layer are carbonate based. As a first step to develop an interatomic potential to describe oil-brine-carbonate minerals interactions, we present a new polarizable potential for carbonate systems (Ca/Mg(CO3)) and carbon dioxide (CO2). Following a procedure to mimic first principles calculation dynamics data. Our potential includes the Morse-Stretch, charge-charge, charge-dipole and dipole-dipole interaction terms. The ab-initio reference data was obtained using the Density Functional Theory (DFT) within the PW91 approximation for the exchange-correlation energy term and ultrasoft Vanderbilt pseudopotentials. The potential is fitted to match ab-initio results for different phases of calcium and magnesium carbonates. For the set of configurations, we have included: the total energy variation with volume for each crystalline phase and configurations obtained through ab-initio molecular dynamics at finite temperature and pressure. In the parametrization process, a minimization procedure was applied to reduce a cost function based on weighted forces, energies and stresses differences between the ab-initio and the interatomic potential over a set of reference configurations. This strategy allows us to describe physical properties for different phases of carbonates in a single potential and also for CO2, which leads to more transferable polarizable potential, capable to describe the different phases and their transitions under pressure and temperature conditions.
Calcite, carbon dioxide, carbonate, molecular dynamics, interatomic potential, thermodynamic properties.
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100
PORTUGUES
UFABC

Contexto
NANOCIÊNCIAS E MATERIAIS AVANÇADOS
SIMULAÇÃO E MODELAGEM
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Banca Examinadora
Orientador:
CAETANO RODRIGUES MIRANDA
O orientador principal compôs a banca do discente?
Sim
Nome Categoria
MAURICE DE KONING Participante Externo
MAURICIO DOMINGUES COUTINHO NETO Participante Externo

Financiadores
Financiador - Programa Fomento Número de Meses
UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC - Pró reitoria de Pós Graduação 1
FUND COORD DE APERFEICOAMENTO DE PESSOAL DE NIVEL SUP - Programa de Demanda Social 5
Advanced Energy Consortium - Bolsa de Estudos 18

Vínculo
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Não
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