Análise do desempenho computacional da implementação de carga implícita no potencial ReaxFF
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Data
2021Autor
Orientador
Co-orientador
Nível acadêmico
Graduação
Resumo
Com crescente uso nas mais diversas áreas do conhecimento, simulações de dinâmica molecular são ferramentas essenciais para análise de fenômenos físico-químicos complexos ou de difícil reprodução experimental. No cerne dessas simulações estão os potenciais interatômicos, cuja função é descrever as interações intra- e intermoleculares entre os átomos do sistema. A escolha adequada do potencial interatômico é essencial para qualquer problema de simulação molecular, e apresenta um dilema entre a f ...
Com crescente uso nas mais diversas áreas do conhecimento, simulações de dinâmica molecular são ferramentas essenciais para análise de fenômenos físico-químicos complexos ou de difícil reprodução experimental. No cerne dessas simulações estão os potenciais interatômicos, cuja função é descrever as interações intra- e intermoleculares entre os átomos do sistema. A escolha adequada do potencial interatômico é essencial para qualquer problema de simulação molecular, e apresenta um dilema entre a fidedignidade dos dados gerados e o custo computacional exigido. Tendo em vista este problema, se propôs analisar o desempenho computacional dos potenciais ReaxFF puro e ReaxFF de carga implícita. A implementação de carga implícita foi criada por Kański et al., (2018) com o intuito de diminuir o custo da etapa mais computacionalmente dispendiosa do potencial ReaxFF, apresentado uma performance de 2 a 5 vezes maior na aplicação estudada por eles. Assim, buscou-se verificar a coerência de resultados e o ganho computacional do potencial de carga implícita em relação ao ReaxFF puro em outros dois processos: o ensaio de tração de nanofilamentos de carbono e o processo da grafitização de carbono amorfo. O ensaio de tração de nanofilamentos de carbono foi escolhido para avaliar como este potencial descreve as propriedades mecânicas dos nanofilamentos; nessas simulações ele apresentou desvios do comportamento esperado, mas com uma performance computacional de até 2,4 vezes maior em relação ao potencial puro. A dinâmica de grafitização de carbono amorfo foi escolhida por ser uma implementação simples, porém computacionalmente pesada, e por manifestar uma alta ocorrência de reações químicas; nela o potencial de carga implícita apresentou um ganho computacional de 1,8. Os resultados mostram ganho significativo de eficiência com uso desta nova formulação, motivando o desenvolvimento de novas parametrizações desse potencial para diferentes sistemas de interesse prático. ...
Instituição
Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Escola de Engenharia. Curso de Engenharia Química.
Coleções
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TCC Engenharias (5789)
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