Adsorção sequencial unidimensional: Modelos para automontagem de moléculas

• Autor(a) principal: Melo, Alexandre Martins
• Data de Publicação: 2005
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-23072014-173859/
• topic: Computer simulation; Filmes finos; Métodos estatísticos; Simulação computacional; Statistical methods; Thin films

Neste trabalho estudamos deposição de partículas em redes unidimensionais, com uma abordagem estatística a partir de modelos como absorção sequencial aleatória (RSA) e cooperativa (CSA). O objetivo é a simulação de formação de monocamadas oligoméricas automontadas em substratos, que se justifica devido aos recentes avanços, por um lado, na área experimental, na formação de SAMs (self-assembled monolayers) e produção de nanoestruturas e, por um lado, na área teórica, no desenvolvimento de diversos modelos estocásticos para processos de adsorção sequencial. Introduzimos o modelo clássico de adsorção sequencial aleatória, a nomenclatura utilizada, e estudamos algumas de suas características. Analisamos a fração da rede que permanece vazia após ser atingida a saturação, para oligômeros formados por um número K de unidades. Em seguida, estudamos a cinética de um processo RSA, primeiro para o caso de monômeros, depois para dímeros, e então para oligômeros maiores. A estrutura da camada para o caso de dímeros é examinada a partir da distribuição de tamanhos de grãos (número de K-meros adjacentes), e da função de correlação. Os dados obtidos nas nossas simulações de Monte Carlo são comparados com resultados de modelos estocásticos existentes na literatura. A partir desse ponto, estudamos variações do processo de RSA simples. Adicionamos outro oligômero ao fluxo, chegando à adsorção sequencial de misturas. Estudamos a maneira como a fração de cada um dos oligômeros no fluxo de moléculas influi tanto na dinâmica do preenchimento da camada, como na taxa de saturação da rede. Em seguida analisamos a influência do oligômero adicional na estrutura da monocamada automontada obtida. Como antes, sempre que possível os dados obtidos são comparados com resultados da literatura. Introduzimos processos de relaxamento, chegando a adsorção-difusão, adsorção-evaporação e adsorção-difusão-evaporação, em todos os casos compilando modelos estocásticos disponíveis na literatura e, onde possível, comparando as previsões desses modelos com resultados de nossas simulações numéricas. Assim como no caso RSA simples, ao estudar esses processos derivados de RSA, analisamos tanto a cinética dos processos (incluindo o estado final do sistema), quanto as estruturas formadas (através da função de correlação e do tamanho de domínios), destacando as mudanças causadas quando se introduz processos de relaxamento durante a formação de uma SAM. Por fim, estudamos processos cooperativos, em que o destino dos oligômeros sendo depositados depende da vizinhança em que se encontram. Como é usual em modelos estatísticos de deposição sequencial, as interações são representadas por mudanças nas taxas de ocorrência de algum dos eventos, neste caso a difusão. Apresentamos dados inéditos, relativos ao modelo cooperativo de adsorção-difusão que simulamos numericamente, com o objetivo de demonstrar a influência que uma interação atrativa entre oligômeros pode ter na estrutura da monocamada depositada sobre o substrato. O objetivo é mostrar como a estrutura de um SAM pode fornecer indícios sobre as interações existentes entre oligômeros.