Estudo de N-metilformamida em meio aquoso e não aquoso (THF)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Fluxo de potência em redes de distribuição de energia elétrica considerando incertezas

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Modelo enxuto de gerenciamento multiprojetos baseado na corrente crítica

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEG

Estudo de solvatocromismo em líquidos moleculares orgânicos via método seqüencial Monte Carlo/Mecânica Quântica

Utilizou-se o método seqüencial Monte Carlo / Mecânica Quântica para obterem-se os desvios de solvatocromismo e os momentos de dipolo dos sistemas de moléculas orgânicas: Uracil em meio aquoso, -Caroteno em Ácido Oléico, Ácido Ricinoléico em metanol e em Etanol e Ácido Oléico em metanol e em Etanol. As otimizações das geometrias e as distribuições de cargas foram obtidas através da Teoria do Funcional Densidade com o funcional B3LYP e os conjuntos de funções de base 6-31G(d) para todas as moléculas exceto para a água e Uracil, as quais, foram utilizadas o conjunto de funções de base 6-311++G(d,p). No tratamento clássico, Monte Carlo, aplicou-se o algoritmo Metropólis através do programa DICE. A separação de configurações estatisticamente relevantes para os cálculos das propriedades médias foi implementada com a utilização da função de auto-correlação calculada para cada sistema. A função de distribuição radial dos líquidos moleculares foi utilizada para a separação da primeira camada de solvatação, a qual, estabelece a principal interação entre soluto-solvente. As configurações relevantes da primeira camada de solvatação de cada sistema foram submetidas a cálculos quânticos a nível semi-empírico com o método ZINDO/S-CI. Os espectros de absorção foram obtidos para os solutos em fase gasosa e para os sistemas de líquidos moleculares comentados. Os momentos de dipolo elétrico dos mesmos também foram obtidos. Todas as bandas dos espectros de absorção dos sistemas tiveram um desvio para o azul, exceto a segunda banda do sistema de Beta-Caroteno em Ácido Oléico que apresentou um desvio para o vermelho. Os resultados encontrados apresentam-se em excelente concordância com os valores experimentais encontrados na literatura. Todos os sistemas tiveram aumento no momento de dipolo elétrico devido às moléculas dos solventes serem moléculas polares. Os sistemas de ácidos graxos em álcoois apresentaram resultados muito semelhantes, ou seja, os ácidos graxos mencionados possuem comportamentos espectroscópicos semelhantes submetidos aos mesmos solventes. As simulações através do método seqüencial Monte Carlo / Mecânica Quântica estudadas demonstraram que a metodologia é eficaz para a obtenção das propriedades espectroscópicas dos líquidos moleculares analisados.

Investigação da dinâmica sequêncial Monte Carlo/Mecânica Quântica para sitemas moleculares orgânicos

O principal objetivo deste trabalho é investigar teóricamente as propriedades eletrônicas e óticas de compostos orgânicos em ambiente líquido. A compreensão das interações em sistemas líquidos é muito importante para a descrição de fenômenos em muitas partes da ciência, como Física, Química, Biologia e Materiais, bem como no desenvolvimento de materiais óticos. As flutuações térmicas fazem que inumaram das configurações para os líquidos possam ser gerados. Esta é a razão do comportamento estatístico observado em sistemas líquidos. Considerando estas dificuldades, o tratamento sequencial Monte Carlo / Mecânica Quântica (SMC/QM) é usado neste trabalho. Neste procedimento, a estrutura líquida é gerada primeiramente por simulações clássicas de MC e mais tarde, somente a parte mais importante do sistema é tratada com mecânica quântica. Usando o procedimento acima, os propriedades do quantum o pirazine dimethyl do thiene Methyl da laranja (MO) e do O 2,3-dimetil tieno[3,4-b] pirazina (DTP) foram investigados. O MO é um conhecido indicador de pH e pode ser encontrado sob circunstâncias básicas e acidas. Suas geometrias de mínima energia foram obtidas mediante a Teoria do Funcional da Densidade pelo funcional B3LYP, sendo o sistema descrito pelas bases de Pople com uma função de polarização (6-31G*). Para obter as propriedades médias dos observaveis, cálculos de química quântica foram executados dentro da aproximação semi-empírica de INDO/S-CI. Com respeito ao espectro de absorção, os dados experimentais existentes na literatura científica reportam a existência de uma larga banda localizada na região de baixas energias, mais precisamente entre 400 e 600 nm. Nossos resultados teóricos para a forma alcalina mostram uma transição intensa transição π → π* aproximadamente à 432.4 ± 0.03 nm e, sob condições ácidas, esta transição aparece aproximadamente à 507.4 ± 0.12, 496.4 ± 0.28 ou 545.3 ± 0.10 nm, dependendo da estrutura, mostrando bom acordo com resultados experimentais. O DTP é um sistema particular usado na produção de polímeros de baixo gap. Suas propriedades elétricas e óticas foram obtidas através de um novo procedimento conhecido por Configuração Eletrostática Média do Solvent (ASEC). O procedimento ASEC inclui moléculas do solvente como cargas pontuais e permite o obtenção das quantidades quânticas executando somente poucos cálculos de mecânica quântica. Para o DTP, usando a teoria das perturbações de segunda ordem Mφller-Plesset (MP2) e o conjunto de bases aug-cc-pVDZ, a convergência do momento de dipolo foi alcançada com apenas quatro cálculos de mecânica quântica à 1.16 D, apresentando um aumento de 42% quando comparado ao dipolo isolado. O polarizabilidade corresponde à outra característica elétrica que pôde ser medida. Considerando o mesmo nível empregado ao cálculo do dipolo, o valor médio 132.7 a30 foi observado. A região de mais baixas da energias do espectro de absorption foi investigada também atravé de procedimento de ASEC usando ambos as aproximações, semi-empírico e DFT. Esta região de absorção é motivo de conclusões contraditórias com relação à natureza das transições n → π* e π → π*. Nossos resultados mostram que realmente que essas excitações são realmente observadas simultanemente podendo sobrepôr-se. Como exemplo, nossos resultados para DFT, encontrados usando o funcional B3LYP nos mostra que estas transições aparecem aproximadamente à 360.6 e 351.1 nm.

Simulação de perfis nucleares de poço em formações complexas

A identificação e descrição dos caracteres litológicos de uma formação são indispensáveis à avaliação de formações complexas. Com este objetivo, tem sido sistematicamente usada a combinação de ferramentas nucleares em poços não-revestidos. Os perfis resultantes podem ser considerados como a interação entre duas fases distintas: • Fase de transporte da radiação desde a fonte até um ou mais detectores, através da formação. • Fase de detecção, que consiste na coleção da radiação, sua transformação em pulsos de corrente e, finalmente, na distribuição espectral destes pulsos. Visto que a presença do detector não afeta fortemente o resultado do transporte da radiação, cada fase pode ser simulada independentemente uma da outra, o que permite introduzir um novo tipo de modelamento que desacopla as duas fases. Neste trabalho, a resposta final é simulada combinando soluções numéricas do transporte com uma biblioteca de funções resposta do detector, para diferentes energias incidentes e para cada arranjo específico de fontes e detectores. O transporte da radiação é calculado através do algoritmo de elementos finitos (FEM), na forma de fluxo escalar 2½-D, proveniente da solução numérica da aproximação de difusão para multigrupos da equação de transporte de Boltzmann, no espaço de fase, dita aproximação P₁, onde a variável direção é expandida em termos dos polinômios ortogonais de Legendre. Isto determina a redução da dimensionalidade do problema, tornando-o mais compatível com o algoritmo FEM, onde o fluxo dependa exclusivamente da variável espacial e das propriedades físicas da formação. A função resposta do detector NaI(Tl) é obtida independentemente pelo método Monte Carlo (MC) em que a reconstrução da vida de uma partícula dentro do cristal cintilador é feita simulando, interação por interação, a posição, direção e energia das diferentes partículas, com a ajuda de números aleatórios aos quais estão associados leis de probabilidades adequadas. Os possíveis tipos de interação (Rayleigh, Efeito fotoelétrico, Compton e Produção de pares) são determinados similarmente. Completa-se a simulação quando as funções resposta do detector são convolvidas com o fluxo escalar, produzindo como resposta final, o espectro de altura de pulso do sistema modelado. Neste espectro serão selecionados conjuntos de canais denominados janelas de detecção. As taxas de contagens em cada janela apresentam dependências diferenciadas sobre a densidade eletrônica e a fitologia. Isto permite utilizar a combinação dessas janelas na determinação da densidade e do fator de absorção fotoelétrico das formações. De acordo com a metodologia desenvolvida, os perfis, tanto em modelos de camadas espessas quanto finas, puderam ser simulados. O desempenho do método foi testado em formações complexas, principalmente naquelas em que a presença de minerais de argila, feldspato e mica, produziram efeitos consideráveis capazes de perturbar a resposta final das ferramentas. Os resultados mostraram que as formações com densidade entre 1.8 e 4.0 g/cm³ e fatores de absorção fotoelétrico no intervalo de 1.5 a 5 barns/e^-, tiveram seus caracteres físicos e litológicos perfeitamente identificados. As concentrações de Potássio, Urânio e Tório, puderam ser obtidas com a introdução de um novo sistema de calibração, capaz de corrigir os efeitos devidos à influência de altas variâncias e de correlações negativas, observadas principalmente no cálculo das concentrações em massa de Urânio e Potássio. Na simulação da resposta da sonda CNL, utilizando o algoritmo de regressão polinomial de Tittle, foi verificado que, devido à resolução vertical limitada por ela apresentada, as camadas com espessuras inferiores ao espaçamento fonte - detector mais distante tiveram os valores de porosidade aparente medidos erroneamente. Isto deve-se ao fato do algoritmo de Tittle aplicar-se exclusivamente a camadas espessas. Em virtude desse erro, foi desenvolvido um método que leva em conta um fator de contribuição determinado pela área relativa de cada camada dentro da zona de máxima informação. Assim, a porosidade de cada ponto em subsuperfície pôde ser determinada convolvendo estes fatores com os índices de porosidade locais, porém supondo cada camada suficientemente espessa a fim de adequar-se ao algoritmo de Tittle. Por fim, as limitações adicionais impostas pela presença de minerais perturbadores, foram resolvidas supondo a formação como que composta por um mineral base totalmente saturada com água, sendo os componentes restantes considerados perturbações sobre este caso base. Estes resultados permitem calcular perfis sintéticos de poço, que poderão ser utilizados em esquemas de inversão com o objetivo de obter uma avaliação quantitativa mais detalhada de formações complexas.

Estudo teórico da contribuição à dose de partículas secundárias geradas por prótons de energias entre 100 e 200 MeV num Phantom de substituto de tecido MS20

The goal of this project is the reproduction, through the simulation code based on the MCNPX (Monte Carlo N-Particle eXtended) v2.50 method, of the proton beam interaction with the material, since, in proton therapy, only the particle ionization and excitation are analyzed and the occurence of nuclear interactive inelastic process are not considered. This work will help the development of studies concerning the contribution to the total dosis of secondary particles generated by nuclear interaction in proton therapy. They are: alpha particles ( ), deuterium(2H), tritium (3H), neutron (n) and helium (3He). A MS20 tissue substitute phantom was used as the target and the energy of the proton beams was within an interest range of 100 to 200MeV. With the results obtained, it was possible to generate graphics which allows the analysis of the dosis deposition relation with and without nuclear interaction, the percentage of secondary particles deposited dosis, the radial dispersion of neutrons in the material, the secondary particles multiplicity, as well as the relation between the secondary particles spectrum with the próton generated spectrum

Estudo teórico das funções de anisotropia e radial de dose para braquiterapia com semente de Ir192 em diferentes materiais de interesse em radiologia

The brachytherapy braquiterapia is an x-ray modality radiotherapy in which stamped or halfstamped radioactive sources in format of seeds are used, wires or to one short distance, in contact or implanted to the fabric to be treated. All the treatment modalities require a previous planning.The formalism recommended for calculation of dose was considered by the AAPM for the first TG-43 Report. In it distributions of dose of isolated seeds measured and calculated by Monte Carlo method in water instead of with models half-empiricists.In this work we in accordance with present some preliminary results of the calculation of functions of radial anisotropy and of dose in the distance for seed of 192Ir, wide used in brachytherapy treatments of high tax of dose (HDR), with the aid of the program based on the Monte Carlo method MCNPX v2.50 (Mount Carlo N ParticleeXtended).The materials chosen in the simulation beyond water, had been MS20 and estriado muscle

Estudo teórico da contribuição do espalhamento nuclear não elástico na trajetória de prótons de energias entre 50 e 250 MeV em materiais de interesse em radiologia: aplicação em tomografia com prótons

The goal of this work is to study the process of interaction of protons with matter through Monte Carlo simulation. For this purpose, it was employed the SRIM program (Stopping and Range of Ions in Matter ) and MCNPX (Monte Carlo N-Particle eXtended) v2.50. This work is going to support the development of a tomography system with protons. It was studied the interaction of proton with the follow materials: Polimethyl Mehacralate (PMMA), MS20 Tissue Substitute and water. This work employed energies in range of 50 MeV and 250 MeV, that is the range of clinical interest. The energy loss of proton after cross a material layer, the decreasing of its intensity, the angular and lateral de ection of incident beam, including and excluding nuclear interactions. This work is related with Medical Physics and Material Physics, like interaction of radiation with matter, particle transport phenomena, and the experimental methods in Nuclear Physics like simulation and computational by Monte Carlo method

Application of reverse Monte Carlo simulations to diatomic molecules. Part 1. Noncomplete radial distribution functions

The reverse Monte Carlo (RMC) method generates sets of points in space which yield radial distribution functions (RDFS) that approximate those of the system of interest. Such sets of configurations should, in principle, be sufficient to determine the structural properties of the system. In this work we apply the RMC technique to fluids of hard diatomic molecules. The experimental RDFs of the hard-dimer fluid were generated by the conventional MC method and used as input in the RMC simulations. Our results indicate that the RMC method is only satisfactory in determining the local structure of the fluid studied by means of only mono-variable RDF. Also we suggest that the use of multi-variable RDFs would improve the technique significantly. However, the accuracy of the method turned out to be very sensitive to the variance of the input experimental RDF. © 1995.

Monte Carlo simulation of water-tetrahydrofuran mixtures

Monte Carlo simulations of water-tetrahydrofuran (THF) mixtures were performed in the isothermal-isobaric ensemble (NPT) at T = 298 K and p = 1 atm. The interaction energy was calculated using the TIP4P model for water and a five-site united atom representation for the THF molecule. The potential energy surfaces for water-THF interactions were obtained by using combining rules and the original potential functions used for pure liquids. Theoretical values obtained for the average interaction energy as a function of concentration are in good agreement with available experimental data. Results from the partitioning of the total interaction energy into water-water, water-THF and THF-THF contributions are presented. These results are useful to distinguish between the quantitative contributions of these molecular interactions to the energetic behavior of the water-THF mixing process. The radial distribution functions for HW-OTHF and OW-OTHF site-site interactions show the salient features of hydrogen-bonded liquids. Comparison of the average number of water-water complexes interacting through hydrogen bonding in water-THF and water-methanol mixtures shows an enhancement of the water-water coordination number in a THF rich environment. © 1995.

A Monte Carlo study of the anisotropic N=3 Ashkin-Teller model

The phase diagram of an asymmetric N = 3 Ashkin-Teller model is obtained by a numerical analysis which combines Monte Carlo renormalization group and reweighting techniques. Present results reveal several differences with those obtained by mean-field calculations and a Hamiltonian approach. In particular, we found Ising critical exponents along a line where Goldschmidt has located the Kosterlitz-Thouless multicritical point. On the other hand, we did find nonuniversal exponents along another transition line. Symmetry breaking in this case is very similar to the N = 2 case, since the symmetries associated to only two of the Ising variables are broken. However, for large values of the coupling constant ratio XW = W/K, when the only broken symmetry is of a hidden variable, we detected first-order phase transitions giving evidence supporting the existence of a multicritical point, as suggested by Goldschmidt, but in a different region of the phase diagram. © 2002 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

Using the Ferrenberg-Swendsen Monte Carlo method for nonuniversal exponents

We use the method of Monte Carlo evolution in the coupling constant space of Ferrenberg and Swendsen to evaluate the nonuniversal exponent η* associated to a linear defect in a 2d Ising model. © 1989.

Evaluating Measurement Invariance with Censored Ordinal Data: A Monte Carlo Comparison of Alternative Model Estimators and Scales of Measurement

Evaluations of measurement invariance provide essential construct validity evidence. However, the quality of such evidence is partly dependent upon the validity of the resulting statistical conclusions. The presence of Type I or Type II errors can render measurement invariance conclusions meaningless. The purpose of this study was to determine the effects of categorization and censoring on the behavior of the chi-square/likelihood ratio test statistic and two alternative fit indices (CFI and RMSEA) under the context of evaluating measurement invariance. Monte Carlo simulation was used to examine Type I error and power rates for the (a) overall test statistic/fit indices, and (b) change in test statistic/fit indices. Data were generated according to a multiple-group single-factor CFA model across 40 conditions that varied by sample size, strength of item factor loadings, and categorization thresholds. Seven different combinations of model estimators (ML, Yuan-Bentler scaled ML, and WLSMV) and specified measurement scales (continuous, censored, and categorical) were used to analyze each of the simulation conditions. As hypothesized, non-normality increased Type I error rates for the continuous scale of measurement and did not affect error rates for the categorical scale of measurement. Maximum likelihood estimation combined with a categorical scale of measurement resulted in more correct statistical conclusions than the other analysis combinations. For the continuous and censored scales of measurement, the Yuan-Bentler scaled ML resulted in more correct conclusions than normal-theory ML. The censored measurement scale did not offer any advantages over the continuous measurement scale. Comparing across fit statistics and indices, the chi-square-based test statistics were preferred over the alternative fit indices, and ΔRMSEA was preferred over ΔCFI. Results from this study should be used to inform the modeling decisions of applied researchers. However, no single analysis combination can be recommended for all situations. Therefore, it is essential that researchers consider the context and purpose of their analyses.

Characterization of an extrapolation chamber for low-energy X-rays: Experimental and Monte Carlo preliminary results

The extrapolation chamber is a parallel-plate ionization chamber that allows variation of its air-cavity volume. In this work, an experimental study and MCNP-4C Monte Carlo code simulations of an ionization chamber designed and constructed at the Calibration Laboratory at IFEN to be used as a secondary dosimetry standard for low-energy X-rays are reported. The results obtained were within the international recommendations, and the simulations showed that the components of the extrapolation chamber may influence its response up to 11.0%. (C) 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.