The effects of water molecules on the electronic and structural properties of peptide nanotubes

The self-assembly of short amino acid chains appears to be one of the most promising strategies for the fabrication of nanostructures. Their solubility in water and the possibility of chemical modification by targeting the amino or carboxyl terminus give peptide-based nanostructures several advantages over carbon nanotube nanostructures. However, because these systems are synthesized in aqueous solution, a deeper understanding is needed on the effects of water especially with respect to the electronic, structural and transport properties. In this work, the electronic properties of l-diphenylalanine nanotubes (FF-NTs) have been studied using the Self-Consistent Charge Density-Functional-based Tight-Binding method augmented with dispersion interaction. The presence of water molecules in the central hydrophilic channel and their interaction with the nanostructures are addressed. We demonstrate that the presence of water leads to significant changes in the electronic properties of these systems decreasing the band gap which can lead to an increase in the hopping probability and the conductivity. © the Owner Societies 2013.

Ergodic crossover in partially self-avoiding stochastic walks

Consider a one-dimensional environment with N randomly distributed sites. An agent explores this random medium moving deterministically with a spatial memory μ. A crossover from local to global exploration occurs in one dimension at a well-defined memory value μ1=log2N. In its stochastic version, the dynamics is ruled by the memory and by temperature T, which affects the hopping displacement. This dynamics also shows a crossover in one dimension, obtained computationally, between exploration schemes, characterized yet by the trajectory size (Np) (aging effect). In this paper we provide an analytical approach considering the modified stochastic version where the parameter T plays the role of a maximum hopping distance. This modification allows us to obtain a general analytical expression for the crossover, as a function of the parameters μ, T, and Np. Differently from what has been proposed by previous studies, we find that the crossover occurs in any dimension d. These results have been validated by numerical experiments and may be of great value for fixing optimal parameters in search algorithms. © 2013 American Physical Society.

Simulação computacional de materiais com elétrons fortemente interagentes: DMRG aplicado a super-redes Hubbard com modulação de condução entre camadas

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Modelo estatístico de rede de resistores para o estudo de processos de condução em nanocompósitos poliméricos

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Síntese e caracterização de polipirrol (PPy) obtido pelo processo químico convencional e microemulsão

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Estudo da correlação entre propriedades não-ôhmicas, processos de relaxação dielétrica e microestrutura de cerâmicas policristalinas do tipo (Ca IND. 1/4 Cu IND. 3/4)TiO IND. 3

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Proposta de uma abordagem de análise para a implantação de plataformas logísticas

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Caracterização de polímeros unidimensionais (Poliacetileno, Poliazina e Poliazoeteno) através de cálculos espectroscópicos e transporte eletrônico

Neste trabalho é apresentado um estudo teórico da base neutro e bipolaron e estados excitados de moléculas a partir de polímeros isoeletrônicos compostos pelo Poliacetileno, Poliazina e Poliazoeteno. Os resultados obtidos, utilizando metodologia DFT e ab initio, revelam que uma boa descrição dos defeitos pode ser importante na investigação da transição isolante-metal de polímeros quase-unidimensional indicando um comportamento metálico em torno do nível de Fermi, como mecanismo de condutividade dos polímeros. Este resultado é consistente com dados experimentais e não faz menção a metodologia Su-Schrieffer-Heeger (SSH). E mais, os resultados são consistentes com características importantes como nanodispositivo e podem ser resumidos como: (i) poderia ser usado como retificador molecular uni-direcional com uma geometria conformacional com vantagem de pequeno acoplamento, (ii) a função de Green de não-equilíbrio presente na simulação poderia corrigir de tal maneira os Poliacetileno, Poliazina e Poliazoeteno sem corrente de porta, (iii) com base nas propriedades das ligações tipo, pode ser utilizada para projetar dispositivos com aplicações em eletrônica molecular.

Investigação da transição isolante-metal do CDM via algoritmos computacionais e estudo de nano-dispositivos orgânicos

Apresentamos neste trabalho um estudo teórico sobre polímeros orgânicos conjugados. É conhecido que estes sistemas, em geral semicondutores ou isolantes, sob dopagem química podem vir a adquirir propriedades elétricas de material condutor. E ainda, sob ação de campo elétrico, pequenos oligômeros podem apresentar comportamento equivalente ao de dispositivos usuais, mas com inúmeras vantagens como, por exemplo, tamanho extremamente reduzido (alguns nanômetros). Dessa forma no primeiro capítulo faremos uma breve introdução sobre polímeros orgânicos conjugados mostrando alguns resultados experimentais obtidos para o polímero 4-dicianometileno-4,4-ciclopenta [2,1-b: 3,4b’] ditiofeno – CDM, que é o objeto central de estudo desta dissertação. O capítulo 2 trata dos métodos quânticos utilizados. Citaremos a Teoria de Hartre-Fock (HF) e suas derivações semi-empíricas. A técnica de Interação de configuração (CI) e a Teoria do Funcional da Densidade (DFT) também serão tratadas neste capítulo. O capítulo 3 é dedicado a descrever as características de alguns dispositivos usuais como diodos e transistores. Aqui o fundamental é entender a composição, o funcionamento e principalmente, como se comportam suas curvas características corrente versus voltagem (IxV). Citaremos ainda alguns dispositivos eletrônicos extremamente pequenos. No capítulo 4 começa nossos resultados e discussões referentes a análise da transição isolante-metal em CDM sob ação de dopagem. Primeiramente a nível semiempírico, obtivemos a caracterização ótica de oligômeros de CDM neutro e na presença de defeitos conformacionais do tipo bipólarons negativo e positivo. Partindo de geometrias otimizadas via métodos AM1 e PM3 obtivemos o espectro de absorção para sistemas com e sem carga. A nível Hartree-Fock calculamos a Estrutura de Bandas e a Densidade de Estados (DOS) para o PCDM no estado neutro e dopado. O cálculo da DOS e da Dispersão foram realizados através de programas computacionais desenvolvidos aqui no Grupo de Física de Materiais da Amazônia (GFMA). Apresentamos ainda neste capítulo o espectro de absorção teórico para oligômeros de CDM com diversas configurações com geometrias totalmente otimizadas pelo DFT. No capítulo 5 temos os resultados relativos à análise de nanodispositivos baseados em tetrâmeros de CDM com e sem carga. As curvas do deslocamento de carga versus voltagem apresentam características de curvas de dispositivos usuais. Analisamos também o espectro de absorção teórico dos nanodispositivos para valores de tensão nula e em pontos de saturação de corrente nas regiões direta e reversa.

Transport properties of polycrystalline boron doped diamond

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Investigation of the dielectric relaxation processes in PbZr0.65Ti0.35O3-BaFe12O19 multiferroic ceramic composites

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Caracterização e aplicação da Blenda PEDOT : PSS/PVA na construção de eletrodos transparentes e dispositivos eletroluminescentes

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Electrical, mechanical, and thermal analysis of natural rubber/polyaniline-DBSA composite

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Structural and functional insights into the conductive pili of Geobacter sulfurreducens revealed in molecular dynamics simulations

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Ordered phases in the extended Hubbard model

A novel method to probe the diverse phases for the extended Hubbard model (EHM), including the correlated hopping term, is presented. We extend an effective medium approach [1] to a bipartite lattice, allowing for charge- and/or spin-ordered phases. We calculate the necessary correlation functions to build the EHM phase diagram.