Gotas e pontes capilares na escala nanométrica (2017)
- Authors:
- Autor USP: ALMEIDA, ALEXANDRE BARROS DE - IF
- Unidade: IF
- Sigla do Departamento: FGE
- Subjects: ÁGUA; SIMULAÇÃO (ESTATÍSTICA); MOLÉCULA; FÍSICA DO ESTADO LÍQUIDO; FÍSICA COMPUTACIONAL
- Language: Português
- Abstract: O fenômeno da capilaridade na escala macroscópica é descrito pela teoria capilar (TC) que se utiliza de superfícies contínuas para modelar as interfaces formadas entre dois meios, sendo um líquido e o outro líquido, gasoso, sólido. A TC é empregada em diversas áreas da biologia, ambientes de microgravidade e em aplicações na escala nanométrica, como no microscópio de força atômica. Essa aproximação por superfícies contínuas pode não ser adequada para sistemas na escala nanométrica, em que são reportados comportamentos anômalos como no preenchimento de líquidos em nanocanais e nanotubos de carbono, oscilações nas medidas de força de adesão capilar e grandes valores de pressões de Laplace negativas. Esses fatos motivam o estudo do fenômeno da capilaridade na escala nanométrica por meio de simulações computacionais. Aqui, utilizamos a dinâmica molecular para estudar a interface de gotas e pontes capilares constituídas de água do modelo SPC/E com volumes da ordem de 100 nanômetros cúbicos e aderidas a placas de cristobalita hidrofóbicas/hidrofílicas. Comparamos as propriedades dessas gotas e pontes capilares com as previsões da TC macroscópica, que são baseadas nos ajustes dos perfis e em cálculos analíticos. Especificamente, confrontamos os perfis das interfaces, os ângulos de contato, as forças de adesão capilar, as pressões de Laplace e o valor da tensão superficial da água. Essas análises foram divididas em três etapas. Na primeira etapa, estudamos as gotas e pontes capilares com simetrias axial e translacional, em que a altura da ponte capilar permaneceu constante. Na segunda etapa, focamos nossos estudos nas pontes capilares com simetria axial (ponte SA) e estudamos o processo de ruptura dessa. (CONTINUA)(CONTINUAÇÃO) Finalmente, na terceira etapa, estudamos as flutuações, que não são previstas pela TC, em sistemas mais simples, como no caso de gotas livres, que não estão aderidas a placas, e em gotas com simetria axial. Mostramos que a TC macroscópica é capaz de explicar satisfatoriamente sistemas com volumes da ordem de 100 nanômetros cúbicos, em que submetemos nossos resultados a comparações rigorosas das soluções analíticas da TC, sendo essa capaz de prever a dependência do ângulo de contato nas alturas das rupturas das ponte SA e os volumes das gotas formadas após a ruptura.
- Imprenta:
- Data da defesa: 12.04.2017
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ABNT
ALMEIDA, Alexandre Barros de. Gotas e pontes capilares na escala nanométrica. 2017. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2017. Disponível em: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-10072017-094009/. Acesso em: 12 mar. 2026. -
APA
Almeida, A. B. de. (2017). Gotas e pontes capilares na escala nanométrica (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de https://teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-10072017-094009/ -
NLM
Almeida AB de. Gotas e pontes capilares na escala nanométrica [Internet]. 2017 ;[citado 2026 mar. 12 ] Available from: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-10072017-094009/ -
Vancouver
Almeida AB de. Gotas e pontes capilares na escala nanométrica [Internet]. 2017 ;[citado 2026 mar. 12 ] Available from: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-10072017-094009/ - Análise e modelagem termodinâmica de um modelo de gás de rede para pontes líquidas
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