Analytical solutions soluções baseadas em métodos numéricos.

Microestrutura: é a estrutura de um material à escala micro, que pode ser “visível” na superfícielí l fi d t i l t é d i ó i T d t i t tou numa película fina dum material através dum microscópio. Tendo em conta a microestrutura os

materiais podem ser classificados em metálicos, poliméricos, cerâmicos e compósitos. Amicroestrutura influencia fortemente as propriedades físicas dum material.

Melting fusão.Annealing: é um tratamento por calor que altera as propriedades dum material (dureza,Resistência, …). Neste processo aquece-se o material até uma dada temperatura, que é mantidapor algum tempo e depois arrefece-se lentamente.

Lattice ( grid,mesh/grelha,rede) – a estrutura dum cristal é constituída por um motif, umconjunto de átomos organizados de uma determinada maneira, e um lattice. Os motifs estãolocalizados sobre os pontos do lattice, que é constituído por um conjunto de pontos que serepetem periodicamente nas 3 dimensões. Os pontos podem ser vistos como formando pequenascaixas de forma idêntica (células unitárias), que preenchem o espaço do lattice. O comprimentode cada aresta da célula unitária e os ângulos formados entre elas constituem os parâmetros delattice.

FEM – Finite Element Method (método numérico par resolver problemas por aproximação).

Constitutive equation (law): é uma relação entre duas quantidades físicas, especifica para umdado material, que não resulta directamente de uma lei da física. Combinando estas equaçõescom outras leis da física consegue resolver-se problemas (da física) como o fluxo dum liquido porum tubo, ou a resposta dum cristal a um campo eléctrico.

A l ti f ti é f ã d l l é i d ê iAnalytic function: é uma função que pode ser expressa localmente por uma série de potênciaconvergente para um certo valor.

Dislocation (discordância/deslocamento/deslocação): defeito linear em torno do qual ocorre o desalinhamento de alguns átomos do lattice dum cristal.

Vacancy: defeito pontual num cristal, correspondendo a faltar um átomo num dado ponto da estrutura lattice.

Interstitial: defeito num cristal, em que um átomo ocupa um ponto da estrutura lattice normalmente desocupado ou em que 2+ átomos ocupam o mesmo ponto do lattice. Ou seja, o número de átomos é maior que o número de pontos do lattice.

Dopant: é uma impureza adicionada a um cristal ou ao lattice dum semicondutor, numa concentração reduzida, de modo aalterar as propriedades ópticas/eléctricas desse cristal/semicondutor.

Diffusion: movimento de partículas de uma zona de alta concentração para uma baixa concentraçãoDiffusion: movimento de partículas de uma zona de alta concentração para uma baixa concentração.

Surface reaction: reacção em que pelo menos um dos passos do mecanismo de reacção (sequência de passos que formam a reacção) é a adsorption de um ou mais reagentes.

Adsorption: processo que ocorre quando um gás ou liquido solúvel se acumula na superfície dum sólido ou dum liquido, formando um filme de moléculas ou átomos.

Precipitation: é o processo de formação de um sólido (precipitate) numa solução durante uma reacção química.

Nucleation: início de uma fase de transição numa zona de dimensões reduzidas. A fase de transição pode consistir na formação duma bolha ou de um cristal num líquido. Crack fractura.Shearing (lascar/laminar/deslizamento ): ocorrência de uma deformação dum material em que superfícies internas e paralelas deslizam uma sobre a outra.

Disclination: é um defeito linear em que a simetria de rotação foi violada, ou seja, é um defeito na orientação preferencial das moléculas do material.

Recrystallization: técnica usada para purificar um composto químico em que o composto é dissolvido num solvente e Recrystallization: técnica usada para purificar um composto químico, em que o composto é dissolvido num solvente e arrefecido lentamente para formar cristais.

Plasticity: é qualidade ou estado de se ser um plástico. Ou seja, é a propriedade de um sólido que suporta mudançaspermanentes de forma ou tamanho quando sujeito a um força que excede determinado valor, sem ocorrer ruptura.

Polycrystalline: material composto por um agregado de cristais muito pequenos com orientações aleatórias.

Laser ablation – remoção/dissipação por laser.

PDE – Partial Differential Equation.

Um modelo continuo explica uma variação através duma transição quantitativa gradual semmudanças abruptas ou descontinuidadesmudanças abruptas ou descontinuidades.

O “modelo espaço-tempo continuo” define o espaço e o tempo como sendo contínuos, em vez deentidades separadas. Por exemplo, o espectro da luz é normalmente designado como sendo um“espectro continuo” (possui energia em todos os comprimentos de onda) ou então como sendo um“espectro discreto” (possui energia apenas em alguns comprimentos de onda).

Diffusion-limited aggregation (DLA) é um processo em que partículas efectuando ummovimento aleatório se agrupam para formar um agregado dessas partículas Esta teoria aplica-semovimento aleatório se agrupam para formar um agregado dessas partículas. Esta teoria aplica-seno processo de agregação em sistemas em que a difusão é o principal meio de transporte. Osagregados (clusters) formados num processo DLA são designados por Brownian trees. Estesagregados são um exemplo de fractal.

Percolation: é um movimento e filtragem de fluidos através dum material poroso.

Goal of computational nanotechnology: develop theory, models, and large scalesimulations to establish the scientific basis and as cost-effective design tools inmeeting grand challenges in fields such as nanoelectronics, optoelectronics,photonics, sensors, or structural materials.

The approach is: (i) modeling and simulation across time and length scales; (ii)coupling fundamental physics, chemistry, and material science; (iii) validationagainst experimentsagainst experiments.

Um filme de níquel com 50nm é irradiado/atingido por um pulso de laser.

EAM type potential – Embedded Atom Model (inter-atomic) potential, mostlyused in metals, represents an approximation that describes the energy betweentwo atoms. The energy is a function of a sum of functions of the separationbetween an atom and its neighbours.

Mechanical twinning (geminação mecânica): A twin is a region within a crystalwhere the crystal lattice is oriented mirrored to the lattice of the surroundingcrystal (the parent)crystal (the parent).

hop salto

Brittle quebrável, frágilDuctile maleávelTangle emaranhado, confusãoBlunted enfraquecido, atenuado, rombudo (contrário de afiado)

Plastic deformation: é uma deformação irreversível dum objecto, que se seguiua uma deformação elástica (reversível), que regressará parcialmente à formaoriginal após remoção das forças aplicadas.

Work/strain hardening: representa o endurecimento dum material provocadopor uma deformação plástica, que se traduz num aumento da densidade dediscordâncias. Quanto mais saturado de discordâncias ficar o material, mais seevita a criação de novas discordânciasevita a criação de novas discordâncias.

FCC (Face Centered Cubic): O sistema cristalino cúbico, o mais comum em cristais e minerais,é i t i t li él l itá i f d b A i i ié um sistema cristalino em que as células unitárias possuem a forma de cubo. As principaisvariantes deste tipo de cristais são: simple cubic, body-centered cubic (BCC) e face-centeredcubic (FCC).

Ductile starting conditions:

A cube of more than a billion atoms has two notches (cortes/ranhuras) cut into the middle ofopposing faces. The crystal is stretched outward by 4% in the horizontal (left-right) direction by app g y y ( g ) yforce pulling apart the cube. To show how the atoms respond to this stress, we render invisiblethose atoms with a normal, bulk-material potential energy. This visualization trick allows us tolook deep inside the material and see only those atoms in deformed areas, such as dislocations andcracks in what began as a perfect crystal structure.

Ductile simulation summary:

Outward forces pull this cube's left and right-hand faces. At the tips of the two notches, atomsbegin to slide past each other, forming dislocations, which travel through the material like a ripple(onda) in a rug (tapete). A spaghetti-like network of many dislocations is created as the materialdeforms. Colliding dislocations create immobile imperfections that are barriers to mobiledislocations. As additional force is applied, the three-dimensional train wreck of collidingdislocations hardens the material, eventually making it prone (propenso) to brittle failure.

Thermal confinement isolamento térmico.Na figura (a), (b), (c) e (d) são amostras, em sequência, da simulação/animação.

Analyte: it is a substance, or chemical constituent, that is determined in an analytical procedure.

Electrolyte: it is any substance containing free ions that behaves as an electrically conductivemedium.

Electrospray: it is a device using electricity to disperse a liquid or the fine aerosol resulted in thisprocess. High voltage is applied to a liquid supplied through an emitter. Ideally the liquid reachingthe emitter tip forms a Taylor cone, which emits a liquid jet through its apex (extremidade).V i h f f h j l d h f i f ll d hi hl h d li idVaricose waves on the surface of the jet lead to the formation of small and highly charged liquiddroplets, which are radially dispersed due to Coulomb repulsion.

Electrospray uses electricity to form the droplets. In electrospray, a liquid is passing through anozzle. The plume of droplets is generated by electrically charging the liquid to a very highvoltage. The charged liquid in the nozzle becomes unstable as it is forced to hold more and morecharge. Soon the liquid reaches a critical point, at which it can hold no more electrical charge andat the tip of the nozzle it blows apart into a cloud of tiny, highly charged droplets.

Aerosol: it is a suspension of fine solid particles or liquid droplets in a gas.

When a small volume of electrically conductive liquid is exposed to an electricfield, the shape of liquid starts to deform from the shape caused by surfacetension alone. As the voltage is increased the effect of the electric field becomesmore prominent and as it approaches exerting a similar amount of force on thedroplet as the surface tension does a cone shape begins to form with convex sidesand a rounded tip. This approaches the shape of a cone with a whole angle(width) of 98.6°. When a certain threshold voltage has been reached the slightlyrounded tip inverts and emits a jet of liquid. This is called a cone-jet and is thebeginning of the electrospray process in which ions may be transferred to the gasphase. It is generally found that in order to achieve a stable cone-jet a slightlyhigher than threshold voltage must be used. The term Taylor cone can specificallyrefer to the theoretical limit of a perfect cone of exactly the predicted angle orgenerally refer to the approximately conical portion of a cone-jet after theelectrospray process has begun.

STM (Scanning Tunneling Microscope): is a technique for viewing surfaces atthe atomic level. An STM good resolution is 0.1 nm lateral resolution and 0.01nm depth resolution. The STM is based on the concept of quantum tunneling.

Fullerenes: are a family of carbon allotropes molecules composed entirely ofcarbon, in the form of a hollow sphere, a ellipsoid, a tube, or a plane. Sphericalfullerenes are also called buckyballs (C60), and cylindrical ones are calledcarbon nanotubes or buckytubes Graphene is an example of a planar fullerenecarbon nanotubes or buckytubes. Graphene is an example of a planar fullerenesheet. Fullerenes are similar in structure to graphite, which is composed ofstacked sheets of linked hexagonal rings, but may also contain pentagonal (orsometimes heptagonal) rings that would prevent a sheet from being planar.

Allotrope: allotropy is a behavior exhibited by certain chemical elements, whichcan exist in two or more different forms, known as allotropes of that element. Inpeach allotrope, the element's atoms are bonded together in a different manner.Allotropes are different structural modifications of an element.

C60: The structure of C60 is a truncated icosahedron, which is a solidresembling a football ball, made of 20 hexagons and 12 pentagons, with a carbonatom at the vertices of each polygon (60 atoms on all structure) and a bond alongeach polygon edge. The C60 molecule has two bond lengths: the bonds betweentwo hexagons can be considered "double bonds“ and are shorter than the bondsbetween a hexagon and a pentagon.

Pinned fixo

Gas turbine (or combustion turbine): is a rotary engine that extracts energy froma flow of combustion gas. It has an upstream compressor coupled to adownstream turbine, and a combustion chamber in-between.

Blade páAlloy liga (mistura de elementos/metais)

Annealing is a heat treatment wherein a material is altered, causing changes in itsproperties such as strength and hardness. It is a process that produces conditionsby heating to above the recrystallization temperature, maintaining a suitabletemperature, and then cooling. Annealing is used to induce ductility, softenmaterial, relieve internal stresses, refine the structure by making it homogeneous,and improve cold working properties.

Results of the zone annealing: the grain size in the initial, randomly oriented,microstructure is about ten microns. The figure shows the development of acolumnar grain structure that is more resistant to deformations, which resultswhen the material is pulled through a highly localized hot zone (a narrow verticalregion at the middle of the figure zone that separates columns from grains).