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GESTORES ESCOLARES E GESTÃO DEMOCRÁTICA: DESAFIOS E POSSIBILIDADES NAS ESCOLAS PÚBLICAS ESTADUAIS DA CIDADE DE SÃO CAETANO DO SUL
No full textO Brasil enfrenta o desafio de promover a Gestão Democrática (GD) na escola pública e, neste processo, entre outras questões, o diretor manifesta um papel de fundamental relevância, exercendo importante liderança, uma vez que orienta e mobiliza as pessoas envolvidas no projeto pedagógico, com o objetivo de melhorar o ensino, influenciando indiretamente o aprendizado dos alunos. Este estudo identificou e analisou as características (perfil) dos diretores e alguns processos de GD nas escolas públicas estaduais de Ensino Fundamental na cidade de São Caetano do Sul. Com tal objetivo, inicialmente, realizou-se a revisão da literatura e foram analisados os desafios e as possibilidades da GD a partir do Questionário do Diretor, da Prova Brasil de 2009 e 2015. Em um segundo momento, investigou-se, junto aos diretores, professores e pais de alunos, como são conduzidos os processos de GD. Para a efetivação desta pesquisa, optou-se pela metodologia mista, envolvendo a abordagem quantitativa, na primeira fase, e qualitativa, na segunda (entrevistas). Os resultados mostraram que a maioria dos diretores eram mulheres, de cor branca, acima de 45 anos de idade, formadas em instituições privadas, em cursos presenciais e experientes em educação. Em relação à GD, como possibilidades, situações favoráveis e desejáveis, constatou-se uma ampliação da experiência profissional e da realização de cursos de especialização de 360 horas. Como desafios e obstáculos a serem superados, verificou-se: menor número de educadores participando de formação continuada nos últimos dois anos, maior interferência externa na escola, diminuição na troca de informações entre diretores e o maior número destes profissionais estar acima dos 55 anos. Havia ainda desafios referentes ao conselho de escola e de classe, ao Projeto Político-Pedagógico e à limitação dos discursos, sobretudo de pais de alunos, relativos a tais processos. Os dados desta presente pesquisa podem ser utilizados por autoridades políticas e educacionais para planejamento e serem levados aos cursos de formação inicial e continuada de gestores escolares a fim de promover o debate.cell phones in the classroom. teaching-learning. education and technology. mobile media in the school context
Fluid dynamics in pore network models: applications using the Lattice Boltzmann Method
No full textUm problema crítico na dinâmica de fluidos em meios porosos é descrever o atraso no fluxo de fluido à medida que passa pela rede porosa interna. Fenômenos capilares tornam-se predominantes na escala micrométrica e afetam significativamente o deslocamento de fluidos e a recuperação de petróleo em meios porosos, como rochas porosas ou dispositivos artificiais formados por microcanais heterogêneos com diferentes molhabilidades. Dependendo da molhabilidade e heterogeneidade das paredes, o fluxo do fluido pode ser retardado e confinado nos microporos. Aqui, o objetivo geral é determinar a relação entre a quantidade de fluido retida em um meio poroso micrométrico com base em suas i) características geométricas aleatórias ou ii) propriedades físicas molháveis do meio poroso. Precisamos descrever i) meios porosos e ii) sua dinâmica de fluidos na escala dos poros para modelar esses fenômenos. Para quantificar o grau de aleatoriedade presente na estrutura porosa, um meio poroso natural é emulado usando um Modelo de Rede de Poros (PNM) formado por círculos distribuídos aleatoriamente como paredes sólidas. Um diagrama de Voronoi dentro do PNM usa as posições dos círculos como ponto de partida. Realizar uma análise estatística dos polígonos de Voronoi permite o cálculo da entropia de Shannon, que fornece uma medida de aleatoriedade dos poros. Para abordar o fluxo de fluido simples ou a recuperação de petróleo por injeção de fluido, são aplicadas simulações do Método Lattice Boltzmann (LBM) usando o método da Força Explícita, pois podem modelar fluxos multicomponentes em meios porosos com molhabilidade heterogênea na escala micrométrica. Inicialmente, estudamos a extração de petróleo variando a forma, tamanho e configuração dos obstáculos que formam o PNM hidrofílico. Nossos resultados indicam que formas quadradas e pequenos círculos deslocam mais petróleo, enquanto configurações aleatórias retêm uma certa quantidade de petróleo. Além disso, para a mesma estrutura porosa, observamos que a adição de nanopartículas no fluido injetado melhora a recuperação do óleo. Para investigar o efeito da aleatoriedade no fluxo de fluido simples, projetamos PNMs com base em círculos que variam de modelos perfeitamente ordenados à modelos completamente desordenados. Nossas simulações demonstram que a informação entrópica está diretamente relacionada ao grau de tortuosidade e permeabilidade. Quanto mais desordenados os obstáculos ou quanto mais entropia o PNM, o fluxo experimenta maior tortuosidade e permeabilidade aprimorada. A partir das PNMs geradas, estudamos o efeito da aleatoriedade no processo de recuperação de petróleo. Nossos resultados mostram que a informação entrópica está intimamente relacionada à quantidade de petróleo retido. Em outras palavras, obstáculos mais desordenados ou PNMs com entropia mais alta levam a um aumento na quantidade de petróleo retido nas redes de poros aleatórios. Finalmente, estudamos o efeito da molhabilidade heterogênea no processo de recuperação de petróleo. Para mitigar os efeitos da estrutura geométrica, os PNMs são projetados com círculos ordenados, mas com materiais hidrofóbicos e hidrofílicos em proporções variadas. Nossos resultados mostram que as superfícies hidrofílicas de um PNM facilitam o processo de recuperação de petróleo, enquanto as hidrofóbicas tendem a obstruir o processo. Em conclusão, um processo puramente físico, como a quantidade de petróleo retida ou o quão tortuoso ou permeável é um fluxo, pode ser inferido a partir de uma característica essencialmente geométrica, como a morfologia-topologia dos meios porosos quantificada pela entropia de Shannon.A critical problem in fluid dynamics in porous media is describing the delay in fluid flow as it passes through the internal porous network. Capillary phenomena become predominant at the micrometre scale and significantly affect fluid displacement and petroleum recovery in porous media, such as porous rocks or artificial devices formed by heterogeneous microchannels with distinct wettability. Depending on the wettability and heterogeneity of the walls, fluid flow can be retarded and confined in the micropores. Here, the general objective is to determine the relationship between the quantity of fluid trapped within a micrometric porous medium based on i) the random geometric characteristics or ii) the wettable physical properties of the porous medium. This thesis focused on describing the i) porous media and ii) its fluid dynamics at the pore scale to model these phenomena. A natural porous medium is emulated using a Pore Network Model (PNM) formed by randomly distributed circles as solid walls to quantify the degree of randomness in the porous structure. This characterisation follows the adoption of the Voronoi diagram within the PNM, which uses the circles positions as a starting point. Performing a statistical analysis of the Voronoi polygons allows for calculating the Shannon entropy, which measures pore randomness. Moreover, Lattice Boltzmann Method (LBM) simulations using the Explicit Force method are applied to address single-fluid flow or oil recovery by fluid injection because they can model multi-component flows in porous media with heterogeneous wettability at the micrometric scale. Initially, we studied the oil extraction by varying the shape, size, and configuration of the obstacles forming the hydrophilic PNM. Our results indicate that square shapes and small circles displace more oil, while random configurations retain a certain amount of oil. Furthermore, for the same porous structure, we observed that the addition of nanoparticles in the injected fluid improves oil recovery. To investigate the effect of randomness on fluid flow, we have designed PNMs based on circles ranging from perfectly ordered to fully disordered models. Additionally, we have examined the effects of size and porosity by varying the radius and the number of circles, respectively. Our simulations demonstrate that entropic information is directly related to the degree of tortuosity and permeability. The more disordered the obstacles or the higher entropic the PNM, the more the flow experiences more significant tortuosity and improved permeability. Based on the PNMs from the previous case, we study the effect of randomness on the oil recovery process. Our results show that entropic information is closely related to the amount of trapped oil. In other words, more disordered obstacles or PNMs with higher entropy lead to an increase in the amount of oil trapped in the random pore networks. Finally, the effect of heterogeneous wettability on the oil recovery process is studied. To uncouple the effects of geometric structure, PNMs are designed with ordered circles but with hydrophobic and hydrophilic materials in varying proportions. Our results show that the hydrophilic surfaces of a PNM facilitate the oil recovery process, while the hydrophobic ones tend to obstruct the process. In conclusion, a purely physical process, such as the oil-trapped quantity or how tortuous or permeable a flow is, can be inferred from an essentially geometric characteristic, such as the morphology-topology of the porous media quantified by the Shannon entropy
Molecular Simulations of Nanostructures for Membrane Gas Separation Technologies
No full textA dependência de combustíveis fósseis para suprir a demanda energética levou a consequências ambientais, sendo a mais notável a mudança climática, ocasionada pela emissão de dióxido de carbono. As Membranas de Matriz Mista (MMMs), compostas por nanomateriais em uma matriz polimérica, são uma tecnologia promissora para a redução das emissões. No entanto, o desenvolvimento de MMMs que combinem alta permeabilidade, seletividade e estabilidade é um grande desafio. Este trabalho emprega uma abordagem multiescala, abrangendo desde cálculos de primeiros princípios até simulações atomísticas e coarse-grained, para investigar o potencial de nanomateriais de carbono em MMMs para separação de gases de exaustão. Além disso, algoritmos de otimização são utilizados para melhorar a seletividade desses nanomateriais e para desenvolver campos de força poliméricos, possibilitando o estudo de MMMs em maiores escalas. Inicialmente, novos campos de força foram desenvolvidos para descrever as interações entre N e materiais à base de carbono. Com esses potenciais, foram realizadas simulações moleculares para estudar a permeação de CO e N em estruturas à base de grafeno. Os resultados mostraram que esses materiais apresentam baixa seletividade, sugerindo baixo potencial para a separação de gases de exaustão. Para melhorar a seletividade, um algoritmo de otimização evolutiva, voltado ao aumento da adsorção de CO, foi acoplado a simulações de dinâmica molecular para identificar moléculas que pudessem ser ancoradas nas superfícies de grafeno. Entre os candidatos promissores, destacou-se o 2-cloroetanol, que já foi reportado na literatura para captura de CO. Para permitir o estudo de MMMs além do nível atomístico, um modelo de Otimização Bayesiana (BO) foi introduzido para acelerar a parametrização de campos de força coarse-grained. O modelo identificou de forma eficiente os parâmetros ótimos capazes de reproduzir propriedades termodinâmicas e estruturais. Essa abordagem demonstra o potencial da Otimização Bayesiana na automatização do desenvolvimento de campos de força. Este trabalho fornece: (1) uma análise das limitações associadas ao uso de materiais à base de grafeno de forma isolada na separação de gases de exaustão; (2) um fluxo computacional orientado por dados para o projeto de materiais nanoestruturados; e (3) a aplicação da Otimização Bayesiana para o desenvolvimento eficiente de campos de força. Os resultados demonstram como simulações moleculares combinadas com otimização podem guiar o desenvolvimento de nanomateriais com propriedades específicas.The global dependence on fossil fuels to meet energy demands has led to severe environmental consequences, most notably climate change, driven by carbon diox ide emissions. Mixed Matrix Membranes (MMMs), which consist of nanomaterials embedded within a polymeric matrix, represent one of the most promising technol ogy for reducing carbon emissions due to its low energy requirements. However, the development of membranes that combine high permeability, selectivity, and stability remains a critical challenge. This work employs a multiscale approach, ranging from first principles calculations to atomistic and coarse-grained simula tions to investigate the potential of carbon nanomaterials within MMMs for flue gas separation. Furthermore, optimization algorithms are used to improve the selec tivity of these nanomaterials and develop accurate polymeric force fields, enabling the study of MMMs at larger length and time scales. Initially, new force fields were developed to accurately describe the interactions of N2 and carbon-based materials. With these potentials, molecular simulations were performed to study the permeation of CO2 and N2 through graphene-based structures. The results show these materials alone exhibited low selectivity, suggesting limited potential for flue gas separation. To improve the selectivity of graphene-based structures, an evolutionary optimization algorithm, aiming to improve CO2 adsorption, was coupled with molecular dynamics to identify molecules that could be anchored onto graphene surfaces. Among the promising candidates, 2-chloroethanol stood out, and notably, this molecule has been reported in the literature for CO2 capture. To enable the study of MMMs beyond the atomistic level, a bayesian optimiza tion (BO) model is introduced to accelerate the parametrization of coarse-grained force fields. The model efficiently finds optimal parameters that can reproduce thermodynamical and structural properties, achieving a notable accuracy with only a few hundred interactions. This approach demonstrates the potential of BO in automating force-field development, enabling future studies of membranes at larger length and time scales. This body of work provides: (1) an analysis of the limitations associated with standalone graphene-based materials for flue separation, (2) a data-driven pipeline for the design of nanostructured materials, and (3) the application of Bayesian Optimization for the efficient development of force fields. The results demonstrate how molecular simulations combined with data-driven optimization can guide the tailoring of nanomaterials with targeted properties
Molecularium: Immersive Experiences in Scientific Dissemination of Climate Emergency
No full textNeste trabalho, adotamos a realidade virtual como ponte para o engajamento e ensino de fenômenos das mudanças climáticas em escalas fora do cotidiano. A realidade virtual tem o potencial de assimilar diversas experiências imersivas, oferecendo uma camada de percepção única e capaz representar cenários, situações, dados e comportamentos de forma flexível. Pesquisas anteriores envolvendo estruturas moleculares destacam a realidade virtual como ferramenta poderosa para visualizar e interagir com sistemas utilizando simulações, representando suas propriedades acuradamente. Através da concepção e criação da plataforma Moleculário, espaço não formal de educação físico e virtual, recebemos visitas de público de diferentes experiências e escolaridades, que experienciaram sistemas moleculares em realidade virtual com três graus de interatividade: visualização molecular, dinâmica molecular interativa e interação com rastreamento de mãos. Para análise, elaborou-se questionário que buscou a avaliação do público sobre a interatividade, experiência imersiva, engajamento e aprendizagem. A partir dos questionários, foi identificado potencial da realidade virtual na comunicação de fenômenos e percepção da nanoescala. Os dispositivos de realidade virtual proporcionaram resultados positivos especialmente ao engajamento do público com a tecnologia, que no geral proporcionou consistentemente alta imersão ao público. O Moleculário também apresentou pontes didáticas tanto na perspectiva docente quanto na percepção de aprendizado do público, com grande maioria identificando que aprendeu durante a experimentação e que aumentaram seu interesse nas questões abordadas. Em conclusão, a realidade virtual poderá se tornar uma ferramenta efetiva em aumentar de engajamento e disseminação de processos da nanoescala por meio do Moleculário, sendo esse um ponto de partida para pesquisas com público mais amplo nas pontes entre público e questões ligadas a emergência climática.In this work, we adopted virtual reality to engage and teach about climate change phenomena on scales far removed from everyday life. Virtual reality has the potential to bridge diverse immersive experiences, offering a unique layer of perception capable of representing scenarios, situations, and data flexibly. Previous studies in virtual reality focused on molecular structures point to virtual reality as a powerful tool for visualizing and interacting with systems using simulations, accurately representing its properties. Through the conception and creation of the Molecularium platform, a physical and virtual non-formal educational space, we received visits from a variety of audiences with different backgrounds, who experienced molecular systems in virtual reality with three levels of interactivity: molecular visualization, interactive molecular dynamics, and hand-tracking interaction. To evaluate, a questionnaire was applied to investigate the audience\'s evaluation of interactivity, immersive experience, engagement, and learning. From the results, virtual reality was found to have the potential to communicate and perceive nanoscale phenomena. Virtual reality devices provided positive outcomes, especially in engaging the public with the technology, which generally provided consistently high immersion for the audience. The Molecularium also showed educational potential both from the teacher\'s perspective and in terms of the public\'s learning perception, with the vast majority identifying that they learned during the experimentation and that their interest in the addressed issues increased. In conclusion, virtual reality can be an effective tool in bridging engagement and dissemination of nanoscale processes through the Molecularium, making it a starting point for broader public research on the bridges between the public and issues related to the climate emergency
Modelagem molecular de aditivos nanoestruturados em material asfáltico
No full textAsphalt is a highly complex material formed as a by-product of the distillation of crude oil, used in road pavements, also known as bitumen. Its composition contains more than one million distinct molecules, varying in polarity and molecular weight; in general, a mixture of aliphatic, aromatic, and naphthenic hydrocarbons. The performance of asphalt pavement strongly depends on both its chemical composition and the aggregates. Because of its complexity, the chemical composition of asphalt can not be unequivocally determined. Building a model asphalt for molecular simulation is important to correlate the physical properties at the atomic level that strongly affect the overall highway performance and durability of asphalt. Besides, the interaction mechanism of inorganic nanostructure to solve the current durability issues is still inconclusive. To contribute to the improvement of the current performance of asphalt pavement, this thesis has focused on developing a new molecular model of asphalt for molecular simulation and studying the effects of silica (SiO 2 ) nanoparticles (NPs) on the thermodynamics and mechanical properties of asphalt. The model asphalt was based on a real sample from the Brazilian/Laguna ABG crude oil source. The chemical composition of the model asphalt was subdivided into four groups: asphaltenes, polar aromatics, naphthene aromatics, and saturates. Four components were used to represent each group in the ABG, namely, docosane C 22 H 46 , 1,7-dimethylnaphthalene C 12 H 12 , resin (R) C 26 H 41 S 2 N and asphaltene (A) C 53 H 58 S in the proportions of [19.1:46.5:18.7:15.8] respectively. As the first step of this work, the description from the dimer to hexamer interaction of the A and R molecules was investigated in steps. Molecular docking was used to select the most favorable conformation. Then, we used density functional theory (DFT) to analyze the energetic, electronic, and structural properties of the aggregates. The results in this step provided aggregates with sizes between 3.67 Å and 22.25 Å. The results indicated that formation energy increases considerably from dimer to the hexamer with values between -25.85 kcal/mol and -245.90 kcal/mol. Whereas the optimized structures of the aggregates with large aromatic rings were energetically more favorable because the interaction was mainly carried out by the stacking in the aromatic ring. In the second step, molecular dynamics (MD) simulations were used to investigate the role of additive hydroxylated silica nanoparticles on the thermodynamics and mechanical properties of the model asphalt. Three hydroxylated SiO 2 -NPs models were used with different hydroxylated terminal group distribution on the amorphous SiO 2 -NP surface: model A contains 83 % Si(OH), and 17 % Si(OH) 2 ; model D has 17 % Si(OH), and 83 % Si(OH) 2 ; and model E with 50 % Si(OH), 50 % Si(OH) 2 . These properties include density, bulk modulus, isothermal compressibility, and viscosity. It was found that the ABG and modified ABG with SiO 2 -NPs displayed physical properties that were qualitatively similar to those of real asphalt. The densities of the modified ABG models were higher than that of the ABG asphalt. After adding the NPs, the viscosity and the bulk modulus of the modified asphalts significantly improved as these properties increased compared to the neat model. This result is highly dependent on the hydrophilic coverage of the nanoparticle with the geminal-rich model displaying the highest values at room temperature. The achievements of this thesis may guide developments target to prevent mechanical deformation in the asphalt pavement and civil and infrastructure applications.O asfalto é um material altamente complexo formado como subproduto da destilação do petróleo bruto, utilizado em pavimentação asfáltica, também conhecido como betume. Sua composição contém mais de um milhão moléculas distintas, variando em polaridade e peso molecular; em geral, uma mistura de hidrocarbonetos alifáticos, aromáticos e naftênicos. O desempenho do pavimento asfáltico fortemente depende de sua composição química e dos agregados. Devido à sua complexidade, a composição química do asfalto não pode ser determinada de forma inequívoca. Construir um modelo de asfalto para simulações moleculares é importante para correlacionar as propriedades físicas no nível atômico que afetam fortemente ao desempenho pavimentação e durabilidade do asfalto. Além disso, ao mecanismo de interação da nanoestrutura inorgânica para resolver os atuais problemas de durabilidade ainda é inconclusivo. Para contribuir com a melhora do desempenho atual do pavimento asfáltico, esta tese se concentrou no desenvolvimento de um novo modelo molecular de asfalto para simulação molecular e no estudo dos efeitos das nanopartículas (NPs) de sílica (SiO 2 ) na termodinâmica e nas propriedades mecânicas do asfalto. O modelo de asfalto foi baseado em uma amostra real da fonte de petróleo bruto ABG brasileira / Laguna. A composição química do asfalto modelo foi subdividida em quatro grupos: asfaltenos, polares aromáticos, nafteno aromáticos, e saturados. Quatro componentes foram utilizados para representar cada grupo no ABG: Docosano C 22 H 46 , 1,7-dimetilnaftaleno C 12 H 12 , resina (R) C 26 H 41 S 2 N e asfalteno (A) C 53 H 58 S nas proporções de [19,1:46,5:18,7:15,8], respectivamente. Como etapa inicial deste trabalho, a descrição da interação dímero até hexâmero das moléculas A e R foi investigada em etapas. Docking molecular foi usado para selecionar a conformação mais favorável. Em seguida, utilizamos a teoria do funcional da densidade (DFT) para analisar as propriedades energéticas, eletrônicas e estruturais dos agregados. Os resultados nesta etapa indicaram que a energia de formação aumenta consideravelmente do dímero para o hexâmero com valores entre -25,85 kcal/mol e -245,90 kcal/mol. Já as estruturas otimizadas dos agregados com anéis aromáticos foram energeticamente mais favoráveis graças a interação resultante do empilhamento nos anéis. Na segunda etapa, simulações de dinâmica molecular (MD) foram utilizadas para investigar o papel das nanopartículas de sílica hidroxilada aditiva na termodinâmica e nas propriedades mecânicas do modelo de asfalto. Três modelos hidroxilados de NPs de SiO 2 foram usados com diferentes distribuições de grupos terminais hidroxilados na superfície amorfa de NP: o modelo A contendo 83% de Si(OH) e 17% de Si(OH) 2 ; o modelo D com 17% de Si(OH) e 83% de Si(OH) 2 ; e o modelo E com 50% de Si(OH), 50% de Si(OH) 2 . Essas propriedades incluem densidade, módulo volumétrico, compressibilidade isotérmica e viscosidade. Verificou- se que o ABG e o ABG modificado com NPs de SiO 2 exibiram propriedades qualitativamente semelhantes às do asfalto real. As densidades dos modelos ABG modificados foram maiores do que as do asfalto ABG. Depois de adicionar as NPs, a viscosidade e o módulo volumétrico dos asfaltos modificados melhoraram significativamente em comparação com o modelo original. Este resultado é altamente dependente da cobertura hidrofílica da nanopartícula com o modelo rico em geminal exibindo os valores mais altos a temperatura ambiente. Os avanços dessa tese podem orientar o desenvolvimento para prevenção da deformação mecânica em aplicações de pavimentação asfáltica e aplicações em engenharia civil e infraestrutura
Modelagem molecular de ZIF-8 pristina e modificada termicamente: aplicações para captura de carbono
No full textIn this work, we study Metal-Organic Frameworks (MOFs) as a new material able to capture CO2 efficiently. These frameworks are promising regarding carbon capture due to high surface areas, tunable pore size, and a high potential for industrial-scale production. In particular, we study a specific MOF, the Zeolitic Imidazolate Framework 8 (ZIF-8), composed of zinc coordinated with imidazole, structured in a sodalite framework. Through first- principles calculations based on the Density Functional Theory (DFT) using a functional with nonlocal van der Waals correction, the optB86b, we investigate CO2 adsorption in ZIF-8 by identifying different adsorption sites and their respective adsorption energy. Furthermore, using atomistic simulations based on Grand Canonical Monte Carlo, the selectivity of carbon considering reservoirs with different mixtures at distinct concentrations and thermodynamic conditions was calculated. Moreover, recent experimental findings indicate that thermal post- treatment of ZIF-8 can enhance its carbon capture capability. Therefore, we modeled propositions of possible defects induced by this kind of treatment and study their stability and how they affect adsorption. Our results indicate that thermal treatments near 900 ºC can enhance carbon capture up to 15 to 18.5 times the CO2 uptake of pristine ZIF-8. Since thermal treatments are cheap and easy to be scaled, these treatments can designate ZIF-8 treated as a proper filler to be used in mixed-matrix membranes, enabling a membrane design that can be efficient and economically viable to capture carbon.Nesse trabalho estudamos Estruturas Metal-Orgânicas (MOFs, do inglês Metal- Organic Frameworks) como um novo material capaz de capturar dióxido de carbono (CO2) eficientemente. Essas estruturas são muito promissoras quanto à captura de carbono devido à sua grande área de superfície, tamanho de poro ajustável e um alto potencial de escalabilidade à nível industrial. Em particular, estudamos uma MOF específica, a Estrutura Zeolítica de Imidazolato 8 (ZIF-8, do inglês Zeolitic Imidazolate Framework 8) composta por zinco coordenado com imidazol, estruturado como uma sodalita. Através de cálculos de primeiros princípios baseados na Teoria do Funcional da Densidade (DFT), utilizando um funcional com correções não locais de van der Waals, optB86b, investigamos a adsorção de CO2 na ZIF-8, identificando diferentes sítios e as respectivas energias de adsorção. Além disso, por meio de simulações atomísticas, utilizando Monte Carlo no ensemble Grã Canônico, foi calculado a seletividade de carbono considerando reservatórios com diferentes misturas em diferentes concentrações e condições termodinâmicas. Ademais, recentes resultados experimentais indicam que o tratamento térmico da ZIF-8 pode aumentar a sua capacidade de captura de carbono. Assim, modelamos proposições de como os defeitos são induzidos por esses tratamentos e estudamos suas estabilidades e impactos na adsorção. Nossos resultados indicam que os tratamentos térmicos perto de 900 ºC podem aumentar a captura de carbono de 15 a 18.5 vezes a adsorção de ZIF-8 pristino. Sendo assim, esses tratamentos podem designar a ZIF-8 tratada como um adequado material a ser usado em membranas de matrizes mistas, permitindo um design de membrana que seja eficiente e economicamente viável para captura de carbono
AnthropoScenic Games: Using Theatre of the Oppressed for Climate Future Literacy
No full textEsta dissertação investiga o potencial do uso de jogos do Teatro do Oprimido, desenvolvido por Augusto Boal, como ferramenta para o letramento de futuros climáticos em espaços de educação não formal. A pesquisa parte do pressuposto de que os jogos teatrais, ao mobilizarem o corpo, a imaginação e o pensamento coletivo, possibilitam desenvolver competências antecipatórias, como a percepção de complexidade, o engajamento político e a criação de futuros alternativos. Foi elaborada uma sequência de jogos denominada Jogos AntropoCênicos, com disparadores relacionados à crise climática do antropoceno incluindo notícias, dados de percepção pública e concepções prévias dos participantes. A proposta foi inicialmente testada em cinco oficinas experimentais, avaliadas por meio de questionários, que apresentaram 93,4% de aprovação. Posteriormente, foram conduzidos três estudos de caso, documentados por gravação audiovisual. Tais gravações foram transcritas e analisadas segundo subcritérios relacionadas as quatro dimensões principais de um Laboratório de Letramento de Futuros Climáticos Aprendizagem, Experimentação, Inteligência Coletiva e Encontro com a Antecipação -. Os dados revelam que a linguagem teatral mostrou-se eficaz, por meio dos jogos, na promoção principalmente de: pensamento crítico; conexão emocional; ampliação orgânica de repertório cultural e conceitual; ludicidade e descontração; imaginação e exploração criativa; criação de imagens do futuro complexas e metafóricas; transposição entre imagem e pensamento; improvisação; coautoria; emersão de múltiplas perspectivas em grupo; momentos de desafio com escuta ativa; diversidade de visões de futuro; questionamento de estruturas sociais; propostas de soluções para problemas climáticos e reflexões sobre pressupostos antecipatórios. Os resultados sugerem que os jogos do Teatro do Oprimido, quando adaptados para esse fim, constituem uma metodologia potente para o Letramento de Futuros Ambientais.This dissertation investigates the potential of Augusto Boals Theatre of the Oppressed games as a tool for climate futures literacy in non-formal education settings. The research is grounded in the assumption that theatrical games, by engaging participants bodies, imaginations, and collective thinking, can foster anticipatory competencies such as complexity awareness, political engagement, and the creation of alternative futures. A sequence of games, entitled AnthropoScenic Games, was designed with prompts related to the climate crisis of the Anthropocene including news, public perception data, and participants prior conceptions. The proposal was initially tested in five experimental workshops and evaluated through questionnaires, which achieved a 93.4% approval rate. Subsequently, three case studies were conducted and documented through audiovisual recordings. These recordings were transcribed and analysed according to subcriteria related to the four main dimensions of a Climate Futures Literacy Laboratory Learning, Experimentation, Collective Intelligence, and Encounters with Anticipation. The data reveal that theatrical language proved especially effective in promoting, through the games, critical thinking; emotional connection; the organic expansion of cultural and conceptual repertoire; playfulness and relaxation; imagination and creative exploration; the creation of complex and metaphorical images of the future; transposition between image and thought; improvisation; co-authorship; the emergence of multiple group perspectives; moments of challenge with active listening; diversity of future visions; questioning of social structures; proposals for solutions to climate issues; and reflections on anticipatory assumptions. The results suggest that Theatre of the Oppressed games, when adapted for this purpose, constitute a powerful methodology for environmental futures literacy
Molecular dynamics study of surfactant dodecyl-trimethyl-ammonium bromide (DTAB) at heptane-brine interface.
No full textO surgimento da nanogeociência avançou significativamente a compreensão e controle de interfaces em nanoescala, principalmente no contexto da dinâmica de fluidos em materiais geológicos, que tem particular relevância para a indústria de Petróleo e Gás. As técnicas de recuperação melhorada de petróleo (EOR, do inglês Enhanced Oil Recovery), desenvolveu-se da necessidade de recuperar o alto volume de óleo remanescente dos reservatórios de petróleo. Este processo pode ser substancialmente melhorado modificando o ambiente químico, incorporando elementos como nanopartículas, polímeros e surfactantes. Para aumentar o fator de recuperação de petróleo, é necessário compreender as interações interfaciais, que podem ser do tipo Sólido-Fluido ou Fluido-Fluido, visando aumentar a taxa de mobilização do óleo residual, que está aderido aos poros da rocha. Para compreensão dessas interações interfaciais, analisou-se a interface entre a salmoura e o petróleo: A salmoura contendo surfactante DTAB (brometo de dodeciltrimetil amônio) como modelo de fluido de injeção, e o petróleo, sendo representado pelas moléculas de heptano C7H16. Com o objetivo de descrever o processo e mecanismo ao nível molecular do surfactante, para o controle da viscosidade e da tensão interfacial (IFT, do inglês Interfacial Tension), utilizaram-se simulações de dinâmica molecular (DM). Iniciou-se com a construção e descrição da molécula isolada para os diferentes grupos funcionais segundo o potencial CHARMM, realizou-se a otimização das estruturas dos surfactantes e posteriormente a construção do sistema contendo uma solução aquosa de NaCl com o surfactante e a construção do sistema contendo a interface salmoura/óleo. Após a otimização, foi realizada a validação do potencial utilizado, e análise da viscosidade do fluido injetado de um sistema sem surfactante e em função da concentração de surfactante, depois foi calculada a tensão interfacial para as interfaces salmoura/óleo, também em função da concentração de surfactante. Como resultados, os cálculos de DM mostraram que a IFT reduziu com o aumento da concentração de DTAB. Observou-se a migração do DTAB para a região interfacial, um acúmulo de carga e uma orientação preferencial das moléculas de água. E por fim, as análises auxiliares para compreender os mecanismos estruturais das moléculas de água, íons e óleo para diferentes concentrações de surfactante. Adicionalmente, novos sistemas podem ser estudados, e novos mecanismos da IFT, com a utilização do campo de força CHARMM para diferentes condições termodinâmicas.The emergence of nanogeoscience has significantly advanced the understanding and control of nanoscale interfaces, mainly in the context of fluid dynamics in geological materials, which has particular relevance for the Oil and Gas industry. Enhanced oil recovery (EOR) techniques Enhanced Oil Recovery), developed from the need to recover the high volume of oil remaining from petroleum reservoirs. This process can be substantially improved by modifying the chemical environment, incorporating elements such as nanoparticles, polymers and surfactants. To increase the oil recovery factor, it is necessary to understand the interfacial interactions, which can be of the Solid-Fluid or Fluid-Fluid type, aiming to increase the rate of mobilization of the residual oil, which is adhered to the pores of the rock. To understand these interfacial interactions, the interface between the brine and the oil was analyzed. Brine containing surfactant DTAB (dodecyltrimethyl ammonium bromide) as a model injection fluid, and petroleum, being represented by heptane molecules C7H16. In order to describe the process and mechanism at the molecular level of the surfactant, to control viscosity and interfacial tension (IFT), molecular dynamics simulations were used. It began with the construction and description of the isolated molecule for the different functional groups according to the CHARMM potential, the optimization of the surfactant structures was carried out and subsequently the construction of the system containing an aqueous solution of NaCl with the surfactant and the construction of the system containing the brine/oil interface. After optimization, validation of the potential used was carried out, and analysis of the viscosity of the fluid injected from a system without surfactant and as a function of the surfactant concentration, then the interfacial tension was calculated for the brine/oil interfaces, also as a function of the concentration. of surfactant. As a result, DM calculations showed that IFT reduced with increasing DTAB concentration. DTAB migration to the interfacial region, an accumulation of charge and a preferential orientation of water molecules were observed. And finally, auxiliary analyzes to understand the structural mechanisms of water molecules, ions and oil for different surfactant concentrations. Additionally, new systems can be studied, and new IFT mechanisms, using the CHARMM force field for different thermodynamic conditions
Fresh Molecular Look at Calcite-Brine Nanoconfined Interfaces
No full textCalcite-fluid interface plays a central role in geochemical, synthetic, and biological crystal growth. The ionic nature of the calcite surface can modify the fluid-solid interaction and the fluid properties under spatial confinement and can also influence the adsorption of chemical species. We investigate the structure of the solvent and ions (Na, Cl, and Ca) at the calcite-aqueous solution interface under confinement and how such environment modifies the properties of water. To properly investigate the system, molecular dynamics simulations were employed to analyze the hydrogen bond network and to calculate NMR relaxation times. Here, we provide a new insight with additional atomistically detailed analysis by relating the topology of the hydrogen bond network with the dynamical properties in nanoconfinement interfaces. We have shown that the strong geometrical constraints and the presence of ions do influence the hydrogen bond network, resulting in more extended geodesic paths. Hydrogen bond branches connect low to high dynamics molecules across the pore and hence may explain the gluelike mechanical properties observed in the confinement environment. Moreover, we showed that the surface water observed at the calcite interface is characterized by slow transversal spin relaxation time (T2) and highly coordinated water molecules. The physical and electrostatic barrier emerged from the epitaxial ordering of water results in a particular ionic distribution, which can prevent the direct adsorption of a variety of chemical species. The implications of our results delineate important contributions to the current understanding of crystallization and biomineralization processes.Fil: Kirch, Alexsandro. Universidade de Sao Paulo; BrasilFil: Mutisya, Sylvia Mueni. Universidade Federal Do Abc; BrasilFil: Sanchez, Veronica Muriel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Centro de Simulación Computacional para Aplicaciones Tecnológicas; Argentina. Universidad Nacional de San Martín. Escuela de Ciencia y Tecnología; ArgentinaFil: de Almeida, James Moraes. Universidade de Sao Paulo; BrasilFil: Miranda, Caetano Rodrigues. Universidade de Sao Paulo; Brasi
Evolutionary pressures rendered by animal husbandry practices for avian influenza viruses to adapt to humans.
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