Nanotecnologia computacional
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Nanotecnologia computacional é um campo emergente da ciência, o qual estuda a construção de ferramentas computacionais para auxiliar a compreensão dos fenômenos físicos e químicos que ocorrem em escala nanométrica.
Introdução[editar | editar código-fonte]
O objetivo da nanotecnologia computacional é desenvolver teorias, modelos e simulações de larga escala para estabelecer tanto bases científicas quanto ferramentas de desenvolvimento de tecnologias à baixo custo nas seguintes áreas:
- Nanoeletrônica e computação
- Optoeletrônica e fotônica
- Sensores
- Materiais de uso específico
A modelagem e simulação são realizadas no tempo e no espaço utilizando fundamentos físicos, químicos e de ciência dos materiais. A verificação da validade dos modelos e dos resultados das simulações é feita através da comparação com experimentos.
Problemas abordados[editar | editar código-fonte]
Os problemas que surgem em nanociência e nanotecnologia são em geral de grande complexidade em diversos aspectos, tais como: grande quantidade de dados para processar, falta de técnicas analíticas para resolução de equações e grande quantidade de variáveis envolvidas nos problemas. A descrição precisa de fenômenos em escala nanométrica é feita através da teoria quântica, que possui equações de alta complexidade matemática. Um exemplo disso é a equação de Schrödinger, usada para descrever fenômenos quânticos, que atualmente possui resolução analítica exata somente para o átomo de hidrogênio.[1] Essas peculiaridades tornam o computador uma ferramenta muito poderosa na resolução desses problemas. Através da computação podemos obter soluções numéricas aproximadas, o que possibilita um melhor entendimento dos fenômenos e criação de novas tecnologias.
Métodos e soluções[editar | editar código-fonte]
O método para solução dos problemas encontrados são em geral particulares para área em que se aplica. Porém em todas as áreas a solução passa pela resolução de equações diferenciais e algébricas ou um sistema delas. Com isso utilizam-se métodos numéricos para a resolução destas equações, os mais usados são: Método de Newton, Métodos quasi-Newton, Método de Euler, Método de Runge-Kutta, Método de região de confiança e outros. Uma outra abordagem que vem sendo utilizada recentemente é a utilização de técnicas de inteligência artificial tanto quanto para a resolução das equações ou ainda para a substituição das mesmas por modelos unicamente computacionais.[2]
Ver também[editar | editar código-fonte]
Referências
Ligações externas[editar | editar código-fonte]
- Nanotecnologia computacional (em: Leone Pereira Masiero: Síntese Evolucionária em Nanotecnologia, dissertação de mestrado, PUC-Rio, 2006)