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Author: Verónica Savignano
Interviews with plenary speakers of the XV Brazil-MRS Meeting: Susan Sinnott (Penn State, USA).
Computational methods make a difference when the challenge is to develop a new material for a given technology or to adjust material properties to fit a specific application.
In the end of September, the computational materials scientist Susan Sinnott will talk about this topic of her expertise in a plenary lecture at the XV Brazil-MRS Meeting. Sinnott is Professor and Department Head of Materials Science and Engineering at Pennsylvania State University (USA). She is also the editor-in-chief of “Computational Materials Science” (Elsevier).
Susan Sinnott received her B.S. degree in Chemistry (with honors) from the University of Texas in 1987 and her doctoral degree in Physical Chemistry from Iowa State University in 1993. Then she worked as a postdoctoral associate at the U.S. Naval Research Laboratory until 1995. After that, she became a faculty member of the University of Kentucky. In 2000, she began her tenure at the University of Florida (UF). In 2012, she was named the Alumni Professor of Materials Science and director of the Cyberinfrastructure for Atomistic Materials Science at UF. In 2013, she was president of the American Vacuum Society (AVS). In 2015, she joined the Pennsylvania State University (Penn State).
Susan Sinnott is the author of more than 210 refereed journal papers and 8 book chapters. She has over 10,000 citations and an h-index of 46, according to Google Scholar.
She is a Fellow of the Materials Research Society, American Physical Society, American Ceramic Society, American Vacuum Society, and American Association for the Advancement of Science.
In the XV Brazil-MRS Meeting, Susan Sinnott will not only deliver the plenary lecture “Role of Atomic-Scale Modeling in Materials Design and Discovery”, but also take part in the roundtable “Meet the editors” to discuss scientific publication issues. Besides her position as editor-in-chief of “Computational Materials Science”, this scientist serves as associate editor, principle editor and divisional associated editor for other journals.
Here follows a short interview with the scientist.
SBPMat newsletter: – In your opinion, what are your most significant contributions to the field of materials modeling? Explain them very briefly and, if possible, share references of resulting publications or patents, products etc.
Susan Sinnott: – My research program uses computational atomistic methods to design and investigate materials. This area has seen tremendous growth in the last two decades because of a combination of factors, including the increasing availability and low cost of fast computers, the refinement of atomistic methods, the shrinking of device dimensions, and the improved ability of experimentalists to study materials at the nanometer scale. It approaches well-established continuum level modeling (such as finite element analysis) and fluid dynamics at high length scales (100s-1000s nanometers), and overlaps with traditional physics and chemistry at small length scales (1-10 nanometers).
A major contribution from my research group is the development of inventive methods to enable the modeling of new material systems at the atomic level. In particular, my collaborators and I developed a new empirical, reactive potential for molecular dynamics simulations that allows for the modeling of heterogeneous material systems at the atomic scale, something that has traditionally only been possible with computationally intensive first principles methods such as density functional theory. This method has allowed us to investigate such otherwise intractable problems as Cu thin film growth on ZnO surfaces, and model the catalytic activity of metal clusters on oxide surfaces. These potentials have been incorporated into an open-source massively parallel molecular dynamics software developed at Sandia National Laboratory to make them available to the modeling community.
Some relevant publications are:
- “Simulating Multifunctional Structures”, S.R. Phillpot and S.B. Sinnott, Science 325, 1634-1635 (2009).
- “Classical atomistic simulations of surfaces and heterogeneous interfaces with charge-optimized many body potentials”, T. Liang, T-R. Shan, Y.-T. Cheng, B.D. Devine, M. Noordhoek, Y. Li, Z. Lu, S.R. Phillpot, and S.B. Sinnott, Materials Science and Engineering Reports 74, 255-279 (2013).
SBPMat newsletter: – In the abstract of your plenary lecture, you mention the concept of “materials by design”. Could you explain this idea in a few words? Today, is “materials by design” a fact or a promise?
Susan Sinnott: – The ability to design a material with desired properties a priori using computational methods has been a promise of the field of computational materials science for many years. This promise relies on designing materials that do not currently exist or with properties that are desired from compositions that are largely unknown. The day that we can input the properties desired for a given part or device into a computer and have it predict the composition and microstructure or morphology needed to produce those properties has not yet arrived but remains the ultimate goal of “materials by design” initiatives. Currently, the integration of computational and experimental approaches is more complete than ever before. This enables computational materials science methods to make predictions that can be subsequently validated, and for experimental observations to be explained. Advances depend on continued improvements in the accuracy and predictability of computational methods along with continuing improvements in the linkages of the computational results to data from experimental characterization and production methods. An integral component to the new paradigm for materials design and discovery is the production and integration of datasets from calculations, simulations, experiments, or a combination of all of these. Therefore the seamless integration of database mining and materials informatics methods with conventional experimental and computational materials science methods is required. Lastly, the materials community must reach a critical comfort level and associated understanding of the strengths and limitations of coupling these methods so that such comparisons can be made on a routine basis.
A relevant paper that discusses these ideas in more detail is:
“Material design and discovery with computational materials science”, S.B. Sinnott, Journal of Vacuum Science and Technology A 31, 050812 (2013)
SBPMat newsletter: – If you desire, leave an invitation for our readers to go to your plenary lecture at the XV Brazil-MRS Meeting.
Susan Sinnott: – I invite you to find out more at my plenary lecture at the XV Brazil-MRS Meeting.
Link to the abstract of Susan Sinnott´s plenary lecture at the XV Brazil-MRS Meeting: http://sbpmat.org.br/15encontro/speakers/abstracts/10.pdf
Artigo em destaque: Nanofitas isolantes com regiões condutoras.
O artigo científico com participação de membros da comunidade brasileira de pesquisa em Materiais em destaque neste mês é: Topologically Protected Metallic States Induced by a One-Dimensional Extended Defect in the Bulk of a 2D Topological Insulator. Erika N. Lima, Tome M. Schmidt, and Ricardo W. Nunes. Nano Lett., 2016, 16 (7), pp 4025–4031. DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b00521
Nanofitas isolantes com regiões condutoras
Uma pesquisa realizada no Brasil faz uma relevante contribuição ao estudo dos isolantes topológicos, classe de materiais cuja existência foi prevista teoricamente em 2005 e confirmada experimentalmente em 2007. O estudo foi reportado em um artigo recentemente publicado na Nano Letters (fator de impacto 2015: 13,779).
Os isolantes topológicos possuem a interessante propriedade de se comportarem como isolantes em seu interior e como condutores em sua superfície ou borda. Conforme detalha Ricardo Wagner Nunes, professor da Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG) e autor correspondente do artigo, “isolantes não-topológicos também podem ter superfícies condutoras, mas no caso dos isolantes topológicos é possível identificar que a condução de carga e spin na superfície é muito robusta, por ser “protegida” pela simetria de reversão temporal”.
No artigo da Nano Letters, o professor Nunes e seus colaboradores, Erika Lima, da Universidade Federal do Mato Grosso (UFMT) – campus Rondonópolis, e Tome Schmidt, da Universidade Federal de Uberlândia (UFU), reportaram seu trabalho sobre um isolante topológico bidimensional, uma nanofita de bismuto formada por apenas duas camadas de átomos de bismuto, sobrepostas e ligadas, de um átomo de espessura cada uma. Usando métodos computacionais, os cientistas mostraram que o interior da nanofita de bismuto, em vez de ser totalmente isolante, pode ter estados condutores (também chamados de estados metálicos) gerados a partir de um determinado tipo de irregularidade na rede de átomos do material, conhecido como defeito estendido 558.
“Em nosso trabalho, mostramos que um defeito linear no interior de um isolante topológico bidimensional pode gerar estados quânticos eletrônicos unidimensionais que conduzem carga e spin no interior do material”, precisam os autores.
Os autores chegaram aos resultados que sustentam essa conclusão por meio de cálculos feitos em supercomputadores, simulando o que aconteceria com os estados quânticos dos elétrons no material com a presença de defeitos. “Utilizamos cálculos de primeiros princípios dentro da Teoria do Funcional da Densidade”, detalham os autores. Para se ter uma ideia, a simulação computacional de defeitos em nanoestruturas de bismuto, relatam os autores, demandou um custo computacional de aproximadamente 400 horas em supercomputadores localizados no Departamento de Física da UFMG e no Centro Nacional de Processamento de Alto Desempenho em São Paulo (Cenapad), na UNICAMP.
No artigo, os autores também propõem a existência do pentaoctite, um novo isolante topológico bidimensional. Esse material, que ainda não foi sintetizado, seria uma bicamada de bismuto, com uma rede cristalina formada por átomos dispostos em pentágonos e octógonos. “Em nossos cálculos mostramos que essa nova “fase” do bismuto bidimensional tem baixa energia de formação, o que abre a possibilidade de ser sintetizada em laboratório”, afirmam os autores.
De acordo com os autores, o trabalho reportado na Nano Lettters suscita diversas questões do âmbito da pesquisa fundamental, como a influência de impurezas magnéticas e não-magnéticas sobre o transporte de carga e de spin nos estados topológicos propostos, e a conexão entre as simetrias da rede e a natureza dos estados topológicos de borda no pentaoctite. “Sob um ponto de vista aplicado, seria interessante se nosso trabalho viesse a motivar estudos experimentais sobre isolantes topológicos bidimensionais baseados em bismuto e outros materiais, que possibilitassem uma colaboração teórico-experimental nesse tema”, comentam os autores, deixando um convite aberto aos grupos de pesquisa experimental.
A história do trabalho de pesquisa
“O trabalho se originou de um casamento de meus interesses em defeitos topológicos estendidos em materiais bidimensionais e tridimensionais, com a experiência do professor Tome Mauro Schmidt (UFU) e da Erika Lima, que foi sua orientanda de doutorado no tema de isolantes topológicos”, relata Nunes.
Em 2012, Nunes e outros colaboradores tinham publicado um artigo na Nano Letters sobre estados magnéticos (não topológicos) gerados por defeitos estendidos lineares em uma monocamada de grafeno. Posteriormente, em conversas com Schmidt, foi definida uma colaboração visando investigar se um defeito estendido com a mesma morfologia levaria à formação dos estados topológicos em um isolante topológico bidimensional de bismuto.
Em seu pós-doutorado no grupo do professor Nunes, realizado em 2015, Erika Lima fez todos os cálculos computacionais. A interpretação dos resultados e a redação do artigo foram realizados pelos três pesquisadores, que são os autores do artigo.
A pesquisa que gerou o artigo contou com financiamento da CAPES, CNPq, FAPEMIG e do INCT de Nanomateriais de Carbono.
Oportunidades para pesquisadores no LNLS.
Pesquisador I (86508)
Linha XDS
Localização: Laboratório Nacional de Luz Síncrotron localizado em Campinas/ São Paulo, Brasil.
Atividades envolvidas
Integrar a equipe da linha XDS e futuramente a linha EMA na nova fonte de luz síncrotron SIRIUS. Implementar, comissionar e suportar novos e atuais instrumentações para experimentos de pesquisadores internos e externos ao CNPEM. Espera-se que o candidato tenha boa experiência em instrumentação científica, em particular nos seguintes tipos de experimentos:
– Difração de raios X (XRD);
– Espectroscopia de raios X (XAS);
– Espalhamento inelástico de raios x (IXS);
– Espectroscopia de emissão de raios X (XES);
– Experimentos em altas pressões;
– Experimentos em baixas/altas temperaturas;
– Experimentos de pump-and-probe envolvendo lasers de alta potência.
Requisitos
– Graduação completa em Física, Química, Eng. Materiais, Eng. Computação, Ciência da Computação, Eng. Elétrica/Eletrônica.
– Doutorado em ciências físicas/químicas/materiais e áreas afins.
– Experiência em instrumentação científica.
– Inglês avançado.
Interessados, favor enviar CV, carta de apresentação e de recomendação para elisa.turczyn@lnls.br. No campo assunto, colocar “Vaga 86508”, caso contrário o CV será desconsiderado.
Pesquisador II (87723)
Linha MX2
Localização: Laboratório Nacional de Luz Síncrotron localizado em Campinas/ São Paulo, Brasil.
Atividades envolvidas
Auxiliar no planejamento, execução e divulgação de pesquisa científica e tecnológica nos temas pertinentes à missão do Laboratório Nacional.
Auxiliar no planejamento, montagem e comissionamento dos equipamentos das instalações de Cristalografia de Macromoleculas do Sírius.
Auxiliar o acesso de usuários da comunidade interna e externa ao CNPEM às linhas de Cristalografia de Macromoleculas, bem como implementação de novas tecnologias, organização de rotinas, coordenação de pessoal, planejamento de atividades, gerenciamento de propostas e projetos, coordenação da manutenção de equipamentos e realização de consultoria científica para usuários interessados.
Realizar treinamentos técnicos e científicos em sua área de especialidade, visando a capacitação de técnicos e analistas para a realização de atividades laboratoriais.
Executar outras tarefas correlatas às descritas acima, a critério da instituição e de acordo com a orientação do superior imediato.
Requisitos
– Graduação e Doutorado em Física, química e/ou bioquímica.
– Inglês avançado.
Diferenciais
– Experiência/conhecimento em:
Determinação de estruturas de proteínas por Cristalografia de Raios X.
Purificação e cristalização de proteínas.
– Conhecimentos básicos de eletrônica.
– Possuir produtividade científica e/ou tecnológica destacada em sua área de atuação.
Interessados, favor enviar CV, carta de apresentação e de recomendação para elisa.turczyn@lnls.br. No campo assunto, colocar “Vaga 87723”, caso contrário o CV será desconsiderado.
Prof. Victor Carlos Pandolfelli (UFSCar) eleito editor-in-chief do periódico Ceramics International.
O professor Victor Carlos Pandolfelli, do Departamento de Engenharia de Materiais da Universidade Federal de São Carlos (DEMa-UFSCar) foi escolhido e assumiu como um dos editors-in-chief da Ceramics International. O periódico, divulgado globalmente, é publicado pela Elsevier e tem 41 anos de história. Atualmente tem uma taxa de aceitação de 25% dos artigos submetidos. É classificado como A1 pela CAPES em várias áreas de avaliação.
Pandolfelli concluiu o doutorado em Leeds (Reino Unido) em 1989 e fez pós-doutorado na École Polytechnique de Montreal (Canadá) em 1996 e 1997. É professor titular do DEMa-UFSCar, membro titular da Academia Brasileira de Ciências, membro titular da World Academy of Ceramics, fellow da American Ceramic Society, membro titular da Academia Nacional de Engenharia e guest professor da Wuhan University of Science and Technology (China). É membro do conselho da World Academy of Ceramics (2014-2018), membro do conselho técnico internacional da Morgan International (Inglaterra) e coordenador latino-americano da FIRE (Federation for International Refractories Research and Education), que envolve 10 universidades em diferentes países e 17 empresas líderes na área de refratários. É autor de 480 artigos publicados em periódicos científicos e 2 livros. Recebeu 12 prêmios internacionais.
Bolsa de pós-doutorado junto ao PPGFSC-UFSC.
O Programa de Pós-Graduação em Física da Universidade Federal de Santa Catarina (PPGFSC-UFSC, Florianópolis) anuncia a disponibilidade de 1 (uma) bolsa de pós-doutorado do Programa Nacional de Pós-doutorado da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (PNPD/CAPES), para o período de 2 (dois) anos.
A mensalidade da bolsa é de R$ 4.100.00 (quatro mil e cem reais) além de valores destinados ao custeio.
O candidato deve atuar em linhas de pesquisa TEÓRICAS ou
O regulamento completo do Programa Nacional de Pós-Doutorado – PNPD está descrito na Portaria nº 086, de 03 de julho de 2013.
Para fazer sua inscrição clique aqui.
Oportunidade: bolsa de pós-doutorado em Bioeletroquímica no IQSC – USP.
- Título: Bolsa de PD em Físico-Química
- Área de conhecimento:Química
- Nº do processo FAPESP:2013/14262-7
- Título do projeto:Interação entre Biomoléculas e Nanoestruturas: Eletroquímica, Interfaces e Superfícies.
- Área de atuação:Físico-Química
- Pesquisador principal:Frank Nelson Crespilho
- Unidade/Instituição: Instituto de Química de São Carlos/IQSC; Universidade de São Paulo/USP.
- Data limite para inscrições:11/09/2016
O Laboratório de Bioeletroquímica e Interfaces, Departamento de Físico-Química (DFQ/IQSC/USP), em São Carlos, SP, oferece uma Bolsa de Pós-Doutorado FAPESP para desenvolver projeto na área de Bioeletroquímica sob supervisão do Prof. Frank Crespilho. É desejável que o candidato possua formação em Doutorado em Química, Engenharia Química ou áreas afins. Também, serão preferidos os candidatos com experiência em espectroscopia (UV-VIS e FTIR) e eletroquímica. O perfil que se tem em vista nesta chamada é de um pesquisador que tenha facilidade para trabalhar em equipe e que domine a língua inglesa. O candidato desenvolverá um projeto de pesquisa em nível de pós-doutoramento na área de Bioeletroquímica e Espectroscopia na Região do Infravermelho, incluindo:
1) Desenvolver e testar novos eletrodos enzimáticos;
2) Desenvolver superfícies sólidas modificadas com enzimas confinadas, com alta atividade e seletividade;
3) Estudar a interação entre o transporte de carga, transporte de massa e a conformação molecular de enzimas;
4) Desenvolver novas ferramentas para a técnica de Geração de Imagens Químicas por FTIR (FTIR Chemical Imaging) acoplada com técnicas eletroquímicas.
A Bolsa de Pós-Doutorado será oferecida a partir de 11/10/2016.
Os candidatos interessados devem enviar uma mensagem, até o dia 11/09/2016, para o endereço bioelectrochemistry@iqsc.usp.br, anexando o (i) curriculum vitae e a lista de publicações, (ii) duas cartas de referência e (iii) uma carta de apresentação descrevendo suas principais qualificações e habilidades.
Concurso para professor da UFPA: Materiais, Processos e Bioprocessos.
Concurso Público para Professor da Carreira do Magistério Superior para o quadro permanente da UFPA (Universidade Federal do Pará), conforme EDITAL Nº 252, DE 28 DE JULHO DE 2016.
Inscrições: a partir do dia 03/08/2016 até dia 03/10/2016.
Tema: Materiais, Processos e Bioprocessos.
CONTEÚDO PROGRAMÁTICO
Instituto de Ciências Biológicas
Materiais, Processos e Bioprocessos:
1 – Biomateriais (propriedades e aplicações).
2 – Cargas Concentradas e Distribuídas, Tensão de Escoamento, Flexão Normal, Fadiga e Fluência.
3 – Derivadas Parciais: conceitos e aplicações.
4 – Difração e Interferência de Ondas Eletromagnéticas, Difração de Raios-X, Lei de Bragg.
5 – Elasticidade Linear, Critérios de Resistência, Noções de Estabilidade e Métodos Energéticos.
6 – Equações Diferenciais Ordinárias: conceitos e aplicações a Processos de Transferência de Massa.
7 – Integral: conceitos e aplicações em engenharia de bioprocessos.
8 – Limites e Derivadas.
9 – Materiais Poliméricos, Cerâmicos e Compósitos (propriedades térmicas e elétricas).
10 – Reações e Solicitações, Estados de Tensões, Deformações (Lei de Hooke, efeito de Poisson). Cisalhamento e Torção.
Lotação: UFPA Campus Belém – Instituto de Ciências Biológicas:
| Tema do Concurso | Vagas | Classe | Denominação | Regime de trabalho | Requisito |
| Materiais, Processos e Bioprocessos | 01 | A | Adjunto A | Dedicação Exclusiva | Doutorado em Biotecnologia, ou Engenharia de Materiais, ou Ciência dos Materiais, ou Modelagem e Simulação de Processos, ou Nanotecnologia, ou Engenharia Química, ou Engenharia de Bioprocessos ou Engenharia Mecânica; com Licenciatura ou Bachareladoem Física, ou Engenharia de Materiais, ou Matemática, ou Biotecnologia, ou Nanotecnologia, ou Engenharia Mecânica, ou Engenharia Química ou Engenharia de Bioprocessos. |
Mais informações no edital.
Concurso para professor da COPPE.
Vaga para professor adjunto 40h – DE no Programa de Engenharia de Nanotecnologia da COPPE.
Mais informações e inscrições: http://concursos.pr4.ufrj.br/index.php/component/content/article/37-concursos/concursos-em-andamento/edital-215-de-29-de-junho-de-2016/333-edital-215-de-29-de-junho-de-2016
XVI Encontro da SBPMat será em Gramado de 10 a 14 de setembro de 2017.
A Sociedade Brasileira de Pesquisa em Materiais (SBPMat) tem a satisfação de anunciar que o XVI Encontro da SBPMat/Brazil-MRS Meeting será realizado em Gramado de 24 a 28 10 a 14 de setembro de 2017.
Reserve a data na sua agenda!