Interviews with plenary speakers of the XV Brazil-MRS Meeting: Paul S. Weiss (UCLA, USA).

paul-weissTaking precise measurements of atoms and molecules. Accurately control molecules so that they form specific nanostructures or work together to achieve desired results. The nanoscientist Paul Weiss will address this and much more at the XV Brazil-MRS Meeting. Weiss is Professor at the University of California, Los Angeles (UCLA) and editor-in-chief of ACS Nano journal. At the annual SBPMat event, in addition to delivering the plenary lecture, Weiss will also participate in a roundtable to discuss scientific publication along with the public and editors of other journals.

Paul Weiss received his S.B and S.M degrees in Chemistry from the Massachusetts Institute of Technology in 1980, after conducting research in high-resolution laser spectroscopy. His doctoral research, also in Chemistry at the University of California at Berkeley, was about excited atom reactions in crossed molecular beams.

In 1986, the year he concluded his PhD, his advisor, Yuan T. Lee, was awarded the Nobel Prize in Chemistry for his contribution to the study of the dynamics of chemical elementary processes. Soon after his doctorate, Weiss began working at Bell Laboratories as a post-doc studying the effects of surface chemistry and gas-surface collisions on semiconductor surface electronic properties. In 1988, he worked at IBM Almaden Research Center, where he remained as a visiting scientist until the following year. There his work was on scanning tunneling microscopy (STM) with one of the STM pioneers, Donald Eigler. STM, which lead to a major breakthrough in nanotechnology by enabling the manipulation of individual atoms and molecules, would become one of Weiss’s favorite techniques.

In 1989, Weiss joined the faculty of Pennsylvania State University (PennState), where he continued his work with STM, expanding the technique and studying atoms and molecules. From 2001 to 2002 he was the director of the Center for Molecular Nanofabrication and Devices of PennState. In 2005 he was designated Distinguished Professor of Chemistry and Physics departments at the university.

It was also at PennState that Weiss met the scientist Anne Andrews, with whom he is married to this day. Andrews was responsible for convincing Weiss to apply his expertise and knowledge on nanoscience in the study of the human brain. In this field, and in collaboration with Andrews and other scientists, Weiss has been committed to developing tools to study the interactions between neurons, which take place through electrical and chemical signals in nanometric spaces.

Concomitantly, Paul Weiss participated in the creation of the scientific journal ACS Nano (2015 impact factor of 13,334) and has been editor in chief since the journal’s first edition, published in August 2007. In 2008, the journal received a major distinction, the PROSE Award for Best New Journal in Science, Technology, and Medicine from the Association of American Publishers.

In 2009, he joined the University of California, Los Angeles (UCLA), where he was named Distinguished Professor of Chemistry & Biochemistry. Furthermore, he received, until 2014, the Fred Kavli Chair in Nanosystems Sciences and the directorship of the California NanoSystems Institute, a multidisciplinary institute of research and innovation in nanoscience and nanotechnology. Weiss has also been leading at UCLA a research group that gathers together chemists, physicists, biologists, materials scientists, electrical and mechanical engineers and computer scientists.

Paul Weiss was a visiting professor at the University of Washington (1996 – 1997) and at Kyoto University (1998 and 2000). In 2015, he was Distinguished Visiting Professor at the California Institute of Technology, and Visiting Scholar at Harvard University.

Paul Weiss has published over 300 papers and has approximately 20 patents. According to Google Scholar he has an h-index of 60 and more than 16,000 citations. He has given over 600 invited, plenary, keynote, and named lectures. Weiss has received many awards and distinctions for his research, teaching and scientific publishing. He is an elected senior fellow of IEEE, an elected fellow of the American Chemical Society, the American Physical Society, the American Association for the Advancement of Science, and the American Vacuum Society, and an honorary fellow of the Chinese Chemical Society.

He is currently Distinguished Professor in the Department of Chemistry & Biochemistry and the Department of Materials Science & Engineering at UCLA. He is also Visiting Professor at Nanyang Technological University and continues to work as editor in chief of ACS Nano. Paul S. Weiss also holds a UC Presidential Chair at UCLA.

Here is a brief interview with this speaker of the XV Brazil-MRS Meeting:

SBPMat newsletter: – In your opinion, what are your main contributions on the themes of your plenary lecture? Could you also share with us a couple of references pertaining to publications on these subjects?

Paul Weiss: – In our work, we explore the ultimate limits of miniaturization. We have assembled and operated the smallest switches and motors in the world. To do that, we have put together two sets of capabilities. First, we designed and applied new microscopes and microscopies that can simultaneously measure structure, function, and spectra, with submolecular resolution. In the other, we have developed the ability to place individual molecules into precisely controlled environments. We combine these to understand functional mechanisms and to design new molecules and assemblies to test our ideas.

Try these papers:

Controlling Motion at the Nanoscale: Rise of the Molecular Machines, J. M. Abendroth, O. S. Bushuyev, P. S. Weiss, and C. J. BarrettACS Nano 9, 7746 (2015). (Abstract or Article or PDF)

Molecular Switches and Motors on Surfaces, B. K. Pathem, S. A. Claridge, Y. B. Zheng, and P. S. Weiss, Annual Review of Physical Chemistry 64, 605 (2013). (Abstract or PDF)

From the Bottom Up: Dimensional Control and Characterization in Molecular Monolayers, S. A. Claridge, W.-S. Liao, J. C. Thomas, Y. Zhao, H. Cao, S. Cheunkar, A. C. Serino, A. M. Andrews, and P. S. Weiss, Chemical Society Reviews 42, 2725 (2013). (Abstract or Article or PDF)

SBPMat newsletter: –  You are part of the team that created ACS Nano, launched in 2007, right? Could you tell us which elements you attribute to the success of the journal, reflected in its impact factor and the awards received

Paul Weiss: – Yes, I was the founding editor-in-chief and continue in that role.

We decided to create a forward-looking journal in which we would lay out the challenges and opportunities for the field, in order to guide and to accelerate advances. We felt that while there are many journals that published communications in nanoscience and nanotechnology, there was not a strong journal that published comprehensive work, on which others could build. This situation, we decided, was holding back our field. We set out to find the most diverse set of curious editors from different fields and we set the journal up to be extremely fast and fair to all authors. Only scientists make decisions and it takes at least two scientists to make decisions to decline manuscripts. Our editors have conversations every day on where the field is going and what are true advances. We have made it intellectually stimulating for ourselves and we believe also for our readers. The result is that we can see the real impact on the worlds of science, engineering, medicine, and beyond. We published the technology roadmaps proposing the BRAIN Initiative in the US and beyond and the new Microbiome Initiative. Stay tuned for more!

Nanotools for Neuroscience and Brain Activity Mapping, A. P. Alivisatos, A. M. Andrews, E. S. Boyden, M. Chun, G. M. Church, K. Deisseroth, J. P. Donoghue, S. E. Fraser, J. Lippincott-Schwartz, L. L. Looger, S. Masmanidis, P. L. McEuen, A. V. Nurmikko, H. Park, D. S. Peterka, C. Reid, M. L. Roukes, A. Scherer, T. J. Sejnowski, K. L. Shepard, D. Tsao, G. Turrigiano, P. S. Weiss, C. Xu, R. Yuste, and X. Zhuang, ACS Nano 7, 1850 (2013). (Abstract or Article or PDF)

Tools for the Microbiome: Nano and Beyond, J. S. Biteen, P. C. Blainey, M. Chun, G. M. Church, P. C. Dorrestein, S. E. Fraser, J. A. Gilbert, J. K. Jansson, R. Knight, J. F. Miller, A. Ozcan, K. A. Prather, E. G. Ruby, P. A. Silver, S. Taha, G. van den Engh, P. S. Weiss, G. C. L. Wong, A. T. Wright, and T. D. Young, ACS Nano 10, 6 (2016). (Abstract or Article orPDF)

SBPMat newsletter: –  Please leave an invitation to our readers to attend your plenary lecture “Cooperative Function in Atomically Precise Nanoscale Assemblies” in the XV Brazil-MRS Meeting.

Paul Weiss: – I hope you will join me at the XV Brazil-MRS Meeting for a discussion of how we can explore and understand function at the nanoscale and what it teaches us about the world around us.


Link to the abstract of the XV B-MRS Meeting plenary talk “Cooperative Function in Atomically Precise Nanoscale Assemblies”: http://sbpmat.org.br/15encontro/speakers/abstracts/3.pdf

Nota Pública da Sociedade Brasileira de Pesquisa em Materiais.

Cientistas alertam sobre a necessidade de valorizar investimentos em ciência, tecnologia e inovação para a retomada do crescimento econômico 

A diretoria e o conselho da Sociedade Brasileira de Pesquisa em Materiais (SBPMat) vêm a público exortar o Congresso Nacional a manter, no orçamento de 2017, os investimentos em Ciência, Tecnologia e Inovação (CTI) nos níveis dos últimos anos, antes dos cortes drásticos que ocorreram nos anos de 2015 e 2016. Temos ciência do esforço conjunto da sociedade para o ajuste das contas públicas, mas é inadmissível que os cortes em CTI sejam tão mais vultosos do que têm sido a queda de arrecadação e a queda no produto interno bruto.

São igualmente preocupantes os cortes em educação superior e no Sistema Nacional de Pós-Graduação, evidenciados pela interrupção ou diminuição de programas da CAPES. São estes programas que garantem um processo continuado de formação qualificada, alavancando a necessária massa crítica de capital humano para que o desenvolvimento científico e tecnológico alcançado possa, efetivamente, impactar na inovação industrial, aumentar o valor agregado da produção nacional, e garantir o bem-estar econômico e social das gerações futuras.

Num país como o Brasil, que ainda não alcançou maturidade em ciência e tecnologia para colocá-lo entre as nações desenvolvidas, a contribuição da CTI por vezes passa despercebida. Pode-se não atentar para os imensos ganhos de produção em áreas como agricultura e pecuária, na extração e beneficiamento mineral, os quais garantem superávits em nossa balança comercial. Também pode-se não notar a excelência da medicina e da tecnologia digital, que beneficiam diretamente no dia-a-dia da população.

Nossa área específica, a de pesquisa e novas soluções em materiais, é essencial para o futuro do Brasil como nação soberana e menos susceptível a interesse de outros países. Somos os maiores produtores de quartzo e de nióbio no mundo, e estamos entre os maiores em terras raras e outros minérios estratégicos de imenso valor comercial. Nossa biodiversidade oferece um número incontável de novos materiais orgânicos, que poderão ser aplicados em saúde e em segmentos industriais como os de energia e eletrônica.

Sabemos que os efeitos dos cortes em CTI serão devastadores. Além de frearem o avanço contínuo das últimas décadas, com risco de sucateamento de laboratórios e desperdício do valor já investido, os cortes efetuados inviabilizam a tecnologia nacional e a formação de recursos humanos vitais para promover o desenvolvimento sustentável.

Enganam-se aqueles que avaliam que cortes em CTI e educação de nível superior têm pouco impacto para a vida do cidadão comum. No curto prazo, tais cortes afetam mais visivelmente as comunidades acadêmicas estruturadas nos grandes centros do Brasil. Porém, são os estratos socioeconômicos menos favorecidos que serão os mais afetados no médio e longo prazos. Esses estratos não têm acesso ao material importado, ao tratamento médico e formação no exterior, dos quais somente as elites podem se valer. São estes os que mais padecerão, se o Brasil continuar com uma política de governo tênue e não regular, que pode tornar inviável o sistema de ciência, tecnologia e inovação, construído arduamente nas últimas décadas.

Convite da SBPMat para seguir a IUMRS no Twitter.

Enquanto membro (“adhering body”) da União Internacional de Sociedades de Pesquisa em Materiais (IUMRS), a SBPMat convida sua comunidade a seguir a IUMRS no Twitter, e assim ficar a par de novidades do campo dos Materiais, de relevância e origem global.

Siga IUMRS no Twitter: http://www.twitter.com/Materials_IUMRS.

Atividades especiais do XV Encontro da SBPMat/ XV Brazil-MRS Meeting: reserve sua vaga.

Tutoriais: Dois tutoriais serão oferecidos no dia 25/09 das 14h00 às 17h00 aos inscritos no evento, sem custo adicional. Um deles é sobre simulações computacionais de sistemas de átomos usando Reactive Force Fields (teoria e prática). O segundo, organizado pelo prof. Valtencir Zucolotto, abordará capacidades necessárias para fazer ciência de alto impacto, inclusive escrita científica. Reserve sua vaga no momento da inscrição. Se você já efetuou a inscrição ao evento e deseja participar de um dos tutoriais, clique em “alterar atividades” e selecione o tutorial.

Science Lunch “Research in Germany”, 26/09, das 12h00 às 14h00. Reunirá cientistas e agências de fomento da Alemanha para falar com o público sobre oportunidades de pesquisa desse país. Vagas limitadas. Saiba mais e faça sua inscrição gratuita. 

Meet the Editors, 27/09, das 12h00 às 14h00. A mesa redonda “Meet the editors” reunirá Paul Weiss (editor-chefe da ACS Nano), Susan Sinnott (editora-chefe da Computational Materials Science), Ifor Samuel (editor-chefe da Synthetic Metals) e Tim Smith (diretor na IOP Publishing) para falar com o público sobre publicação científica. Vagas limitadas. Inscrições gratuitas no ato da inscrição ao encontro. Aqueles que já efetuaram a inscrição ao evento e desejam participar desta atividade devem clicar em “alterar atividades” e selecioná-la.

Materials Research and Innovation, 28/09, das 12h00 às 14h00. Este painel reunirá representantes da Mahle, Braskem e Inova-Unicamp, que apresentarão casos de colaboração universidade – empresa para P&D no Brasil e discutirão o papel da pesquisa em materiais na inovação. Vagas limitadas. Inscrições gratuitas no ato da inscrição ao encontro. Aqueles que já efetuaram a inscrição ao evento e desejam participar desta atividade devem clicar em “alterar atividades” e selecioná-la.

Boletim da SBPMat – edição 48.

 

Saudações!

Edição nº 48 – 31 de agosto de 2016 

XV Encontro da SBPMat/ XV Brazil-MRS Meeting - Campinas (SP) 25-29/09/2016 

Resumos aceitos: 1.909. 

Inscrições. Estão abertas as inscrições para participar do evento. Encerra hoje o período para inscrições com desconto. Aqui. 

Prêmios. Graduandos e pós-graduandos que tiveram trabalhos aprovados nos simpósios do evento ainda podem submeter resumos estendidos para concorrerem aos prêmios para estudantes. O prazo foi prorrogado até 06/09. Apenas um arquivo pode ser submetido e, após submissão, edições no resumo estendido não são permitidas. Além do Bernhard Gross Award, haverá neste ano um prêmio da ACS (American Chemical Society). Os prêmios só serão outorgados aos vencedores se eles estiverem na cerimônia de encerramento (29/09, das 11h45 às 14h00). Saiba mais nas instruções para autores.

Programa. Está disponível no site nas versões resumida e completa (simpósio por simpósio). Aqui.

Sessões especiais – Science Lunch “Research in Germany”, 26/09, das 12h00 às 14h00. Reunirá cientistas e agências de fomento da Alemanha para falar com o público sobre oportunidades de pesquisa desse país. Vagas limitadas. Saiba mais e faça sua inscrição gratuita. 

Sessões especiais – Meet the Editors, 27/09, das 12h00 às 14h00. A mesa redonda “Meet the editors” reunirá Paul Weiss (editor-chefe da ACS Nano), Susan Sinnott (editora-chefe da Computational Materials Science), Ifor Samuel (editor-chefe da Synthetic Metals) e Tim Smith (diretor na IOP Publishing) para falar com o público sobre publicação científica. Vagas limitadas. Inscrições gratuitas no ato da inscrição ao encontro. Aqueles que já efetuaram a inscrição ao evento e desejam participar desta atividade devem clicar em “alterar atividades” e selecioná-la. 

Sessões especiais – Materials Research and Innovation, 28/09, das 12h00 às 14h00. Este painel reunirá representantes da Mahle, Braskem e Inova-Unicamp, que apresentarão casos de colaboração universidade – empresa para P&D no Brasil e discutirão o papel da pesquisa em materiais na inovação. Vagas limitadas. Inscrições gratuitas no ato da inscrição ao encontro. Aqueles que já efetuaram a inscrição ao evento e desejam participar desta atividade devem clicar em “alterar atividades” e selecioná-la.

Tutoriais: Dois tutoriais serão oferecidos no dia 25/09 das 14h00 às 17h00 aos inscritos no evento, sem custo adicional. Um deles é sobre simulações computacionais de sistemas de átomos usando Reactive Force Fields (teoria e prática). O segundo, organizado pelo prof. Valtencir Zucolotto, abordará capacidades necessárias para fazer ciência de alto impacto, inclusive escrita científica. Reserve sua vaga no momento da inscrição. Se você já efetuou a inscrição ao evento e deseja participar de um dos tutoriais, clique em “alterar atividades” e selecione o tutorial.

Publicação de contribuições apresentadas: Os trabalhos apresentados no XV Encontro da SBPMat poderão ser submetidos por seus autores a avaliação por pares para publicação em periódicos científicos do IOP. Saiba mais. 

Plenárias: Veja os resumos das palestras plenárias e palestra memorial do nosso evento e os CVs dos cientistas que vão proferi-las. Aqui. 

Expositores: Haverá 43 estandes de empresas e instituições.

Hospedagem e passagens: Lista da agência de turismo Follow Up com hotéis, albergues, pousadas e formulário para reserva de vôos. Aqui.

Pacotes turísticos: O site da Follow Up também sugere opções de pacotes turísticos para antes e depois do evento. Aqui.

Local do evento: Veja vídeo sobre a cidade de Campinas e folder sobre o centro de convenções Expo D. Pedro. 

Organizadores: Coordenam esta edição do evento as professoras da Unicamp Ana Flávia Nogueira (Instituto de Química) e Mônica Alonso Cotta (Instituto de Física “Gleb Wataghin”). Saiba quem são os membros da comissão local e veja fotos dos organizadores, aqui.

Notícias da SBPMat
A SBPMat tem a satisfação de anunciar que o XVI Encontro da SBPMat/ XVI Brazil-MRS Meeting será realizado em Gramado (RS) de 24 a 28 10 a 14 de setembro de 2017.
Artigo em destaque 

Um estudo desenvolvido no Brasil por meio de simulações computacionais mostrou que um defeito na rede de átomos de nanofitas de bismuto (bidimensionais) gera estados condutores em regiões das nanofitas que deveriam ser isolantes. O trabalho faz uma importante contribuição ao estudo de uma família de materiais recentemente descoberta, a dos isolantes topológicos, e foi publicado na revista científica Nano Letters.  Veja nossa matéria de divulgação.

Gente da nossa comunidade
O professor Victor Carlos Pandolfelli (DEMa-UFSCar) foi escolhido e assumiu como um dos editores-chefes do periódico científico Ceramics International (Elsevier). Saiba mais.
Entrevistas com palestrantes do XV Brazil-MRS Meeting/Encontro da SBPMat
Inserir num computador as propriedades necessárias para determinada aplicação e obter o projeto do material mais adequado a ela é uma das tentadoras promessas da Ciência Computacional de Materiais. Esse campo de pesquisa terá seu lugar nas palestras plenárias do XV Brazil-MRS Meeting/Encontro da SBPMat, principalmente na palestra de Susan Sinnott, professora e diretora do Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais da Pennsylvania State University (EUA) e editora-chefe do periódico Computational Materials Science. Dentro da produção científica de Sinnott, que conta com mais de 10 mil citações, há importantes contribuições ao desenvolvimento de ferramentas de simulação, em escala atómica, de sistemas de materiais heterogêneos. Veja nossa entrevista com Susan Sinnott

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Dicas de leitura
Pesquisa com participação brasileira avança na compreensão do ruído magnético, que gera imperfeições em aplicações dos materiais magnéticos (divulgação de paper do periódico Physical Review Letters). Aqui.
Oportunidades
  • Oportunidades para pesquisadores no Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS). Aqui. 
  • Concurso para professor da UFPA: Materiais, Processos e Bioprocessos. Aqui. 
  • Concurso para professor no Programa de Engenharia de Nanotecnologia da COPPE. Aqui. 
  • Concurso para professor do DEMa-UFSCar em materiais cerâmicos. Aqui.
  • Pós-doutorado no programa de pós-graduação em Física da UFSC. Aqui.
  • Pós-doutorado em Bioeletroquímica no IQSC – USP. Aqui. 
Próximos eventos da área
  • XV Encontro da SBPMat. Campinas, SP (Brasil). 25 a 29 de setembro de 2016. Site.
  • Aerospace Technology 2016. Estocolomo (Suécia). 11 a 12 de outubro de 2016. Site.
  • AutoOrg 2016. 5 th Meeting on self-assembly structures in solutions and at interfaces. Florianópolis, SC (Brasil). 2 a 4 de novembro de 2016. Site. 
  • I Simpósio Nacional de Nanobiotecnologia; II Workshop de Nanobiotecnologia da UFMG – Avanços & Aplicações. Belo Horizonte, MG (Brasil). 1 a 2 de dezembro de 2016. Site.
      
Você pode divulgar novidades, oportunidades, eventos ou dicas de leitura da área de Materiais, e sugerir papers, pessoas e temas para as seções do boletim. Escreva para comunicacao@sbpmat.org.br.
Descadastre-se caso não queira receber mais e-mails.

 

Interviews with plenary speakers of the XV Brazil-MRS Meeting: Susan Sinnott (Penn State, USA).

susan sinnottComputational 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.

Representação da nanofita de bismuto bicamada com o defeito 558, vista de cima (esquerda) e de lado (direta). As bolinhas verdes representam os átomos da camada superior do material e as azuis, os átomos da camada inferior. No centro da figura da esquerda, nota-se facilmente o defeito: pentágonos e um octógono interrompem a repetição de hexágonos.
Representação da nanofita de bismuto bicamada com o defeito 558, vista de cima (esquerda) e de lado (direta). As bolinhas verdes representam os átomos da camada superior do material e as azuis, os átomos da camada inferior. No centro da figura da esquerda, nota-se facilmente o defeito: pentágonos e um octógono interrompem a repetição de hexágonos.

“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.

A figura mostra a curva de dispersão dos estados topológicos metálicos, localizados no defeito 558, marcados em azul e vermelho.
A figura mostra a curva de dispersão dos estados topológicos metálicos, localizados no defeito 558, marcados em azul e vermelho.

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.

autores
Montagem de fotos dos autores do artigo. Começando pela esquerda do leitor, Erika Lima, atualmente professora da UFMT, Tome Schmidt, professor da UFU, e Ricardo Nunes, professor da UFMG.

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.

Victor Carlos Pandolfelli.
Victor Carlos Pandolfelli.

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.