Entrevistas com plenaristas do XIII Encontro da SBPMat: Roberto Dovesi (Universita’ degli Studi di Torino, Itália).



O químico italiano Roberto Dovesi, professor titular da Universitá degli Studi di Torino, onde ele chefia o Grupo de Química Teórica, proferirá uma das palestras plenárias em nosso XIII Encontro da SBPMat. Dovesi falará sobre os cálculos teóricos aplicados aos materiais.

O foco da sua atividade científica é abordar, do ponto de vista da Mecânica Quântica, a Química e Física do Estado Sólido, a Ciência de Materiais e a Ciência de Superfícies. Em particular, sua atividade primária é a implementação de programas de computador ab initio para o estudo da estrutura eletrônica de compostos periódicos.

Dovesi é um dos criadores de CRYSTAL, uma ferramenta computacional para a caracterização de sólidos cristalinos. O projeto CRYSTAL foi iniciado em 1976, e envolveu (e ainda envolve) um grande número de colaboradores de muitos países. A primeira versão do software foi lançada em 1988. Depois vieram mais seis versões. CRYSTAL é hoje um programa licenciado usado em mais de 350 laboratórios no mundo. Nos últimos cinco anos, mais de 30 estudantes de doutorado e pós-doutorado de países europeus visitaram o Grupo de Química Teórica de Torino para serem apresentados aos aspectos formais e ao uso do código CRYSTAL.

Cada ano, o grupo de Dovesi organiza eventos internacionais sobre simulação de sólidos na abordagem da Mecânica Quântica. Um deles foi realizado em 2012 no Brasil. Neste ano quatro cursos foram organizados em Perth (Austrália), Jahnsi (India), Regensburg (Alemanha) e Londres (Inglaterra).

Roberto Dovesi é autor de mais de 250 artigos publicados em periódicos internacionais e de um livro (com Cesare Pisani e Carla Roetti) publicado pela editora Springer em 1989. Desde 1985, ele recebeu mais de 7.000 citações. Seu índice h é de 51.

Segue nossa entrevista com o plenarista.

Boletim da SBPMat: – Compartilhe conosco, muito brevemente, a história do desenvolvimento de CRYSTAL desde a primeira ideia até a comercialização.

Roberto Dovesi:- Em 1970 Cesare Pisani, Carla Roetti e eu decidimos explorar as possibilidades da simulação como um complemento aos experimentos no estudo de sólidos cristalinos.

Nós começamos a desenvolver pequenos códigos baseados na analogia com os códigos que estavam aparecendo na literatura produzida principalmente pelas universidades dos Estados Unidos. Em 1976 nós começamos a implementar códigos para cálculos quânticos ab initio para sólidos, usando ferramentas e metodologias que eram comuns para a comunidade de Química Teórica (em oposto à comunidade de Estado Sólido). Foram 4 anos de estudo muito duro e codificação para se chegar a um primeiro resultado preliminar, a estrutura de bandas do grafite e sua energia total. Oito anos depois, em 1988, CRYSTAL estava maduro o suficiente para ser publicamente distribuído pelo Programa de Intercâmbio de Química Quântica (QCPE, na sigla em inglês). O CRYSTAL foi o primeiro código periódico distribuído publicamente para a comunidade científica.

Nesse meio tempo muitos novos colaboradores de diversos países se juntaram ao grupo (eu gostaria de mencionar ao menos um deles, Vic Saunders, do Daresbury Laboratory, no Reino Unido). Nos anos seguintes diversas novas edições foram distribuídas (1992, 95, 98, 2003, 2006, 2009, 2014), cada uma correspondente às generalizações e extensões do código em diversas direções. A última edição (CRY14) foi distribuída em mais de 200 laboratórios em menos de um ano.

Espectro Raman do piropo.

Boletim da SBPMat: – Por favor, explique para um público amplo o que pode ser feito com o CRYSTAL no campo de Ciência e Engenharia de Materiais.

Roberto Dovesi:- O CRYSTAL pode ser usado para estudar muitas propriedades de estado fundamental de sistemas periódicos em 1 dimensão (nanotubos, polímeros), 2 dimensões (monocamadas, lâminas) e 3 dimensões (cristais); soluções sólidas, moléculas e aglomerados podem ser investigados também. Hartree-Fock e DFT de diversos tipos são os Hamiltonianos disponíveis. Um conjunto muito grande de propriedades pode ser estudado, a lista pode ser encontrada em www.crystal.unito.it.  Uma lista curta inclui propriedades elásticas, piezoelétricas, fotoelásticas, dielétricas, polarizabilidade e tensores de hiperpolarizabilidade, espectro IR e RAMAN, estrutura de bandas eletrônicas e fonônicas.

Boletim da SBPMat: – Escolha algumas de suas principais publicações (3 ou 4) para compartilhá-las com nossos leitores.

Roberto Dovesi:-

1. Raman Spectrum of Pyrope Garnet. A Quantum Mechanical Simulation of Frequencies, Intensities, and Isotope Shifts. Lorenzo Maschio, Bernard Kirtman, Simone Salustro, Claudio M. Zicovich-Wilson, Roberto Orlando and Roberto Dovesi. J. Phys. Chem. A, 2013, 117 (45), pp 11464–11471.

2. Structural, electronic and energetic properties of giant icosahedral fullerenes up to C6000: insights from an ab initiohybrid DFT study. Yves Noel, Marco De La Pierre, Claudio Marcelo Zicovich Wilson, Roberto Orlando, Roberto Dovesi. Phys Chem Chem Phys. 2014, Jun 11; 16(26):13390-401.

3. Symmetry and random sampling of symmetry independent configurations for the simulation of disordered solids. Philippe D’Arco, Sami Mustapha, Matteo Ferrabone, Yves Noël, Marco De La Pierre, Roberto Dovesi. J Phys Condens Matter. 2013 Sep 4; 25(35): 355401.

Boletim da SBPMat: – Conte-nos o que você pretende abordar em sua palestra no XIII Encontro da SBPMat.

Roberto Dovesi:- Eu tentarei demonstrar que atualmente simulações quânticas podem ser ferramentas úteis para complementar os experimentos. O custo menor do hardware e a disponibilidade de códigos computacionais poderosos, precisos e gerais permite executar simulações também para não especialistas. Eu demonstrarei que o número de propriedades disponíveis torna a simulação muito interessante.


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