Boletim da SBPMat – 68ª edição

 

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Boletim da
Sociedade Brasileira
de Pesquisa em Materiais

Edição nº 68. 30 de abril de 2018.
Artigo em Destaque

Dois professores e dois estudantes da UFPE reportaram, na prestigiada Nature Physics, a primeira observação de um fônon com spin – algo similar a uma rede de átomos vibrando e rotando. A equipe conseguiu esse resultado surpreendente depois de superar uma série de dificuldades experimentais. Saiba mais sobre esta descoberta, seus possíveis impactos e sua história. Aqui.

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Da Ideia à Inovação

Para inaugurar esta seção do boletim, dedicada a contar a trajetória de invenções que viraram produtos de sucesso, propomos uma brincadeira com você, leitor: uma adivinha. Aqui vai a primeira pista. Trata-se de um produto biomimético, metonímico, adorado pelas crianças… e muito prático. Veja aqui.

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XVII Encontro da SBPMat/ B-MRS Meeting
(Natal, RN, 16 a 20 de setembro de 2018)

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Some-se a nós, junto à praia, e faça parte desta grande reunião, onde ciência e tecnologia se agregarão à natureza para uma experiência ideal de aprendizagem e intercâmbio!

Submissão de resumos. Encerra hoje (30 de abril) o prazo de submissão. Acesse o sistema para enviar seu resumo.

Aceitação de trabalhos. Até 25 de maio, os autores de trabalhos submetidos receberão notificação a respeito da aceitação, rejeição ou necessidade de modificação dos resumos.

Prêmios para estudantes. Até 18 de junho, está aberta a submissão de resumos estendidos para candidatar trabalhos de estudantes aos prêmios Bernhard Gross e ACS Publications. Saiba mais.

Inscrições. Aproveite os valores com desconto até 31 de julho, e o desconto especial para sócios SBPMat. Saiba mais.

Conference Party. A festa do evento será na noite de 19 de setembro, à beira-mar, no Imirá Plaza Hotel & Convention, e terá patrocínio de periódicos científicos da ACS Publications. Saiba mais.

Auxílio Fapesp. Em breve, haverá informações sobre o pedido de auxílio coletivo à Fapesp para pesquisadores do estado de São Paulo. Aqui.

Hospedagem, transfer e passeios. Veja opções da agência de turismo oficial do evento, a Harabello. Aqui.

Palestras plenárias. Saiba quem são os 8 cientistas de renome internacional que proferirão as plenárias do evento e quais são os temas das palestras. Veja aqui.

Palestra memorial. A Memorial Lecture “Joaquim da Costa Ribeiro” será proferida pelo professor Fernando Galembeck, na abertura do evento.

Simpósios. Veja a relação dos 21 simpósios que compõem o evento. Aqui.

Expositores e patrocinadores. 16 empresas já reservaram seus estandes e 13 marcas participam do evento com outras formas de divulgação. Empresas interessadas em participar do evento podem entrar em contato com Alexandre no e-mail comercial@sbpmat.org.br.

Organizadores. O coordenador do evento é o professor Antonio E. Martinelli (UFRN). Conheça a equipe do comitê organizador.

Centro de convenções. O evento será realizado no centro de convenções do Hotel Praiamar, localizado a metros da famosa praia de Ponta Negra. Saiba mais.

Natal. Destino turístico de visitantes do mundo todo, Natal também oferece um prazeroso ambiente para debates, interações e aprendizagem. O clima agradável (seco e com temperatura média de 25 °C em setembro), o povo acolhedor e a deliciosa culinária da cidade criam uma atmosfera de bem-estar que vai além das belezas naturais do seu litoral. Veja vídeo sobre Natal.

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Novidades dos Sócios SBPMat

Antonio Martinelli (diretor científico da SBPMat) e Fernando Lázaro Freire Jr (ex-presidente da SBPMat) foram escolhidos coordenadores das áreas de Materiais e Astronomia/Física na CAPES. Aqui.

novos coordenadores

Vídeo: em entrevista concedida a programa da Rádio UFSCar, Edgar Zanotto (cofundador da SBPMat) fala sobre a importância do vidro, desde seu papel no início da revolução científica até o uso de vidros bioativos na área de saúde. O cientista também comenta o lugar dos grupos brasileiros na pesquisa mundial sobre materiais vítreos. Veja.

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Vídeo: em entrevista à TV NBR, a professora da UnB María del Pilar Hidalgo Falla fala sobre seu trabalho com nanocatalisadores, nanofiltros, nanossensores e fontes de energia alternativa, e sobre o prêmio da International Association of Advanced Materials que recebeu em fevereiro em evento na Singapura. Veja.

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Seja Sócio SBPMat: anuidade 2018 e novos sócios

Se você, estudante ou profissional, ainda não é sócio SBPMat, está convidado a fazer parte. Sócios em dia se beneficiam com descontos nos eventos da SBPMat e de entidades parceiras, podem participar de prêmios da SBPMat e parceiros, divulgar suas novidades nos canais da SBPMat, e votar e ser votados nas eleições da sociedade, entre outras vantagens. Além disso, contribuem para que a SBPMat possa promover ações junto à comunidade de pesquisa em Materiais.

Se você já é sócio SBPMat, poderá encontrar seu boleto referente à anuidade 2018 na sua área de sócio, inserindo login e senha no cabeçalho do site da SBPMat.

Saiba mais.

Dicas de Leitura

  • Canais bidimensionais: pesquisa brasileira fornece descrição detalhada dos mecanismos pelos quais membranas de óxido de grafeno separam água de álcool (paper da Carbon). Saiba mais.

  • Método para desenvolvimento super rápido de materiais, baseado em inteligência artificial + “fábrica de experimentos”, leva à descoberta de novos vidros metálicos (paper da Science Advances). Saiba mais.

  • Cientistas propõem material que é quase cristal e superfluido ao mesmo tempo (paper da Physical Review Letters). Saiba mais.

Oportunidades

  • Chamada da rede M-ERA NET (União Europeia) e FAPESP para projetos transnacionais de pesquisa e inovação em Materiais. Saiba mais.

  • Edital para Professor Visitante na UFPEL. Saiba mais.

  • Pós-doc no LNNano-CNPEM: fabricação de dispositivos miniaturizados para aplicações em eletrônica. Saiba mais.

  • Pós-doutorado no CTNano (MG) em nanocompósitos poliméricos aditivados com nanomateriais. Saiba mais.

  • Pós-doutorado em Física da Matéria Condensada e outras sub-áreas da Física na UFSC. Saiba mais.

  • Vaga para pós-doc no Grupo de Nanomedicina e Nanotoxicologia do IFSC/USP. Candidatos devem ter experiência em biossensores eletroquímicos. Saiba mais.

  • Processo seletivo para mestrado e doutorado em Física da UFSC. Saiba mais.

  • Processo seletivo para mestrado e doutorado em Materiais na USP São Carlos. Saiba mais.
  • Estágio e vagas no CNPEM. Saiba mais.

Eventos

  • Workshop Paranaense sobre Nanomateriais e Materiais Funcionais. Londrina, PR (Brasil). 2 a 4 de maio de 2018. Site.

  • Simpósio “Homenagem aos 90 anos do prof. Sérgio Mascarenhas”. São Carlos, SP (Brasil). 4 de maio de 2018. Site.

  • 6º Encontro Nacional de Engenharia Biomecânica (ENEBI 2018). Águas de Lindoia, SP (Brasil). 8 a 11 de maio de 2018. Site.

  • 2a Escola de Pesquisadores do campus USP São Carlos. São Carlos, SP (Brasil). 9 e 10 de maio de 2018. Site.

  • 8th International Symposium on Natural Polymers and Composites. São Pedro, SP (Brasil). 27 a 30 de maio de 2018. Site.

  • Photonic Colloidal Nanostructures: Synthesis, Properties, and Applications (PCNSPA 2018). São Petersburgo (Rússia). 4 a 6 de junho de 2018. Site.

  • 7th International Congress on Ceramics (ICC7). Foz do Iguaçu, PR (Brasil). 17 a 21 de junho de 2018. Site.

  • IX Método Rietveld. Fortaleza, CE (Brasil). 16 a 20 de julho de 2018. Site.

  • International Conference on Electronic Materials 2018 (IUMRS-ICEM). Daejeon (Coreia do Sul). 19 a 24 de agosto de 2018. Site.

  • Symposium “Nano-engineered coatings, surfaces and interfaces” no “XXVII International Materials Research Congress”. Cancun (México). 19 a 24 de agosto de 2018. Site.

  • 8th International Conference on Optical, Optoelectronic and Photonic Materials and Applications (ICOOPMA2018). Maresias, SP (Brasil). 26 a 31 de agosto de 2018. Site.

  • 16th International Conference on Molecule-based Magnets (ICMM2018). Rio de Janeiro, RJ (Brasil). 1 a 5 de setembro de 2018. Site.

  • XVII Encontro da SBPMat/ B-MRS Meeting. Natal, RN (Brasil). 16 a 20 de setembro de 2018. Site.

  • XXXIX Congresso Brasileiro de Aplicações de Vácuo na Indústria e na Ciência (CBrAVIC). Joinville, SC (Brasil). 8 a 11 de outubro de 2018. Site.

  • São Paulo School of Advanced Science on Colloids (SPSAS Colloids). Campinas, SP (Brasil). 28 de outubro a 7 novembro de 2018. Site.

  • International Conference of Young Researchers on Advanced Materials (ICYRAM 2018). Adelaide (Austrália). 4 a 8 de novembro de 2018. Site.

  • 6th Meeting on Self Assembly Structures In Solution and at Interfaces. São Pedro, SP (Brasil). 7 a 9 de novembro de 2018. Site.

  • 3rd International Brazilian Conference on Tribology (TriboBR 2018). Florianópolis, SC (Brasil). 3 a 5 de dezembro de 2018. Site.

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Artigo em destaque: Redes de átomos em rotação.

O artigo científico de autoria de membros da comunidade brasileira de pesquisa em Materiais em destaque neste mês é: Detecting the phonon spin in magnon–phonon conversion experiments. J. Holanda, D. S. Maior, A. Azevedo & S. M. Rezende. Nature Physics (2018) doi:10.1038/s41567-018-0079.

Redes de átomos em rotação

box quanticaNo início deste mês de abril, uma equipe científica brasileira anunciou, em artigo publicado na Nature Physics (fator de impacto 22,806), uma impactante novidade sobre a dimensão atômica e subatômica da natureza, objeto da Física Quântica, na qual minúsculas partículas que também se comportam como ondas movimentam-se sem parar.

A equipe, liderada pelo professor Sergio Machado Rezende, conseguiu detectar experimentalmente, pela primeira vez na história da ciência, fônons com spin – algo parecido a uma vibração coletiva de átomos interligados (fônon) girando em torno de um eixo (spin). “Nunca qualquer pessoa tinha observado um fônon com spin antes destes experimentos”, contextualiza Rezende, que é professor da Universidade Federal de Pernambuco (UFPE).

A pesquisa foi totalmente realizada no Departamento de Física da UFPE, com financiamento de agências de apoio à pesquisa federais (CNPq, CAPES e FINEP) e estadual (FACEPE).

A descoberta poderá ter um impacto importante na chamada “spintrônica”, tanto do ponto de vista fundamental (compreensão de fenômenos) quanto aplicado. Assim como a eletrônica utiliza a carga elétrica dos elétrons para desenvolver tecnologia, a ainda incipiente spintrônica aproveita o spin das partículas para codificar dados e armazená-los, transportá-los e decodifica-los. Nesse contexto, a evidência apresentada no artigo da Nature Physics abre possibilidades de aproveitamento dos fônons no desenvolvimento de dispositivos spintrônicos.

Uma descoberta que quase não aconteceu

A pesquisa que gerou o artigo foi desenvolvida dentro do doutorado em Física de José Holanda da Silva Júnior, defendido em 20 de abril deste ano na UFPE, e orientado pelo professor Sergio Rezende. Além de ser conhecido por ter exercido o cargo de ministro da Ciência e Tecnologia de 2005 a 2010, Rezende trabalha com materiais magnéticos há mais de meio século, sendo um cientista internacionalmente destacado nessa área. Rezende também é sócio fundador da SBPMat.

Os 4 autores do artigo. A partir da esquerda: Antônio Azevedo da Costa (professor da UFPE), José Holanda da Silva Júnior (que acaba de obter seu diploma de doutor pela UFPE), Daniel Souto Maior Pifano Ferreira (doutorando na UFPE) e Sergio Machado Rezende (professor da UFPE).
Os 4 autores do artigo. A partir da esquerda: Antônio Azevedo da Costa (professor da UFPE), José Holanda da Silva Júnior (que acaba de obter seu diploma de doutor pela UFPE), Daniel Souto Maior Pifano Ferreira (doutorando na UFPE) e Sergio Machado Rezende (professor da UFPE).

A ideia do trabalho de tese era gerar uma onda de spin em um material ferromagnético adequado e convertê-la em um uma onda elástica. Dito em termos quânticos, o objetivo era converter “mágnons” em “fônons” – transformação que é possível realizar desde que, nos materiais ferromagnéticos, o movimento dos spins pode provocar vibrações na rede de átomos.

A ideia da conversão mágnon – fônon foi bastante estudada nas décadas de 1960 e 1970, comenta Rezende. Entretanto, naquele momento, não foi possível obter evidências experimentais claras da existência da conversão, já que os materiais disponíveis para fazer os experimentos (materiais “massivos”) limitavam a observação do efeito. “Usava-se cilindros de materiais ferromagnéticos”, conta Rezende. “O efeito ocorria, mas era dentro do material e não havia forma de testar se realmente ele estava ocorrendo”, completa. Para se obter evidências mais definitivas, era necessário utilizar camadas muito finas de material ferromagnético.

Nos últimos 20 anos, explica Rezende, desenvolveu-se tecnologia para fabricar filmes finos de diversos materiais. Com isso, o interesse acadêmico pela conversão mágnon – fônon voltou, gerando diversos avanços na compreensão do fenômeno na última década.

Nesse novo contexto, no início do trabalho de tese de José Holanda, em 2014, o doutorando, seu orientador e o colaborador Antônio Azevedo da Costa (também professor do Departamento de Física da UFPE) conseguiram fabricar um filme fino do material ferromagnético mais adequado para estudar a conversão mágnon – fônon, a granada de ítrio e ferro. Com esse filme fino, a equipe preparou amostras em forma de fitas de 2 x 12 milímetros quadrados de superfície e 8 micrômetros de espessura, e realizou com elas dois tipos de experimentos principais.

O primeiro consiste, em grandes linhas, em aplicar radiação de micro-ondas numa das duas pontas do filme, gerando uma excitação nos spins do material. Como consequência, a rotação (spin) se orienta em torno do campo magnético que é aplicado (fenômeno conhecido como precessão). Essa precessão coletiva inicia numa ponta da amostra e se propaga como uma onda até chegar à outra ponta, motivo pela qual é chamada de “onda de spin”.

Se o campo magnético aplicado à amostra for uniforme, a onda de spin se atenua e não chega a se converter em onda elástica. Por isso, a equipe de Pernambuco utilizou ímãs de terras-raras (um em cada ponta da amostra) para provocar variações no campo magnético ao longo do filme, acompanhando o deslocamento da onda de spin.

Os experimentos com micro-ondas geraram evidências de que a conversão mágnon – fônon estava acontecendo, mas o grupo considerou importante confirmar ou não os resultados por meio de medidas do chamado “espalhamento Brillouin”. Nesse experimento, aplica-se luz laser em algum ponto da amostra e se analisa o espalhamento da luz pelas excitações no material. O resultado permite determinar qual é a natureza da excitação (neste caso, mágnon ou fônon) que está interagindo com a luz. “A grande vantagem de usar um filme em vez de um material massivo é que você pode incidir o laser em qualquer posição do filme e pode variar o ângulo de incidência”, explica Rezende.

Ilustração do sistema de espalhamento Brioullin de luz por fônons gerados pela conversão de mágnons e resultados da medida da polarização da luz.
Ilustração do sistema de espalhamento Brioullin de luz por fônons gerados pela conversão de mágnons, e resultados da medida da polarização da luz.

José Holanda ainda estava no início do doutorado, portanto havia de tempo de sobra e as perspectivas eram muito boas. Entretanto, o equipamento de espalhamento Brioullin da UFPE apresentou alguns problemas e, por ser um instrumento científico de certa complexidade, não era possível prever quando voltaria a ficar em condições de operar normalmente. Assim, enquanto dois estudantes se dedicavam a consertar o equipamento, Holanda se envolveu em outros trabalhos do grupo, obtendo bons resultados e participando de vários artigos.

Foi só no segundo semestre de 2017, no final de seu doutorado, que José Holanda pôde voltar ao equipamento de espalhamento Brioullin para completar seu trabalho sobre conversão mágnon – fônon. “Nós não sabíamos se ele ia conseguir fazer as medidas porque isso não é uma coisa trivial, e seria a primeira experiência dele com o equipamento”, conta o professor Rezende. Os experimentos foram finalmente realizados com ajuda do mestrando Daniel Souto Maior Pifano Ferreira.

A espera valeu a pena. Além de verificar que a onda de spin (mágnons) submetida a um campo magnético não uniforme realmente tinha se convertido em onda elástica (fônons), a equipe se deparou com uma surpresa: esses fônons espalhavam luz circularmente polarizada – uma evidência de que tinham spin. “Nós não esperávamos que o fônon produzido pela conversão do mágnon também tivesse um certo movimento de rotação, que é o que a gente chama de spin”, conta Rezende.

Depois de fazer essa descoberta pela via experimental, a equipe fez os cálculos teóricos correspondentes. “Confirmamos que a teoria previa, realmente, que o fônon tivesse spin, mas nós não sabíamos a teoria antes”, revela o professor Rezende.

Em questão de semanas, Rezende, Holanda, Azevedo e Maior terminavam de preparar um artigo reportando esta pesquisa, o qual, após ser ampliado e aprofundado a partir de sugestões dos revisores, foi publicado no passado 2 de abril na prestigiada Nature Physics.