{"id":4410,"date":"2016-04-29T14:09:19","date_gmt":"2016-04-29T17:09:19","guid":{"rendered":"http:\/\/sbpmat.org.br\/?p=4410"},"modified":"2016-11-17T23:00:09","modified_gmt":"2016-11-18T02:00:09","slug":"artigo-em-destaque-virtudes-de-um-metal-ruim","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sbpmat.org.br\/pt\/artigo-em-destaque-virtudes-de-um-metal-ruim\/","title":{"rendered":"Artigo em destaque: Virtudes de um metal ruim."},"content":{"rendered":"

O artigo cient\u00edfico com participa\u00e7\u00e3o de membros da comunidade brasileira de pesquisa em Materiais em destaque neste m\u00eas \u00e9: Electronic localization and bad-metallicity in pure and electron-doped troilite: A local-density-approximation plus dynamical-mean-field-theory study of FeS for lithium-ion batteries. <\/strong>Craco, L; Faria, JLB. J. Appl. Phys. 119, 085107 (2016); http:\/\/dx.doi.org\/10.1063\/1.4942843<\/p>\n

Virtudes de um metal ruim<\/strong><\/p>\n

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Imagem computacional da estrutura cristalina da troilite (FeS) com inser\u00e7\u00e3o de \u00edons de l\u00edtio. A produ\u00e7\u00e3o da imagem, que foi elaborada pelo professor Jorge Faria para ilustrar esta mat\u00e9ria, come\u00e7ou com a modelagem da troilite pura. Posteriormente foram feitas an\u00e1lises num\u00e9ricas por meio de aproxima\u00e7\u00e3o de densidade local (LDA) utilizando m\u00e9todos baseados na teoria da densidade funcional (DFT) para obter os par\u00e2metros de rede com diferentes concentra\u00e7\u00f5es de l\u00edtio e observando a sua posi\u00e7\u00e3o mais est\u00e1vel na c\u00e9lula unit\u00e1ria.<\/figcaption><\/figure>\n

Por apresentarem uma s\u00e9rie de vantagens, baterias recarreg\u00e1veis de \u00edon-l\u00edtio s\u00e3o os dispositivos de armazenamento de energia el\u00e9trica mais encontrados nos eletr\u00f4nicos port\u00e1teis (smartphones, tablets, laptops…). Al\u00e9m disso, essas baterias apresentam bom potencial para uso em carros el\u00e9tricos, entre outras aplica\u00e7\u00f5es.<\/p>\n

Motivado pela potencialidade dos sulfetos de ferro (FeS) para uso em eletrodos de baterias recarreg\u00e1veis de \u00edon-l\u00edtio de pr\u00f3xima gera\u00e7\u00e3o, Luis Craco<\/a>, professor do Instituto de F\u00edsica da Universidade Federal de Mato Grosso (IF-UFMT), empreendeu, junto a seu colega Jorge Luiz Brito de Faria<\/a>, um estudo te\u00f3rico sobre o comportamento da troilite (uma fase do sulfeto de ferro que \u00e9 isolante a temperatura e press\u00e3o ambiente) dopada com \u00edons de l\u00edtio.<\/p>\n

No estudo, Craco e seu colaborador buscaram compreender o que acontecia na troilite depois da dopagem eletr\u00f4nica – um procedimento que pode transformar um isolante em semicondutor ou em metal ruim por meio da inser\u00e7\u00e3o de \u00e1tomos (no caso, \u00edons de l\u00edtio) que promovem uma reorganiza\u00e7\u00e3o na estrutura do material, introduzindo el\u00e9trons nela.<\/p>\n

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Cluster de alta performance computacional do IF-UFMT: a possibilidade de processamentos paralelos encurtou o tempo necess\u00e1rio para fazer os c\u00e1lculos.<\/figcaption><\/figure>\n

O trabalho come\u00e7ou com uma s\u00e9rie de c\u00e1lculos de primeiros princ\u00edpios baseados na teoria da densidade funcional (DFT) realizados pelo autor Jorge Faria. Esses c\u00e1lculos utilizam dados de estrutura cristalina obtidos experimentalmente. A seguir, Luis Craco efetuou um estudo detalhado, mediante c\u00e1lculos baseados na teoria de campo m\u00e9dio din\u00e2mico (DMFT), do efeito das correla\u00e7\u00f5es eletr\u00f4nicas entre el\u00e9trons em diferentes orbitais (regi\u00f5es em volta do n\u00facleo de um \u00e1tomo nas quais um el\u00e9tron tem chance de estar presente). Nessas correla\u00e7\u00f5es, uma mudan\u00e7a experimentada por um el\u00e9tron de um orbital provoca uma mudan\u00e7a relacionada em outro el\u00e9tron de outro orbital. El\u00e9trons correlacionados atuam coordenadamente, apesar de estarem espacialmente separados. \u201cCabe lembrar que a descri\u00e7\u00e3o te\u00f3rica introduzida neste trabalho\u00a0\u00e9 totalmente nova no contexto da troilite e seus derivados, bem\u00a0como em outros compostos contendo o ferro e o enxofre como elementos\u00a0constituintes b\u00e1sicos\u201d, diz Luis Craco.<\/p>\n

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Em artigo recentemente publicado no\u00a0Journal of Applied Physics<\/em>, os professores da UFMT reportaram uma descri\u00e7\u00e3o das propriedades eletr\u00f4nicas e de transporte na troilite dopada e mostraram que o material apresenta comportamentos n\u00e3o-convencionais. De fato, apesar de que o sulfeto de ferro se mantem isolante inclusive tendo altas concentra\u00e7\u00f5es de l\u00edtio, as simula\u00e7\u00f5es computacionais da dupla mostraram que nele emergem estados met\u00e1licos ap\u00f3s alta dopagem eletr\u00f4nica. Nesse estado pr\u00f3ximo \u00e0 transi\u00e7\u00e3o isolante – metal, o material pode ser classificado como isolante de Mott. Al\u00e9m disso, os autores constataram que os estados met\u00e1licos emergiam apenas em determinados orbitais at\u00f3micos, o que constitui um comportamento de \u201cmetal ruim\u2019; ou seja, um comportamento diferente daquele que se espera de um metal dentro de teorias consolidadas na F\u00edsica.<\/p>\n

Ser um metal ruim, contudo, n\u00e3o implica ser banido do universo das aplica\u00e7\u00f5es. Muito pelo contr\u00e1rio, de acordo com o artigo, o comportamento incoerente dos el\u00e9trons no sulfeto de ferro dopado pode ser aproveitado para chegar a efeitos \u00f3pticos e de transporte n\u00e3o convencionais sem sair da temperatura e press\u00e3o ambiente.<\/p>\n

\u201cEste trabalho faz parte de um esfor\u00e7o continuado envolvendo v\u00e1rios pesquisadores no Brasil e no exterior, o qual tem por objetivo demonstrar claramente que sistemas com el\u00e9trons correlacionados representam uma classe importante de materiais para aplica\u00e7\u00f5es tecnol\u00f3gicas variadas\u201d, comenta o professor Craco.<\/p>\n

\u201cAgora n\u00f3s esperamos que a comunidade cient\u00edfica, relacionada \u00e0 f\u00edsica de sistemas de el\u00e9trons correlacionados e\/ou f\u00edsica de materiais, por exemplo, tome conhecimento do nosso estudo e resultados, e possa num futuro pr\u00f3ximo corroborar a nossa descri\u00e7\u00e3o te\u00f3rica das propriedades eletr\u00f4nicas e de transporte n\u00e3o convencional na troilite dopada com el\u00e9trons, consolidando assim a relev\u00e2ncia do nosso estudo para futuras aplica\u00e7\u00f5es da troilite e seus derivados no armazenamento de energia renov\u00e1vel ou na gera\u00e7\u00e3o de novas fases eletr\u00f4nicas n\u00e3o convencionais tipo n\u00e3o-l\u00edquidos de Fermi com grande apelo cientifico e tecnol\u00f3gico contempor\u00e2neo\u201d, conclui Craco.<\/p>\n

A pesquisa contou com financiamento do CNPq.<\/p>\n<\/div>\n

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