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Professor de Física da UFOP participa de pesquisa publicada na revista Nature Nanotechnology

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NPG
O professor Matheus Matos, do Departamento de Física da Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP), é um dos colaboradores de um artigo internacional publicado na revista Nature Nanotechnology, referência nas áreas de nanociência e nanotecnologia.
 
O artigo "Pressure-tuning of minibands in MoS2/WSe2 heterostructures revealed by moiré phonons" — em português: "Ajuste de minibandas utilizando pressão em heteroestruturas de dissulfeto de molibdênio (MoS2) e disseleneto de tungstênio (WSe2) reveladas por fônons de moiré" — foi produzido pelo pesquisador Luiz Gustavo Martins na reta final de seu doutorado em Física pelo Massachusetts Institute of Technology (MIT), com supervisão de Riccardo Comin e Jing Kong, ambos do MIT, e participação de colegas pesquisadores.
 
O projeto de pesquisa faz parte de colaborações pré-existentes entre a UFOP, a Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG) e o MIT. Além de Matheus, também participaram Mário Mazzoni e Luiz Gustavo Cançado, da UFMG; Pedro Venezuela, da Universidade Federal Fluminense (UFF); David Ruiz-Tijerina, da Universidad Nacional Autónoma de México (Unam); e Connor Occhialini, Ji-Hoon Park, Qian Song e Ang-Yu Lu, do MIT.
 
O grupo tem desenvolvido uma linha de pesquisa sobre materiais bidimensionais sob pressão com o objetivo de modular e descrever suas propriedades. A participação de Matheus está ligada à construção dos modelos teóricos e simulações computacionais. Nesta parte, o professor contou com a colaboração de David Ruiz-Tijerina para "modelar a intensidade de novos sinais — após a determinação dos modos vibracionais relevantes — e como eles se relacionam com o potencial moiré", segundo o próprio David.
 
Na UFOP, a nanociência é estudada pelo grupo de pesquisa The Nanoscale Physics Group, conhecido como Grupo Nano, ligado ao Programa de Pós-Graduação em Ciências com ênfase em Física de Materiais (Fimat). Matheus explica que o grupo, composto por cinco professoras e três professores, trabalha em diferentes áreas de pesquisa, na parte experimental e teórica. "Temos dezenas de trabalhos no campo da nanociência, mas a linha de materiais bidimensionais e de nanomateriais de carbono é tema central de nossas pesquisas".
 
"Inclusive fazemos parte da Rede Fapemig de Materiais 2D e do INCT de Nanomateriais de Carbono. A maioria dos nossos trabalhos são realizados com colaborações de pesquisadores com projetos que envolvem teoria e experimento. Isso torna a pesquisa em física mais atrativa e impactante. A modelagem desses sistemas e experimentos observados no laboratório é onde minha pesquisa se encaixa", complementa. 
 
O Grupo Nano é composto pelas professoras e professores Mariana Prado, Ive Silvestre, Ronaldo Batista, Matheus Matos, Alan Barros, Ana Paula Barboza, Jaqueline Soares e Taise Manhabosco, que não pode estar na foto. 
 

grupo_nano.jpg

Divulgação
Professores do Grupo Nano: Mariana Prado, Ive Silvestre, Ronaldo Batista, Matheus Matos, Alan Barros, Ana Paula Barboza, Jaqueline Soares
 
ENTENDA O ARTIGO PUBLICADO - Os pesquisadores investigam heteroestruturas de materiais bidimensionais (2D) que formam padrões moiré em condições de pressão. Padrões de moiré acontecem quando dois materiais 2D, de espessura atômica, são empilhados um sobre o outro com ângulo de rotação entre eles ou quando há incompatibilidade de rede (diferença de comprimentos de ligação entre os átomos) entre as camadas.
 
Esse tipo de construção pode desencadear o surgimento de novos fenômenos físicos nesses materiais. Os pesquisadores buscaram explorar o comportamento emergente nos sistemas de moiré usando pressões extremas, na ordem de gigapascal (GPa).
 
Para contextualizar, o pascal (Pa) é a unidade-padrão usada para medir pressão, e o gigapascal (GPa) é a forma de medida utilizada para valores de pressão muito altos — relação similar ao que ocorre com a diferença entre metro e quilômetro. Inclusive, uma pressão em gigapascal é tão grande que não é comum em nosso cotidiano.
 
Se considerarmos o maior avião de passageiros do mundo, com peso máximo de decolagem, ou seja, o Airbus A380 com 575 toneladas, 1 (um) gigapascal equivale na Terra à pressão exercida por dois aviões deste modelo empilhados em uma área equivalente à de um CD-ROM. 
 

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Matheus Matos
Sistema com diamantes utilizado é capaz de alcançar até perto de 30GPa
 
No trabalho, foi observado que o potencial criado pelos padrões de moiré, devido à diferença de rede entre os materiais, ativa alguns modos normais de vibração de um dos materiais que antes não eram permitidos, que recebem o nome de fônons de moiré. O papel da pressão aplicada para comprimir os materiais (aproximando as camadas) é aumentar a intensidade do potencial de moiré. "Comparando o aumento experimental da intensidade da luz emitida (pelas vibrações) com os cálculos de nosso modelo teórico, conseguimos obter a força do potencial moiré e sua evolução com pressão", explica Luiz Gustavo Martins. 
 
Assim, tem-se uma maneira de controlar esse potencial e de medi-lo através de técnicas como a espectroscopia Raman. Esse tipo de controle de propriedades em materiais bidimensionais pode ser essencial para o entendimento desses sistemas e de fenômenos emergentes em estruturas com padrões de moiré, que apresentam propriedades interessantes, como a supercondutividade. 
 
Supervisor do estudo, Riccardo Comin ressalta a importância da técnica desenvolvida para sondar os sistemas, que é "metodologicamente semelhante aos métodos de cristalografia de raios X em proteínas, que permitem aos biólogos saber onde estão os átomos nas proteínas e como eles vão funcionar".
 
Para mais informações, acesse o artigo da Nature e também os materiais publicados pelas outras instituições envolvidas no projeto, como o do MIT e o da UNAM.
 
NATURE NANOTECHNOLOGY - É uma revista interdisciplinar de periodicidade mensal que publica artigos considerados da mais alta qualidade e importância em todas as áreas da nanociência e nanotecnologia. A revista cobre pesquisas sobre design, caracterização e produção de estruturas, dispositivos e sistemas que envolvem a manipulação e controle de materiais e fenômenos em escalas atômica, molecular e macromolecular. Também incentiva a troca de ideias entre pesquisadores que atuam nas fronteiras desse campo diversificado e multidisciplinar. Além da pesquisa primária, a Nature Nanotechnology também publica artigos de revisão, notícias e opiniões, destaques de pesquisa publicados em outros periódicos, comentários, resenhas de livros, correspondência e artigos sobre o cenário mais amplo da nanotecnologia, sendo uma das revistas mais influentes do mundo sobre o tema. 

 

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