Por Fábio de Castro
Agência FAPESP – Os métodos computacionais usados para o cálculo de estruturas eletrônicas permitem o estudo de novos materiais com propriedades que podem ter aplicações em áreas como engenharia, biologia, medicina e química.
Ao longo de duas semanas, um grupo de estudantes e pesquisadores brasileiros e estrangeiros teve contato direto com os cientistas que criaram alguns dos principais códigos atualmente usados no cálculo de estruturas eletrônicas e, simultaneamente, encararam o desafio prático de aplicar esses métodos a problemas relacionados a novos materiais com aplicações nas áreas de energia e meio ambiente.
Realizada no âmbito da Escola São Paulo de Ciência Avançada (ESPCA) – modalidade de apoio da FAPESP – a São Paulo Advanced School on Computational Materials Science for Energy and Environmental Applications foi realizada entre os dias 5 e 16 de setembro na Universidade Federal do ABC (UFABC), em Santo André (SP).
O evento foi organizado pela UFABC em colaboração com o Centro Internacional de Física Teórica Abdus Salam (ICTP, na sigla em inglês) – entidade da Organização das Nações Unidas para a Educação, a Ciência e a Cultura (Unesco), sediada em Trieste (Itália) – e a Academia de Ciências para o Mundo em Desenvolvimento (TWAS).
O evento teve 13 palestrantes internacionais – sendo seis da Itália, dois da Espanha, dois da Inglaterra, um da Alemanha, um dos Estados Unidos e um da Argentina – e 12 docentes brasileiros, da UFABC, da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), da Universidade de São Paulo (USP) e de instituições do Rio de Janeiro, Minas Gerais e Pará.
“Esse grupo de docentes inclui alguns dos pesquisadores mais consagrados do mundo na área de estruturas eletrônicas – alguns deles, com seus trabalhos, mudaram a maneira como se faz pesquisa na área, criando alguns dos métodos computacionais mais usados atualmente para esse fim”, disse Edison Zacarias da Silva, professor do Departamento de Física da Matéria Condensada do Instituto de Física Gleb Wataghin da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) e um dos coordenadores da ESPCA.
O evento teve 63 participantes: 23 do exterior e 40 do Brasil. Entre os brasileiros, 25 eram do Estado de São Paulo. Os estrangeiros eram provenientes da Argentina, Colômbia, Chile, Peru, Bolívia, Uruguai, Cuba, África do Sul e Camarões.
“A maior parte dos 63 participantes já teve contato com algum dos métodos de estrutura eletrônica e conhecia um deles com alguma profundidade. Mas, durante a ESPCA, eles puderam ter acesso a oito métodos distintos, cada um com diferentes potencialidades. Trabalhar com essa gama de métodos em contato direto com alguns de seus criadores foi uma oportunidade única”, disse Silva à Agência FAPESP.
O cálculo de estruturas eletrônicas permite a simulação computacional de novos materiais ou a compreensão da estrutura formada pelos átomos de materiais que já existem.
“Além de permitir o estudo da estrutura eletrônica, esses métodos oferecem o fundamento para a realização de outros cálculos, que podemos descrever como ‘plug-ins’ desses métodos. Essas extensões dos métodos permitem estudar outras possibilidades associadas aos materiais, passando para sistemas mais sofisticados ainda. É possível, com isso, incorporar ao estudo da estrutura eletrônica extensões capazes de gerar simulações, por exemplo, da dinâmica dos átomos em movimento”, explicou.
Essas extensões são muito importantes para o estudo de estruturas que têm potencial para aplicação em problemas de energia e meio ambiente – como a busca de novos materiais para baterias, ou para a produção de catalisadores, por exemplo. Os alunos da Escola foram expostos a uma gama variada de métodos que permitem o tratamento de inúmeros problemas.
“Pelas manhãs, tiveram palestras com os criadores desses métodos e com os cientistas que desenvolveram estruturas associadas. Depois de entrar em contato com o método, puderam aplicar diretamente o aprendizado, durante as tardes, nos dois laboratórios computacionais da UFABC. Essa dinâmica de atividades é bastante rara e certamente inédita no continente”, afirmou Silva.
Eventos raros
Além das palestras e da intensa atividade prática, os alunos presenciaram uma mesa-redonda que discutiu a relação entre o desenvolvimento dos métodos para cálculo de estruturas eletrônicas e possíveis aplicações na indústria, sob a perspectiva do mercado brasileiro e mundial.
“Discutimos muito as oportunidades que poderão surgir para pesquisadores que trabalham nessas áreas”, disse o coordenador da Escola.
O desenvolvimento de novos materiais na indústria é, muitas vezes, pesquisado na base da tentativa e erro, mas, com o cálculo de estruturas eletrônicas, os pesquisadores procuram entender os princípios básicos que geram as propriedades especiais desses materiais.
“Essa é a maior importância do cálculo de estruturas eletrônicas. Fazer simulações de eventos raros – como são alguns fenômenos de catálise, por exemplo – é um problema muito complexo. Com a ajuda dessas metodologias computacionais podemos conseguir descrever esses fenômenos e, compreendendo os princípios básicos que os regem, podemos adaptar e ampliar suas aplicações para outros processos e outros materiais”, disse Silva.
Mais informações: http://pesquisa.ufabc.edu.br/ascms
Fonte:http://agencia.fapesp.br/14522
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