Dos autores Fernando S. Filho, Gustavo A. L. Forão, Daniel M. Busiello, B. Cleuren e Carlos E. Fiore.
Em Physical Review Research (APS Journals), 5, 043067, publicado em 20/10/23.
O grupo de termodinâmica de não equilíbrio, chefiado pelo professor Carlos Fiore, no Departamento de Física Geral, tem pesquisado, entre outros tópicos, o papel dos efeitos coletivos na termodinâmica de sistemas microscópicos dirigidos por forças externas. Por "dirigido", entenda-se que existe uma força externa contínua que tira o sistema do equilíbrio de maneira periódica, fazendo-o atingir um estado chamado de Estado Estacionário de não equilíbrio. O grupo realiza pesquisas variadas sobre a termodinâmica desse tipo de sistema quando sua componente é unitária: isto é, uma única partícula ou um único estado de ocupação interagindo com um banho térmico. No entanto, dada a complexidade dos componentes usados nos experimentos dessa linha e as perguntas sobre sistemas complexos que têm a interação entre seus componentes básicos como um principal ingrediente (por ex., em materiais ferromagnéticos, onde cada spin interage com seus vizinhos), um modelo mais realista deve considerar a interação dessas unidades com o seu meio, ou com outras unidades similares que estejam presentes no sistema.
Chamamos de efeitos coletivos os efeitos que são resultados das interações das componentes do sistema entre si e com o meio. O exemplo mais importante e mais conhecido desse tipo efeito é a transição de fase e a nossa pergunta central é como a transição de fase influencia na termodinâmica de um sistema dirigido. No caso em questão, foi considerado um sistema inspirado em modelos ferromagnéticos que possam ser descritos por modelos de Ising, onde cada spin opera como uma máquina. A pergunta é: pode o efeito coletivo diminuir ou aumentar a dissipação dessas máquinas quando elas trabalham juntas?
"Algo relevante sobre nosso trabalho é que ele é modelado de maneira geral considerando interações de spin do tipo Ising. Pode ser aplicado para estados maiores (no trabalho, foram considerados dois e três estados, mas pode ser modelado para qualquer estado acima desses valores) e por ser geral, pode ter uma gama muito ampla de aplicações, de materiais magnéticos a redes neurais e interações ecológicas" - comenta Fernando Francisco Silva Filho, primeiro autor, doutorando no IFUSP. "Temos a expectativa de desenvolver ainda mais esse modelo, considerando um caso ainda mais geral que leva em consideração a energia individual de cada spin. Além disso, estamos estudando como deixar esse modelo mais realista ao considerar a topologia de interação: isto é, como a distância e o posicionamento de spins em uma rede cristalina influenciam nos nossos resultados" - complementa Fernando.
O trabalho foi desenvolvido no contexto de parcerias internacionais e conta com coautoria do Prof. Bart Cleuren, da Universidade de Hasselt, na Bélgica - colaborador frequente do grupo - e de Daniel Busiello, pesquisador pós-doc do Instituto Max Planck de Dresden, além dos pesquisadores do departamento.
O autor expressa agradecimentos ao orientador Carlos Fiore e colegas de grupo, bem como ao CNPq e FAPESP, pelo financiamento e Instituto Max Planck e Universidade de Hasselt, pelos apoios financeiros disponibilizados.
► Acesse AQUI o artigo "Powerful ordered collective heat engines"
Imagem: original do artigo (figura 3).
