O artigo "Temperature and oxygen-vacancy modulation of the electronic structure of BaBiO3: An X-ray absorption spectroscopy and first-principles study" acaba de ser publicado na revista Physical Review B em Outubro de 2026. O trabalho é assinado por Alexandre Henriques, Christian D. Hinostroza, David M. N. Oliveira, Mariana S. L. Lima, Valentina Martelli e Walber H. Brito, todos do Instituto de Física da Universidade de São Paulo.

Figura 1. (a) Amostra de BaBiO3 (b) Espectros de absorção de raios X (XAS) na borda K do oxigênio calculados no trabalho. (c) Foto da linha Ipê no SIRIUS onde foram feitas as medidas (https://pnipe.mcti.gov.br/laboratory/8193 ) .
O BaBiO3 é um óxido complexo cujas propriedades físicas intrigam a comunidade científica há décadas. Do ponto de vista da teoria de bandas, seria de esperar que o material fosse um metal. Na prática, ele se comporta como isolante, e o mecanismo por trás desse estado ainda não está completamente compreendido. Quando dopado, seja pela substituição parcial do bário por potássio, seja do bismuto por chumbo, o material torna-se supercondutor. No caso do Ba1-xKxBiO3, a temperatura crítica chega a cerca de 30 K, o que o coloca entre os óxidos supercondutores de Tc mais elevada fora da família dos cupratos e niquelatos.
Um trabalho anterior da colaboração, publicado na Advanced Science sob o título "Anomalous Glassy Thermal Conductivity in a Perovskite Bismuthate Induced by Structural Dynamic Instability", apresentou o primeiro estudo de transporte térmico do composto. Neste trabalho, os autores identificaram um comportamento anômalo, do tipo vítreo, em cristais de BaBiO3, o que sugere que a anarmonicidade da rede cristalina possa estar associada às propriedades incomuns do material. A dinâmica de rede atípica e seu acoplamento com os elétrons são particularmente relevantes para a compreensão dos fenômenos emergentes, como a supercondutividade, nesse material.
Esse resultado levantou uma nova questão: como os estados eletrônicos do BaBiO3 são modulados por vacâncias de oxigênio e por distorções estruturais induzidas pela temperatura?
Para responder essas perguntas, o grupo de pesquisadores utilizou espectroscopia de absorção de raios X (XAS) na borda K do oxigênio, combinada com cálculos de primeiros princípios. Os resultados mostram uma dependência considerável dos espectros com a temperatura, com uma modificação importante na forma do pico pré-borda. Vale destacar que a existência desse pico está associada aos chamados buracos nos estados do ligante, estados eletrônicos associados aos orbitais do oxigênio que hibridizam com os estados do bismuto. Segundo os autores, essa modificação pode estar associada ao acoplamento entre o elétron excitado e a dinâmica anarmônica da rede cristalina, o que estabelece uma ponte entre os resultados de transporte térmico anteriores e a estrutura eletrônica do material. Além disso, o tratamento térmico altera significativamente o perfil espectral embora a estrutura cristalina se mantenha inalterada, suprimindo em particular o pico pré-borda, o que revela a alta sensibilidade da estrutura eletrônica a esse tipo de perturbação. No entanto, os cálculos indicam que as vacâncias de oxigênio, por si sós, não são suficientes para explicar as modificações observadas.
As medidas de XAS foram realizadas na linha Ipê do Sirius, a fonte de luz síncrotron do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS), infraestrutura do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM). A equipe do IFUSP conduziu os experimentos por meio do acesso regular de usuários externos à infraestrutura. Mesmo sendo a primeira experiência do grupo com técnicas de luz síncrotron, foi possível coletar dados de alta qualidade, que resultaram na publicação do trabalho. Trata-se de um exemplo concreto de uso bem sucedido de uma grande instalação nacional por pesquisadores não especialistas na técnica. A parte computacional foi realizada através do acesso ao supercomputador Santos Dumont (LNCC), https://sdumont.lncc.br.
Artigo completo: "Temperature and oxygen-vacancy modulation of the electronic structure of BaBiO3: An X-ray absorption spectroscopy and first-principles study"
Alexandre Henriques, Mariana S. L. Lima, Christian D. Hinostroza, David M. N. Oliveira,Valentina Martelli e Walber H. Brito
Physical Review B — Aceito em 11 de setembro de 2026
DOI: https://doi.org/10.1103/czmg-f16d
A pesquisa é resultado de uma colaboração entre o grupo experimental Thermophysical Properties and Functional Materials Group e o grupo Teoria e Modelagem Computacional de Materiais Correlacionados do Departamento de Física de Materiais e Mecânica, ambos do IFUSP. O trabalho é resultado do projeto de Doutorado do Dr. Alexandre Henriques (um dos primeiros autores do artigo), que foi orientado pela Profa. Valentina Martelli e co-orientado pelo Prof. Walber Brito.
A equipe experimental inclui David M. N. Oliveira (doutorando), Mariana S. L. Lima (pós-doutoranda) e Christian D. Hinostroza (ex-mestrando). David, Mariana e Christian conduziram as medidas no Sirius trabalhando em paralelo com seus projetos principais, uma contribuição que foi determinante para a realização e conclusão deste estudo.
Agradecemos o apoio financeiro da FAPESP, CNPEM, AFOSR, LNCC (Supercomputador Santos Dumont.)