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Dos autores D. Bou Debes, M. Mendes, R. Rodrigues, J. Ameixa, L. M. Cornetta, F. Ferreira da Silva e and S. Eden.
Publicado em Astronomy & Astrophysics | 28/01/25.

Com informações do pesquisador Lucas Cornetta.

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A presença da molécula de benzonitrila em meios interestelares foi pela primeira vez observada em 2018 e uma série de estudos que exploram a dissociação unimolecular de seu cátion vem sendo realizados. Este artigo, por sua vez, apresenta a primeira investigação teórica-experimental acerca da dissociação metaestável da benzonitrila após sua ionização. Os experimentos conduzidos revelam 14 diferentes dissociações, das quais 11 nunca foram observadas antes. Dessa forma, o trabalho contribui para nossa compreensão de como a ionização da benzonitrila e suas possíveis rotas de fragmentação podem contribuir para a abundância de radicais e outras espécies reativas em ambientes interestelares.

O Arte&Ciência continua sua missão itinerante de ensinar diferentes maneiras de sensibilizar e cativar estudantes para o aprendizado em física. Veja a participação do projeto na última edição do Simpósio Nacional de Ensino de Física.
Com informações da pesquisadora Marina Sparvoli.

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O projeto "Arte & Ciência", liderado pelo Prof. Mikiya Muramatsu, marcou presença no XXVI Simpósio Nacional de Ensino de Física (SNEF), realizado de 20 a 25 de janeiro de 2025 no Campus do Gragoatá da UFF, em Niterói, RJ. O evento reuniu pesquisadores, professores e estudantes de Física em discussões sobre ensino e práticas pedagógicas inovadoras.  

    

Relato do pesquisador Mauro Cattani.

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Gosto de recordar, escrever, falar, sobre alguns eventos que considero muito interessantes na minha carreira como Professor e Pesquisador do IFUSP. Faço um breve histórico de dois desses eventos, sem esmiuçar muito os mesmos, para não ser maçante para os leitores.

Aos 17 anos, em 1959, entrei no curso de Física da FFCLUSP e me graduei como bacharel em 1963. 

Recém-formado, fui contratado em março de 1964 como assistente do Professor Cesar Lattes na Cadeira de Física Superior na FFCLUSP. Comecei a fazer pesquisas em Raios Cósmicos e em traços fósseis de fissão de urânio em micas, ou seja, em Geocronologia. 

Em 1965, eu e mais alguns colegas do IF fomos convidados pela Universidade da Bahia para criar um Grupo de Geofísica em Salvador. Ele visava estimular a pesquisa de petróleo no recôncavo baiano e contaria com o apoio da Petrobrás e da Marinha. Fui para Salvador em junho de 1965; passei cerca de seis meses dando aulas de Física básica e realizando lá pesquisas em Geocronologia, indo e vindo para São Paulo. Contei nestas pesquisas com o apoio de minha esposa, Maria Luiza Mattos Cattani, que era microscopista no Grupo de Raios Cósmicos do IFUSP.

Nas vésperas de meu retorno para São Paulo (~ novembro de 1965) fui convidado pelo Reitor da Universidade da Bahia, Prof. Dr. Miguel Calmon, para redigir um projeto de pesquisas que seria apresentado ao Conselho Universitário para a criação de um Grupo de Geofísica. O projeto que apresentei foi aprovado em 1966 e o Grupo foi oficialmente criado.

Em janeiro de 1966 estava de volta em São Paulo; em novembro de 1966 fui para Pisa fazer meu doutoramento na Universidade de Pisa sob a orientação de professores do Instituto de Física e da Escola Normal de Pisa. Retornei para São Paulo em março de 1968 com tese de doutoramento para ser redigida. Neste mesmo ano tornei-me Doutor pela FFCLUSP. 

Em 1969, antes de ser acionado o AI-5, fui aprovado em concurso, tornando-me Livre-Docente da Cátedra de Mecânica Racional, Celeste e Superior na qual era Catedrático o Prof. Mario Schenberg. 

Em 1969, o Prof. Schenberg foi aposentado pelo AI-5. Até essa época, eram Instrutores da referida cátedra: A. L. Rocha Barros, Ney F. de Oliveira, Gita. K. Guinsburg, Hans. P. Heilman, Klaus S.Tausk, Milton Damato e Nelson L. Teixeira. 

Além disso, o Prof. Schenberg era também responsável pela Cadeira de Física Teórica e Matemática, constituída pelos seguintes instrutores: Carmen. L. Braga, D. Redondo, Ney F. Oliveira, Normando C. Fernandes, Paulo S. de Toledo, Wanda V. M. Machado e Yogiro Hama.

Na ausência do catedrático, como era de praxe, os instrutores citados acima passariam a ser meus subordinados. 

Felizmente para mim, essa responsabilidade terminou logo, pois em dezembro de 1969 foram aprovadas no Conselho Universitário da USP a extinção das Cátedras e a criação de Institutos. Os Institutos seriam formados por Departamentos. 

A minha participação na criação dos departamentos foi, juntamente com o Prof. Dr. Luiz Guimarães Ferreira, a de formar o Departamento de Física dos Materiais (e Mecânica Racional, Celeste e Superior & Mecânica Quântica). O seu nome foi "abreviado" ficando, simplesmente, Física dos Materiais e Mecânica (DFMT). O Prof. Guimarães era representante do "Laboratório do Estado Sólido" ("Baixas Temperaturas") e de alguns teóricos ligados a ele. A minha função foi a de reunir alguns instrutores do Prof. Schenberg (de comum acordo com eles!) para formar o DFMT. A chefia do DFMT foi assumida pelo Prof. Guimarães. 

O grupo de professores que ficaram no DFMT que estavam ligados ao Prof. Schenberg era pequeno. Lembro-me, por exemplo, de Normando C. Fernandes, Alberto L. da Rocha Barros, Djalma Redondo, Klaus Tausk, Claudio Z. Dib, Milton Damato, Wanda V. M. Machado e Junichi Osada. Não me lembro de que grupo de professores era proveniente o Prof. Osada. 

O Prof. Normando sugeriu, para homenagear o Prof. Schenberg, que criássemos um curso de graduação de Astrofísica. Isso foi feito e ele começou a dar aulas sobre esse tema. Como muitos alunos ficaram motivados pelo assunto, propusemos a criação, dentro do DFMT, de um Grupo de Astrofísica. 

Para fortalecer o grupo, convidamos o prof. Osada para participar. Ele era um excelente professor e pesquisador japonês. Ele tinha vindo para São Paulo, há vários anos atrás, para participar de uma colaboração Brasil - Japão. Inclusive, eu acho (não me lembro bem) que quando o convidamos para participar do grupo ele já havia dado ou estava dando aulas de Astrofísica na Pós-Graduação. Ele já havia ministrado vários cursos de Graduação e Pós-Graduação, tais como Mecânica Estatística, Física Matemática, Eletrodinâmica Quântica, Mecânica Quântica...

Neste período de transições o Prof. J. Goldemberg era o Diretor do IFUSP. Ele foi responsável pela criação e incentivo de pesquisas em muitas áreas, como Cristalografia, Mecânica Estatística, Plasmas, Biofísica, Física Médica... Ele ampliou muito o horizonte de pesquisas do IFUSP.

Ele colaborou também para a formação do nosso Grupo de Astrofísica designando uma secretária para mim, a Srª. Dayse D. Calió. A sua sala (e máquina elétrica da IBM) ficava no fim do corredor à esquerda do prédio Alessandro Volta. Nessa sala, eu o Prof. Normando havíamos criado uma pequena biblioteca. Nela, colocamos muitos livros pessoais do Prof. Schenberg e todos os livros do antigo Departamento de Física, que estavam no último andar do prédio da FFCLUSP na rua Maria Antônia. Desse modo, com o "reconhecimento" do IFUSP, através da atitude do seu Diretor, estava oficialmente criado o Grupo de Astrofísica. 

Por uma questão de "respeito e hierarquia científica", eu o Prof. Normando concordamos que, para efeitos burocráticos junto ao IFUSP, Reitoria, FAPESP, CNPq, etc. o Prof. Osada seria o "chefe" do Grupo. 

Entre 1968 e 1972 foram ministrados no IFUSP cursos de Graduação e Pós-Graduação em Astrofísica. Publicamos artigos sobre o efeito da matéria superdensa em núcleos de estrelas de nêutrons. 

Em 1973, com a chegada da França de um especialista em Astrofísica, o Prof. Dr. José Antonio de F. Pacheco, o nosso grupo (de amadores) em Astrofísica "fechou as portas". Ele foi transferido definitivamente para o IAG-USP. 

Dos autores Aryella F. Rabello, Cauê K. Ribeiro, Valentina Martelli; Nenad Velisavljevic, Dmitry Popov, Yuming Xiao, Giovanni Hearne e J. Larrea Jiménez. 
Publicado em AIP Conference Proceedings.

Texto do autor Julio Larrea.

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Trabalho dos doutorandos Aryella Faé Rabello e Cauê Kaufmann Ribeiro, sob orientação do Prof. Julio Larrea Jiménez (LQMEC – IFUSP), foi recentemente publicado na revista AIP Conference Proceedings. O trabalho é resultado de uma colaboração internacional com pesquisadores do Argonne National Laboratory (ANL, Estados Unidos) e da Universidade de Johannesburg (UJ, Sul África). Usando a técnica de difração de raio-X (raios-X) em pressões muito altas (até 40 GPa) no Sincrotron ANL e com um estudo refinado dos dados experimentais através de métodos de análises de dados no estado da arte, se encontrou parâmetros microestruturais e simetrias locais dos arranjos atômicos em presença de desordem atômica chamada de antístio. Nossos resultados são promissores para estabelecer uma nova rota de induzir novos estados quânticos correlacionados a partir da seleção de um tipo de desordem atômico, fato atípico em materiais quânticos funcionais.

A procura por materiais que apresentem estados quânticos correlacionados é de extrema relevância para elaborar plataformas que permitam compreender a física quântica de muitos corpos e os limites da termodinâmica, i.e., as transições de fase quântica que emergem na temperatura do zero absoluto. 

Um dos critérios esperados teoricamente para a realização de um material que hospede estados quânticos correlacionados é que este apresente uma estrutura cristalina livre de desordem atômica ou também conhecido como “pristino”. Esta condição não pode ser satisfeita em um material real, já que a desordem atômica é inerente à matéria. Para certas simetrias de arranjo de átomos, e atendendo a sua configuração eletrônica, alguns métodos de sínteses de materiais inovativos têm sido elaborados em poucos laboratórios no mundo, causando uma escassez de ligas de materiais considerados próximos a serem prístinos. A pesquisa nestes materiais se torna ainda mais exclusivo quando o estudo dos estados quânticos coletivos é feito a partir da modificação das interações fortes entre carga, spin e orbital dos elétrons usando condições extremas de altas pressões e intensos campos magnéticos (evitando a modificação do ambiente prístino). Dentro deste cenário, a atual comunidade da física da matéria condensada enfrenta um desafio, onde a escassez de evidências experimentais de tais estados quânticos coletivos em materiais reais,  se comparado às predições teóricas, deixa uma pergunta em aberto: Qual é o verdadeiro papel da desordem atômica na formação dos estados quânticos coletivos?

Nossa pesquisa apresenta uma estratégia em contribuir para responder esta pergunta.  O aluno de doutorado Cauê Kaufmann Ribeiro teve sucesso na síntese do semicondutor FeGa3 com a inclusão de uma pequena porcentagem de desordem atômica, chamada de antísitio de Fe. Este tipo de defeito atômico pode ser concebido, como uma invasão do Fe em um dos sítios de diferente simetria do Ga; ou em outras palavras, o excesso de Fe entra em lugar que não lhe corresponde. A diferença da desordem atômica aleatória, onde existem diferentes defeitos atômicos (vacâncias, intersitios, etc), em nosso material conseguimos escolher um único tipo de defeito, o antísitio de Fe. Esta distinção é muito importante, já que previa literatura reporta que o FeGa3 chamado de prístino e sintetizado por diferentes laboratórios, apresenta marcadas diferenças no transporte elétrico, muito possivelmente, originado pela influência da desordem aleatória. Para nosso caso, com ajuda de nossas facilidades instrumentais e colaboradores no laboratório LQMEC, conseguimos encontrar uma resposta reproduzível das propriedades físicas para o FeGa3 em presença de similares concentrações de antísitio de Fe. Ainda mais interessante, com a inclusão de antísitio de Fe, surgem novos estados em nosso material, além de semicondutor este também se ordena magneticamente.

Nossas descobertas despertou o interesse de colaboração do grupo de Condições extremas no ANL, liderado pelo Prof. Nenad Velisavljevic. A partir de um tempo de linha para elaborar experimentos de difração de raios-X em altas pressões até 40 GPa, e análises sofisticadas de dados feita pela aluna Aryella Faé Rabello, nossa interpretação dos resultados revela que nosso material apresenta uma transição de estrutural entorno  de 18 GPa. Além disso, nosso material FeGa3 na presença do defeito antísitio de Fe, parece ser mais duro mecanicamente se comparado com sua equivalente prístino, fato contra intuitivo quando se compara um material ordenado e desordenado na estrutura cristalina (exemplo, a comparação entre um metal e um vidro). Portanto, nossos resultados sobre as características estruturais de nosso material em presença de um tipo de defeito, o antísitio do Fe, abre uma nova rota para entender como os estados quânticos coletivos associados com a ordem semicondutora e magnética jogam uma sinergia com a robustez da estrutura cristalina de nosso material.  

Nossa pesquisa vai além do conhecimento fundamental. Entender que interações fundamentais ou mecanismos estabilizam um comportamento coletivo dos estados quânticos é primordial para a geração de materiais quânticos funcionais com uso na tecnologia quântica, uma vez que estes oferecem múltiplas propriedades físicas a menor custo energético. Nossa proposta visa produzir estes materiais quânticos em uma situação mais real com presença de desordem escolhida, oferecendo sobre esta nova configuração de desordem uma maior variedade de estados quânticos correlacionados e com propriedades estruturais mais robustas. 

Como futuros planos, o grupo do Prof. Larrea do LQMEC e colaboradores continuam elaborando novos materiais sobre a influência de um tipo de desordem peculiar, colocando assim novos desafios para elaboração de modelos teóricos mais realistas. Para isto último, o uso apropriado do machine learning pode também contribuir relevantemente nos cálculos mais acurados das energias de bandas e interações magnéticas em presença de fortes correlações eletrônicas induzidas por um tipo de desordem peculiar. Esperamos que controlando cada tipo de defeito nos permita entender o que papel desempenha a desordem estrutural na matéria quântica. Em particular, o presente estudo nos apresenta que o mundo quântico de muitos corpos pode parafrasear o seguinte ditado para o antísitio do Fe: 

“No lugar certo, algo pode brilhar mais”

Este trabalho contou com a colaboração na caracterização de propriedades físicas da Professora V. Martelli do LQMEC-IFUSP. Alem disso, devemos agradecer aos Professores D. Cornejo e M. Fantini, do IFUSP, por permitir acesso aos laboratórios de sínteses e primeiras caracterização com raios-X.  Esta pesquisa foi suportada pelos projetos FAPESP 2018/08845-3, 2019/24522-2, 2022/14202-3, 2020/01377-4 e 2018/19420-3, e CNPq 310065/2021-6.

Contato: Prof. Julio Larrea

• tel:   +55-11-30916727    
• e-mail: larrea@if.usp.br
• Laboratory for Quantum Matter under Extreme Conditions (LQMEC)
• Visite o website: https://lqmec.com/