Cristal com comportamento de vidro é descoberto por pesquisadores brasileiros com apoio do Supercomputador Santos Dumont

Uma pesquisa recém-publicada na revista Advanced Science, periódico científico interdisciplinar de acesso aberto, revela um comportamento surpreendente do bismutato de bário (BaBiO3). Embora seja um cristal com estrutura atômica bem ordenada, ele conduz calor tão mal quanto um vidro, algo extremamente incomum em materiais sólidos.

Com apoio do Supercomputador Santos Dumont, localizado no Laboratório Nacional de Computação Científica (LNCC/MCTI), em Petrópolis (RJ), o estudo foi conduzido por pesquisadores do Instituto de Física da USP (IFUSP), do Departamento de Física - UFMG e de instituições internacionais. O Santos Dumont é o mais rápido supercomputador da América Latina dedicado à pesquisa científica e foi essencial para a modelagem computacional do fenômeno.

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Normalmente, cristais conduzem calor com eficiência por meio das vibrações da rede atômica, chamadas fônons. No entanto, o BaBiO3‚ apresentou condutividade térmica extremamente baixa, semelhante à de materiais amorfos, como o vidro. Isso ocorre por conta de instabilidades dinâmicas em sua estrutura, que dificultam o transporte do calor. A pesquisa combinou medições térmicas experimentais e simulações computacionais para entender o comportamento do material em diferentes temperaturas. O trabalho explorou a expertise em transporte térmico do grupo liderado pela pesquisadora Valentina Martelli (IFUSP) para investigar o material sob nova perspectiva, no contexto do projeto de pesquisa de Doutorado do aluno Alexandre Henriques (IFUSP). Além de utilizar instrumentação desenvolvida em seu próprio grupo, a equipe do IFUSP realizou medidas no LNNANO (CNPEM, Campinas). A modelagem computacional foi liderada pelo professor Walber Brito (Departamento de Física - UFMG) com uso intensivo do supercomputador Santos Dumont. Nesse contexto, foram empregadas técnicas computacionais no estado da arte que permitiram calcular a condutibilidade térmica do material.

O BaBiO3 se mostra promissor para o desenvolvimento de isolantes térmicos eficientes e dispositivos termoelétricos, com potencial para aplicações em eletrônica avançada e energia.

O estudo experimental foi coordenado pela professora Valentina Martelli (IFUSP) e envolveu pesquisadores do ISIS Neutron and Muon Source (Reino Unido) e do Instituto Max Planck (Alemanha). O projeto teve apoio da FAPESP, CNPq e do Instituto Serrapilheira.

O artigo completo Anomalous Glassy Thermal Conductivity in a Perovskite Bismuthate Induced by Structural Dynamic Instability pode ser acessado em: https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202502379