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Física estudada no computador

Professor Alex Antonelli, do Instituto de Física "Gleb Wataghin" da Unicamp, fala sobre estudo da física da matéria condensada no eScience

Quem nunca tirou um líquido do congelador e quando foi abrir a garrafa, o líquido congelou?

"A física da matéria condensada lida com as coisas do dia a dia. Por exemplo, a água pode ser encontrada em vários estados, em forma de gelo, condensada... Quimicamente a substância é a mesma, mas fisicamente não", explica Alex Antonelli, professor do Instituto de Física "Gleb Wataghin" da Unicamp.

Estudos de física têm caráter de pesquisa fundamental, mas, de acordo com Antonelli, a área chamada de física da matéria condensada tem potencial de aplicabilidade maior na indústria que trabalha com novos materiais.

O professor afirma que muitos fenômenos ainda não são bem explicados, embora pareçam evidentes.

"Muitas coisas prosaicas ainda não são bem entendidas. Por exemplo, algumas substâncias têm uma propriedade estranha de se contraírem quando viram líquido", diz.

"O gelo boia porque tem densidade menor que a água, ou seja, 1 cm3 de gelo tem menos matéria que 1 cm3 de água. Mas a água é exceção. São poucas as substâncias que têm volume contraído quando você os funde. Isso acontece com poucos elementos, como água, gálio e silício", afirma. O silício é um elemento muito importante para a eletrônica; de acordo com Antonelli, 99% dos chips de computador são feitos dele.

Super-resfriado - O professor explica que existem líquidos super-resfriados que "por uma conspiração da natureza" não congelam.

"Essas substâncias estão com temperatura abaixo daquela que teoricamente teriam que congelar, mas não congelam. Isso depende de muitas variáveis, como a velocidade em que você faz esse congelamento", diz.

"Água, germânio... alguns elementos podem apresentar dois tipos de líquidos diferentes, com densidades distintas", completa.

Dentro do líquido, pequenos cristais nanoscópicos vão se formando e se desmanchando. "Grãozinhos" começam a crescer e o sistema todo congela. Existem diversas hipóteses do que ocorre nessas regiões super-resfriadas. O problema é reproduzir essas experiências no laboratório. "É muito difícil, pois qualquer coisinha a amostra congela", conta.

Simulação computacional - Aí é que entra o computador, que armazena e processa o dado a ser trabalhado pelo cientista. "Por isso é criado um programa que reproduz a evolução daquele processo no tempo", explica o professor.

"Na física, toda medida tem erro. A imprecisão tem a ver com os instrumentos. A simulação no computador tenta simular a realidade, a vantagem é que o sistema não congela no computador e dá para a gente estudar", conclui.

Trabalhos – Entre os trabalhos do professor Alex Antonelli estão "Pressure induced transformations in amorphus silicon: a computational study" e "Polyamorphism in tetrahedral substances: Similarities between silicone and ice". O primeiro detalha o que acontece quando se aplica pressão no silício (o silício amorfo tem aplicação em células solares) e o segundo compara o silício (que funde a 1300 graus Celsius) e o gelo, mais estudado.

Cientista – O professor Alex Antonelli fez graduação em Física (1975), mestrado (1977) e doutorado (1981) na Universidade de São Paulo (USP). Realizou estágio de pós-doutorado no Massachusetts Institute of Technology (1983-1985). Foi Professor Visitante na North Carolina State University (1987-1990), Virginia Commonwelath University (1991-1992), Emory University (1992-1993) e no Institut de Ciència de Materials de Barcelona (2007-2008). Tem experiência na área de Física, com ênfase em Física da Matéria Condensada, atuando principalmente nos seguintes temas: propriedades estruturais e termodinâmicas, transições de fase, defeitos, simulações computacionais.

De acordo com ele, o que o levou a estudar Física foi certamente o apoio dado à área a partir dos anos 1950, quando o mundo ainda vivia no período da Guerra Fria. No pós-guerra, o interesse de órgãos como o recém-criado CNPq (Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico) era capacitar o Brasil para o domínio da energia atômica.

Mas, a curiosidade pelos fenômenos físicos veio mais cedo: "Uma das primeiras lembranças que tenho é de, quando tinha cinco ou seis anos, ter misturado todos os perfumes que estavam na penteadeira da minha mãe. Imagina. Ela já chegou sentindo o cheiro da arte de longe", lembra.

 

Mariana Castro Alves é jornalista e bolsista Fapesp para divulgação do CEPID Centro de Pesquisa em Engenharia e Ciências Computacionais


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