Diversas são as linhas de pesquisa com as quais docentes do Grupo de Física Computacional e Instrumentação Aplicada (FCIA) do Instituto de Física de São Carlos (IFSC/USP) trabalham atualmente. No entanto, a busca por novidades na área de pesquisa bem como o aprimoramento do que já é estudado é um objetivo constante.
Durante um pós-doutoramento realizado na SUNY – University at Buffalo, que teve duração de dois anos, o docente do FCIA, Guilherme Sipahi, buscou por pesquisas mais modernas em sua área de atuação. Estudando anteriormente estrutura de bandas em materiais eletrônicos, Guilherme resolveu mudar um pouco seu foco e dedicar-se aos estudos relacionados à spintrônica, “Desenvolvi uma parceria de estudos com o pesquisador Igor Zutic *, na qual eu focava mais na de geração de modelos computacionais e ele na teoria de dispositivos”, relembra Guilherme.
Inserido nessa abordagem, os lasers de spin foi um dos tópicos que fez parte de tais estudos, e trata-se de lasers que podem proporcionar menor gasto energético que os dispositivos atuais, embora, como toda novidade, apresente desafios que pesquisadores da área estudam para tentar resolver. A colaboração de Guilherme, nesse caso, é a criação de um modelo que leve em conta todos os estados eletrônicos dos lasers de spin, sem as simplificações mais comuns que usam apenas um número pequeno de estados.
Outro tópico com o qual Guilherme trabalhou- e colaborou- foi no modelamento computacional de uma porta magneto-lógica, sugerida por Igor Zutic. “Os computadores tradicionais já usam há bastante tempo a ‘magneto resistência gigante’ em seus discos rígidos, na qual se aplicam campos magnéticos que ordenam todos os spins, de maneira estática, com um tempo de comutação grande. Nos computadores tradicionais, a memória principal é volátil, e precisa de um tempo de comutação pequeno. Igor propôs um dispositivo no qual se junta os sins ou nãos do computador a portas magnéticas, permitindo que o computador realize quatro operações: sim, não, ou e ou exclusivo, mantendo estes dados na memória num único dispositivo”, explica o docente.
Para este estudo, Guilherme teve a oportunidade de trabalhar com outras metodologias, além das que trabalhava anteriormente, usando a metodologia ab initio que rendeu, inclusive, uma publicação no periódico Physical Review B. “Nos modelos de massa efetiva com os quais sempre trabalhei, partindo de propriedades médias dos materiais, geram-se modelos para determinar outras propriedades relevantes. No ab initio colocamos átomo por átomo, adicionamos as interações entre eles e procuramos entender as propriedades partindo deste ponto de vista. Usei este método para estudar como se injetar spin a partir de um metal magnético em uma camada de grafeno”, explica.
Como se trata de trabalhos em andamento, Guilherme, além de manter contato constante com Zutic, já enviou um de seus orientandos à SUNY-University at Buffalo. “A intenção é estabelecer uma longa colaboração de pesquisa”, afirma Guilherme. Durante os dois anos em que esteve fora, ele já publicou três artigos ** e finaliza outros dois, que devem ser submetidos nos próximos meses. Finalmente, além dos três novos tópicos estudados em solo estadunidense, o docente incluiu mais uma linha de pesquisa em seu currículo: óptica em sistemas com spin.
Embora sejam estudos que têm como meta a aplicação, os pontos explorados por Guilherme são, em sua maioria, de física básica, e têm como principal objetivo descobrir o comportamento dos elétrons dentro dos dispositivos. Se isso tornará tais dispositivos mais velozes e eficientes, ainda não se sabe. “Tudo dependerá do entendimento sobre como os elétrons se comportam. Isso é o que nos dirá se computadores, por exemplo, poderão ter menor gasto de energia e maior velocidade de processamento, entre outras coisas que mexerão diretamente com o cotidiano de muitas pessoas”, conclui o docente.
Para aqueles que se interessarem em saber mais detalhes sobre todas as novidades de pesquisa mencionadas acima, Guilherme as apresentará na edição do Colóquios do IFSC que ocorrerá no próximo dia 17, às 10h30, na sala F-210 (3º piso do Prédio da Administração).
*Também nos EUA, Guilherme realizou trabalhos em conjunto com os pesquisadores Lu J. Sham (California Riverside) e Roland Kawakami (Ohio University)
**Para acessar os artigos publicados por Guilherme, clique nos respectivos links:
– Journal of Physics: Condensed Matter
Assessoria de Comunicação
