Implicações da Física de Sistemas Fortemente Correlacionados no Espalhamento de Raios X de Alta Energia

• Processo: 23/10775-1
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Vigência: 01 de maio de 2024 - 30 de abril de 2026
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
• Pesquisador responsável: Sérgio Luiz Morelhão
• Beneficiário: Sérgio Luiz Morelhão
• Instituição Sede: Instituto de Física (IF). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Assunto(s): Radiação síncrotron Cristalografia
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Espalhamento difuso de raios X | Fônonos | Luz Síncrotron | termoeletricos | Cristalografia

Resumo

A cristalografia de raios X é a mais premiada área da física aplicada em razão da importância de estudar a estrutura atômica tanto dos materiais como de sistemas biológicos. Com grandes investimentos em fontes avançadas de radiação, bem como o advento de materiais e dispositivos provenientes de novas tecnologias, desenvolver e aprimorar metodologias e formar pesquisadores com profundo conhecimento dos processos de espalhamento de raios X tem sido imperativo para viabilizar pesquisas de alto fator de impacto. Para se ter uma noção da diversidade de áreas demandando tal conhecimento, cito trabalhos recentes em vários sistemas: novos materiais magnéticos, dispositivos optoeletrônicos, filmes epitaxiais magnéticos, isolantes topológicos, nanopartículas para catalisadores e imageamento biológico por geração de segundo harmônico, epitaxia de van der Waals, cristais de aminoácidos com alterações estruturais, moléculas biológicas, materiais termoelétricos, óptica focalizadora e princípios de imageamento para raios X de alta energia, e sistema multidetectores para microscopia de raios X. Trabalhos esses que advém da sinergia entre inúmeras áreas do conhecimento, agregando pesquisadores de institutos nacionais e internacionais, mas também, dos recursos computacionais, procedimentos e metodologias em cristalografia de raios X que temos desenvolvido ao longo dos anos, tal como o recente pacote de códigos abertos PyDDT (Python Dynamical Diffraction Toolkit) publicado com destaque no Journal of Applied Crystallography (capa da edição de outubro/2023). No estágio atual dos trabalhos, principalmente no que tange materiais destinados a aplicações em geradores termoelétrico de radioisótopos para exploração espacial, as metodologias utilizadas produziram resultados inéditos mas restritos ao tratamento convencional de redes cristalinas periódicas. Ordem local, ou desordem local não aleatória, tanto estrutural como vibracional dá origem ao espalhamento difuso, daí a importância em explorar técnicas capazes de resolver as intensidades espalhadas no espaço recíproco tridimensional fora das exatas condições de Bragg. Junta-se a isso a necessidade de aprimorar novas ferramentas computacionais para modelamento estrutural, a partir de dados de espalhamento difuso, e assim melhor correlacionar propriedades eletrônicas, vibracionais e termoelétricas desses materiais, conforme detalhado no escopo desta proposta. O potencial do PyDDT será empregado no estudo de outros sistemas, como por exemplo, o efeito de dopantes metálicos nos danos por radiação em cristais de aminoácidos. (AU)