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Pesquisa no Departamento de Física produz material promissor para tecnologia do futuro

15/12/2025

A corrida mundial por tecnologias quânticas — que prometem transformar áreas como computação, comunicação segura e sensores ultrassensíveis — alcançou um avanço importante na Universidade Federal de Viçosa (UFV). Em um artigo publicado no jornal Advanced Functional Materials, com alto fator de impacto (FI=19), Wesley Ferreira Inoch, graduado e doutor em Física pela Universidade, orientado pelo professor Leonarde do Nascimento Rodrigues, do Departamento de Física (DPF), apresenta resultados inéditos no Brasil. Tratam-se de inovações na fabricação e no estudo do MnBi₂Te_4, um dos materiais promissores para o desenvolvimento de dispositivos quânticos do futuro, ou seja, equipamentos com processamento de informações de forma muito mais rápida que a atual.

O MnBi₂Te₄ estudado no artigo pertence a uma categoria especial conhecida como “isolantes topológicos magnéticos”. Em termos simples, ele não passa corrente elétrica em seu interior, mas a conduz de maneira eficiente em sua superfície, além de apresentar propriedades magnéticas internas naturais. A consequência direta disso, segundo Wesley, é a possibilidade de criar dispositivos quânticos com condução elétrica por estados de superfície sem resistência, isto é, sem desperdício de energia.

Produzir esse material com alta qualidade é um desafio. Para se ter uma ideia, atualmente, a comunidade científica brasileira que atua na área utiliza amostras produzidas no exterior. É justamente nesse ponto que o trabalho desenvolvido na UFV se destaca também: o laboratório do DPF tornou-se o único no país capaz de fabricar o MnBi₂Te₄ utilizando a técnica de epitaxia por feixe molecular, em que os elementos químicos são evaporados e depositados sobre um substrato em um ambiente controlado, com um alto vácuo, garantindo que impurezas não interfiram em suas propriedades. Dessa forma, os filmes produzidos apresentam qualidade cristalina excepcional, condição necessária para observar fenômenos quânticos sensíveis.

O equipamento (foto) para a utilização dessa técnica foi construído originalmente pelo professor aposentado do DPF Sukarno Olavo Ferreira e, atualmente, é coordenado pelo professor Leonarde do Nascimento Rodrigues (foto), que impulsionou a pesquisa acerca da produção desses materiais quânticos na Universidade. A novidade alcançada pelo grupo da UFV vai além de produzir o material. A pesquisa demonstrou que é possível ajustar suas propriedades magnéticas alterando cuidadosamente os parâmetros de crescimento durante a fabricação. Isso abre caminho para projetar dispositivos quânticos sob medida, adequados às necessidades de futuras tecnologias de computação e comunicação.

O avanço alcançado na pesquisa tem impacto direto ainda no desenvolvimento tecnológico, já que materiais semicondutores — categoria na qual o MnBi₂Te₄ se encaixa — estão na base de praticamente toda a indústria moderna. Como destaca Wesley, com países impondo restrições ao compartilhamento de tecnologias quânticas estratégicas, dominar a produção desses materiais torna-se fundamental para que o Brasil tenha autonomia científica e tecnológica.

O artigo publicado teve participação também de pesquisadores da Universidade Federal do Rio de Janeiro, da Universidade de São Paulo e do Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia, do Rio de Janeiro.

 

Desdobramentos da pesquisa

O trabalho publicado integra a tese de doutorado, defendida por Wesley em outubro deste ano na UFV, que já gerou dez artigos científicos — oito aceitos e dois submetidos e em processo de revisão por pares. Possibilitou também um pedido de patente relacionado à produção de filmes de telureto de cádmio (CdTe) para células solares, já que Wesley estudou ainda em sua tese a produção de uma camada intermediária de Bi₂Te₃, outro material quântico, sobre o vidro, para o crescimento de uma camada de CdTe. O resultado foi um filme de CdTe com qualidade cristalina muito superior àquela normalmente obtida para o desenvolvimento de células solares convencionais a base de CdTe, o que motivou o pedido de patente. 

Banca da tese de doutorado: da esq. à dir., Yara Gobato (UFSCAR), Maurício Pires (UFRJ), Leonarde Rodrigues, Wesley Inoch, Clodoaldo de Araújo (UFV) e Rafael da Cunha (UFV). Na tela: Virgílio dos Anjos (UFJF)

As estruturas desenvolvidas estão sendo utilizadas ainda por pesquisadores do Departamento de Física da Universidade Federal de Minas Gerais e integrarão duas teses de doutorado da instituição. Com o alcance e o impacto do trabalho, Wesley, que concluiu o seu doutorado em menos de quatro anos na UFV, tem se destacado na comunidade científica. Ele já conquistou uma bolsa pós-doc da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp) e continuará dando andamento às suas pesquisas.

Para o orientador da tese de doutorado, Leonarde do Nascimento Rodrigues, trabalhos como o desenvolvido pelo Wesley e de toda a equipe do DPF demonstram que, “com investimento, a UFV tem o potencial de se tornar uma referência nacional na produção de materiais quânticos usando a técnica de epitaxia por feixe molecular, a qual é considerada o estado da arte para o crescimento de materiais com alta qualidade cristalina”.