O Programa de Pós-Graduação em Física do ITA (PG-FIS) destaca a publicação de um artigo no periódico npj Computational Materials, da família Nature, parâmetro de impacto 11,9 (2024), com a participação de dois de seus docentes permanentes, a Profa. Lara Kühl Teles e o Prof. Marcelo Marques.
O estudo recém publicado, através de uma colaboração científica entre pesquisadores do Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) e da Universidade de Antuérpia, foca na precisão e eficiência para descrever os chamados "estados de defeitos rasos" em materiais semicondutores, como o silício. O estudo se baseia na aplicação do método DFT-1/2, desenvolvido para a predição correta do "band gap", que é o parâmetro, mais importante em semicondutores, que define aproximadamente a energia que o sistema absorve ou emite radiação. A previsão exata dessa energia é vital para a indústria tecnológica e para o projeto de novos chips e dispositivos de tecnologia quântica baseados em doadores. O método DFT-1/2 se destaca por possuir baixo custo computacional e superar as limitações dos métodos tradicionais, que costumam ser imprecisos ou ser extramente custosos do ponto de vista computacional, exigindo supercomputadores caríssimos, mantendo a acurácia dos resultados.
A principal contribuição do artigo foi o desenvolvimento de um protocolo específico para os defeitos rasos, estados de energia extremamente sensíveis e difíceis de modelar. Os resultados demonstraram uma precisão impressionante, alcançando concordância quase perfeita com experimentos, como no caso do arsênio, onde a diferença foi de apenas 0,3 meV. Além disso, o trabalho provou ser possível incluir efeitos complexos, como o acoplamento spin-órbita para átomos pesados como o bismuto, em sistemas contendo até 4.000 átomos. Essa nova metodologia oferece uma plataforma robusta e acessível para que a comunidade científica possa projetar materiais avançados de forma muito mais ágil e precisa.
Além da relevância do resultado, o artigo também evidencia o papel pioneiro dos pesquisadores vinculados ao PG-FIS no desenvolvimento e na consolidação do método DFT-1/2. O próprio trabalho reconhece essa trajetória ao se apoiar diretamente nos artigos fundadores do método, assinados por Luiz Guimaraẽs Ferreira (notório ex-aluno do ITA-ELE 59) já falecido, além de Marcelo Marques e Lara K. Teles, que estabeleceram essa abordagem como uma alternativa eficiente para corrigir limitações da teoria do funcional da densidade no cálculo de gaps de energia em semicondutores.
A publicação também reforça a diversidade temática e a capacidade de formação do PG-FIS. Estudantes interessados em Física do Estado Sólido, especialmente em temas ligados à estrutura eletrônica de materiais, semicondutores e métodos computacionais aplicados, encontram no programa um espaço qualificado de orientação dentro da área de concentração FIS-A (Física Atômica e Molecular).