Crescendo em Coeur d'Alene, Idaho, com pais engenheiros que trabalhavam na indústria de mineração de prata do estado, Maria Aguiar, aluna do MIT, desenvolveu um interesse precoce por materiais. A granada estrela, mineral do estado, ainda é sua favorita. É pura coincidência, porém, que sua tese de graduação também se concentre em granadas.

Sua pesquisa explora maneiras de manipular as propriedades magnéticas de filmes finos de granada — um trabalho que pode ajudar a aprimorar as tecnologias de armazenamento de dados. Afinal, diz Aguiar, estudante do Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais (DMSE), as aplicações tecnológicas e energéticas dependem cada vez mais do uso de materiais com propriedades eletrônicas e magnéticas favoráveis.

Apaixonada por engenharia no ensino médio — ficção científica também era sua paixão —, Aguiar se candidatou e foi aceita no MIT. Mas ela só tinha aprendido sobre engenharia de materiais por meio de uma pesquisa no Google. Ela presumiu que gravitaria em direção à engenharia aeroespacial, astronomia ou até mesmo física, disciplinas que despertaram seu interesse em algum momento.

Aguiar ficou indecisa sobre qual curso escolher por um tempo, mas começou a perceber que os temas de que gostava invariavelmente giravam em torno de materiais. "Eu visitava um museu aeroespacial e me interessava mais pelos azulejos que usavam no ônibus espacial para suportar o calor. Eu me interessava pelo processo de engenharia desses materiais", lembra Aguiar.

Foi um programa de pré-orientação para o primeiro ano (FPOP), projetado para ajudar novos alunos a testarem cursos, que convenceu Aguiar de que engenharia de materiais era uma boa opção para seus interesses. A simpatia e a acessibilidade dos alunos do DMSE ajudaram. "Eles tinham orgulho de estar naquele curso e estavam animados para falar sobre o que faziam", diz Aguiar.

Durante o FPOP, o professor associado James LeBeau, especialista em microscopia eletrônica de transmissão do DMSE, perguntou aos alunos sobre seus interesses. Quando Aguiar se manifestou, dizendo que adorava astronomia, LeBeau comparou o assunto à microscopia.

"Um microscópio eletrônico é como um telescópio ao contrário", ela se lembra dele dizendo. Em vez de olhar para algo distante, você olha do grande para o pequeno — ampliando para ver os detalhes mais sutis. Essa comparação ficou na memória de Aguiar e a inspirou a realizar seu primeiro projeto no Programa de Oportunidades de Pesquisa de Graduação (UROP) com Lebeau, onde aprendeu mais sobre microscopia.

Foi a disciplina 3.152 (Materiais Magnéticos), ministrada pela Professora Caroline Ross, que despertou o interesse de Aguiar por materiais magnéticos. O assunto era fascinante, diz Aguiar, e ela sabia que pesquisas relacionadas fariam contribuições importantes para a tecnologia moderna de armazenamento de dados. Depois de iniciar um UROP no laboratório de materiais magnéticos de Ross na primavera do seu terceiro ano, Aguiar se interessou, e o trabalho acabou se transformando em sua tese de graduação, "Efeitos do Recozimento na Ordenação Atômica e Anisotropia Magnética em Filmes Finos de Granada de Ferro".

O objetivo geral de seu trabalho era entender como manipular as propriedades magnéticas dos materiais, como a anisotropia — a tendência das propriedades magnéticas de um material mudarem dependendo da direção em que são medidas. Descobriu-se que a mudança na posição de certos átomos metálicos — ou cátions — na estrutura cristalina da granada pode influenciar esse comportamento direcional. Ao organizar cuidadosamente esses átomos, os pesquisadores podem "ajustar" filmes de granada para fornecer novas propriedades magnéticas, permitindo o design de materiais avançados para a eletrônica.

Quando Aguiar ingressou no laboratório, começou a trabalhar com a doutoranda Allison Kaczmarek, que investigava a conexão entre ordenação de cátions e propriedades magnéticas para sua tese de doutorado. Especificamente, Kaczmarek estudava o crescimento e a caracterização de filmes de granada, avaliando diferentes maneiras de induzir a ordenação de cátions variando os parâmetros do processo de deposição a laser pulsado — uma técnica que dispara um laser em um material alvo (neste caso, granada), vaporizando-o para que se deposite em um substrato, como vidro. O ajuste de variáveis ??como energia, pressão e temperatura do laser, juntamente com a composição dos óxidos mistos, pode influenciar significativamente o filme resultante.

Aguiar estudou um parâmetro específico: recozimento — aquecimento de um material a uma temperatura elevada antes de resfriá-lo. A técnica de reforço é frequentemente usada para alterar a forma como os átomos se organizam em um material. "Até agora, descobri que, quando recozemos esses filmes por tempos de apenas cinco minutos, eles se aproximam da preferência pela magnetização fora do plano", diz Aguiar. Essa propriedade, conhecida como anisotropia magnética perpendicular, é significativa para aplicações de memória magnética, pois oferece vantagens em desempenho, escalabilidade e eficiência energética.

“Maria tem sido muito confiável e independente. Ela aprende as coisas muito rápido e é muito cuidadosa com o que faz”, diz Kaczmarek. Essa consideração ficou evidente desde o início. Quando solicitada a identificar uma temperatura ideal de recozimento para os filmes, Aguiar não se limitou a realizar testes — ela primeiro realizou uma revisão bibliográfica completa para entender o que havia sido desenvolvido anteriormente e, em seguida, testou cuidadosamente os filmes em diferentes temperaturas para encontrar a que funcionasse melhor.

Kaczmarek conheceu Aguiar como monitora da disciplina 3.030 (Evolução Microestrutural de Materiais), ministrada pelo professor Geoffrey Beach. Mesmo antes de iniciar o UROP no laboratório de Ross, Aguiar compartilhava um objetivo de pesquisa claro: adquirir experiência prática com técnicas avançadas como difração de raios X, magnetometria de amostra vibrante e ressonância ferromagnética — ferramentas tipicamente usadas por pesquisadores mais experientes. "Esse é um objetivo que ela certamente alcançou", diz Kaczmarek.

Fora do laboratório, Aguiar combina seu amor por materiais com um forte senso de envolvimento com a comunidade e coesão social. Como copresidente da Sociedade de Cientistas de Materiais de Graduação do DMSE, ela ajuda a organizar eventos que tornam o departamento mais inclusivo. Os jantares da turma são muito divertidos — muitos alunos do último ano foram recentemente a um restaurante em Cambridge para comer sushi — e a "Semana dos Materiais" a cada semestre funciona principalmente como um evento de recrutamento para novos alunos. Um evento de chocolate quente perto das férias de inverno combinava a alegria natalina com as avaliações da turma — doloroso para alguns, talvez, mas necessário para aprimorar o ensino.

Após se formar nesta primavera, Aguiar está ansiosa para cursar a pós-graduação na Universidade Stanford e está de olho na docência. Ela adorou seu tempo como monitora nas populares disciplinas de calouro 3.091 (Introdução à Química do Estado Sólido) e 3.010 (Estrutura dos Materiais), o que lhe rendeu um prêmio de licenciatura.

Ross está convencido de que Aguiar é uma ótima opção para a pós-graduação. "Para a pós-graduação, você precisa de excelência acadêmica e habilidades técnicas, como ser bom em laboratório, e Maria tem ambas. Depois, há as habilidades interpessoais, que têm a ver com o quão organizado você é, o quão resiliente você é, como você gerencia diferentes responsabilidades. Normalmente, os alunos as aprendem ao longo do caminho, mas Maria está bem à frente da curva", diz Ross.

“Uma coisa que me deixa esperançoso em relação à Maria na pós-graduação é que ela tem um interesse muito amplo em muitos aspectos da ciência dos materiais”, acrescenta Kaczmarek.

A paixão de Aguiar pelo assunto se transformou em um projeto paralelo divertido: uma camiseta exclusiva do DMSE "Meow-terials Science" que ela desenhou — com gatos fazendo experimentos de laboratório familiares — foi um sucesso entre os alunos.

Ela permanece infinitamente fascinada pelos materiais ao seu redor, mesmo na garrafa de água que usa todos os dias. "Estudar ciência dos materiais mudou a maneira como vejo o mundo. Posso pegar algo tão comum como esta garrafa de água e pensar nas técnicas de processamento metalúrgico que aprendi nas minhas aulas. Adoro o fato de haver tanto para aprender no dia a dia."