Criar novos materiais e produtos éuma tarefa que exige muito tempo, porque énecessa¡rio fazer vários testes em laboratório, experimentando vários componentes atéchegar ao resultado desejado. Para tornar mais rápido esse processo, um grupo de pesquisadores paulistas utiliza supercomputadores abastecidos com milhões de dados sobre os elementos químicos (o chamado “genoma dos materiais”) para simular propriedades de materiais como dureza e condutividade elanãtrica e identificar os mais promissores para uso em diversas aplicações, por exemplo, na computação e na geração de energia. Desse modo, serápossí­vel reduzir a necessidade de experimentos em laboratório e, no futuro, diminuir bastante o tempo de criação de novos produtos, tais como células solares, materiais de construção, biossensores, medicamentos, pra³teses e dispositivos eletra´nicos.

Fazzio coordena o projeto de pesquisa Interfaces em Materiais: Propriedades Eletra´nicas, Magnanãticas, Estruturais e de Transporte, com nove linhas de estudo. “Em muitos dos fena´menos interessantes que acontecem em materiais o protagonista éasuperfÍcie”, aponta. “Por isso as interfaces são importantes para entender as suas propriedades, como, por exemplo, quando se estuda as interações entre águae gelo, entre materiais biola³gicos (nanotoxicologia) e de materiais bidimensionais (2D) com o corpo humano.”

A busca por novos materiais teve um grande impulso com a Iniciativa de Genoma dos Materiais (Materials Genome Initiative), projeto criado pelo governo dos Estados Unidos em 2011, combinando teoria, experimentos e computadores de alto desempenho para fornecer um grande conjunto de dados sobre os elementos qua­micos. “a‰ uma forma diferente de trabalhar com materiais. Antes, para encontrar os componentes mais adequados a lentes de alto a­ndice de refração, usadas em a³culos e ca¢meras, por exemplo, era preciso testa¡-los em laboratório a fim de identificar suas propriedades”, relata Dalpian. “Agora se trabalha no sentido contra¡rio: por meio do computador são feitas simulações com milhares de elementos químicos e entre eles éprocurado aquele material especa­fico que tenha as propriedades desejadas, conceito que échamado de design inverso”.

Schleder destaca que os computadores conseguem simular uma grande quantidade de sistemas a partir dos dados brutos, por meio de ferramentas como o aprendizado de ma¡quina (fa³rmulas matemáticas usadas para que os computadores encontrem as informações mais necessa¡rias ao usua¡rio). “A partir de um grande conjunto de dados sobre todos os elementos químicos pode-se realizar simulações de materiais e verificar as relações entre a estrutura e as propriedades, prevendo modificações que va£o melhorar suas caracterí­sticas”, afirma. “Com essas simulações, háuma aproximação entre a física tea³rica e a experimental na medida em que se prevaª que um material seráesta¡vel e podera¡ ser criado, pois não adianta ter excelentes propriedades se não existir.”

O projeto de pesquisa do CNPEM, instituição dirigida pelo professor do IF, Anta´nio JoséRoque da Silva, conta com apoio da Fundação de Amparo a  Pesquisa do Estado de Sa£o Paulo (Fapesp). Os estudos contam com a participação de professores e pesquisadores da USP, UFABC, Universidade Estadual Paulista (Unesp), Universidade Federal Fluminense (UFF) e Universidade Federal de Goia¡s (UFG).