A corrida mundial por tecnologias quânticas — que prometem transformar áreas como computação, comunicação segura e sensores ultrassensíveis — alcançou um avanço significativo na Universidade Federal de Viçosa (UFV). Em artigo publicado no periódico Advanced Functional Materials, de alto fator de impacto (FI = 19), Wesley Ferreira Inoch, graduado e doutor em Física pela Universidade, apresenta resultados inéditos no Brasil, sob orientação do professor Leonarde do Nascimento Rodrigues, do Departamento de Física (DPF). O estudo traz inovações na fabricação e na investigação do MnBi₂Te₄, um dos materiais mais promissores para o desenvolvimento de dispositivos quânticos do futuro — capazes de processar informações de forma muito mais rápida e eficiente do que as tecnologias atuais.
O MnBi₂Te₄ pertence a uma classe especial de materiais conhecidos como isolantes topológicos magnéticos. Em termos simples, o material não conduz corrente elétrica em seu interior, mas permite uma condução altamente eficiente em sua superfície, além de apresentar propriedades magnéticas internas naturais. Segundo Wesley, essa combinação possibilita a criação de dispositivos quânticos com condução elétrica por estados de superfície sem resistência, ou seja, praticamente sem perda de energia.
Produzir esse material com alta qualidade cristalina representa um grande desafio. Atualmente, a maior parte da comunidade científica brasileira que atua nessa área depende de amostras produzidas no exterior. É nesse ponto que o trabalho desenvolvido na UFV se destaca: o laboratório do DPF tornou-se o único do país capaz de fabricar o MnBi₂Te₄ utilizando a técnica de epitaxia por feixe molecular (MBE).
Nessa técnica, os elementos químicos são evaporados e depositados sobre um substrato em um ambiente de alto vácuo, o que evita a presença de impurezas e garante o controle preciso das propriedades do material. Como resultado, os filmes produzidos apresentam qualidade cristalina excepcional, condição essencial para a observação de fenômenos quânticos sensíveis. O equipamento utilizado nesse processo foi originalmente construído pelo professor aposentado do DPF Sukarno Olavo Ferreira e, atualmente, é coordenado pelo professor Leonarde do Nascimento Rodrigues, que vem impulsionando as pesquisas relacionadas à produção de materiais quânticos na Universidade.
O avanço alcançado pelo grupo da UFV vai além da fabricação do material. A pesquisa demonstrou ser possível ajustar as propriedades magnéticas do MnBi₂Te₄ por meio do controle cuidadoso dos parâmetros de crescimento durante sua produção. Essa descoberta abre caminho para o desenvolvimento de dispositivos quânticos sob medida, adaptados às demandas futuras das áreas de computação e comunicação.
O impacto do trabalho se estende ao desenvolvimento tecnológico, uma vez que materiais semicondutores — categoria na qual o MnBi₂Te₄ se insere — estão na base de praticamente toda a indústria moderna. Conforme destaca Wesley, diante das crescentes restrições internacionais ao compartilhamento de tecnologias quânticas estratégicas, dominar a produção desses materiais é fundamental para garantir a autonomia científica e tecnológica do Brasil. O artigo contou ainda com a participação de pesquisadores da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), da Universidade de São Paulo (USP) e do Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia (Inmetro), no Rio de Janeiro.
O trabalho publicado integra a tese de doutorado de Wesley Ferreira Inoch, defendida em outubro deste ano na UFV, que já resultou em dez artigos científicos — oito aceitos e dois submetidos, em processo de revisão por pares. A pesquisa também possibilitou o pedido de patente relacionado à produção de filmes de telureto de cádmio (CdTe) para aplicação em células solares.
Na tese, Wesley estudou ainda o crescimento de uma camada intermediária de Bi₂Te₃, outro material quântico, sobre vidro, utilizada como base para o crescimento do CdTe. O resultado foi um filme com qualidade cristalina significativamente superior àquela normalmente obtida em células solares convencionais à base de CdTe, o que motivou o depósito da patente.
As estruturas desenvolvidas estão sendo utilizadas por pesquisadores do Departamento de Física da Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG) e integrarão duas teses de doutorado da instituição. Pelo alcance e impacto do trabalho, Wesley — que concluiu o doutorado em menos de quatro anos na UFV — vem se destacando na comunidade científica. Ele já conquistou uma bolsa de pós-doutorado da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp) e dará continuidade às pesquisas na área.
Para o orientador da tese, Leonarde do Nascimento Rodrigues, trabalhos como o desenvolvido por Wesley e pela equipe do DPF demonstram que, “com investimento, a UFV tem potencial para se tornar uma referência nacional na produção de materiais quânticos utilizando a técnica de epitaxia por feixe molecular, considerada o estado da arte para o crescimento de materiais com alta qualidade cristalina”.
Fonte: UFV
