A Fundação Capes divulgou dia 1 de outubro a lista com o nome dos vencedores do Prêmio Capes de Tese 2018. O prêmio selecionou a tese “Raman spectroscopy in MoS2-type transition-metal dichalcogenides” como a melhor tese de doutorado defendida no Brasil em 2017 na área de astronomia e física. Bruno de Carvalho, atualmente professor de física na Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN), estudou as propriedades eletrônicas e vibracionais de um material cristalino quase bidimensional, feito de uma ou poucas camadas atômicas, o chamado de disulfeto de molibdênio ou molibdenita (MoS2). Carvalho foi orientado pelo físico Marcos Pimenta, da Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG), com a colaboração dos físicos Cristiano Leite, também da UFMG, e de Maurício Terrones, da Universidade Estadual da Pensilvânia, Estados Unidos. Assista Pimenta e Carvalho explicando como realizaram o trabalho no vídeo abaixo.
A principal técnica utilizada na tese de Carvalho é a chamada espectroscopia Raman. A técnica consiste em iluminar uma amostra do material a ser estudado com um feixe de luz laser. As diferenças entre a luz absorvida e a reemitida pelo material trazem informações sobre a energia e o movimento de seus átomos e elétrons. Cada vez que os pesquisadores iluminam o material com um laser de cor ou comprimento de onda diferente obtêm novas informações sobre o material.
A molibdenita possui propriedades ópticas interessantes por ser um semicondutor capaz de absorver ou emitir luz com comprimento de onda visível. Carvalho explica que a luz reemitida pela molibdenita iluminada com um laser de cor verde é totalmente diferente da reemitida após o material ser iluminado por um laser vermelho.
Na primeira parte do trabalho, Carvalho realizou medidas de espectroscopia Raman para entender como os elétrons da molibdenita interagem com os fônons, a vibrações quânticas da estrutura atômica do cristal. Seus resultados foram publicados em 2015 na revista Physical Review Letters.
Na segunda parte do trabalho, Carvalho investigou interações ainda mais sutis entre os elétrons e os fônons, quando um elétron pode interagir com dois fônons ao mesmo tempo, ou então com apenas um fônon mas na presença de um defeito na estrutura do cristal. Suas conclusões publicadas ano passado na Nature Communications resolvem um problema em aberto há cerca de 30 anos na literatura científica.
Pimenta explica que os elétrons de materiais bidimensionais como o MoS2 são localizados dentro de “vales”. O trabalho de Carvalho mostra como é o comportamento dos elétrons dentro desses vales e como um elétron pode ser transportado de um vale para outro ao interagir com um fônon. Essas interações poderão ser utilizadas para construir novos dispositivos tecnológicos “valleytrônicos”.