Desenvolver projetos de caracterização e design de materiais é o foco do grupo de pesquisa Sampa (Simulações Aplicadas a Materiais: Propriedades Atomísticas). Os pesquisadores do Instituto de Física da Universidade de São Paulo (IF-USP) utilizam simulações moleculares e muitos dos projetos são voltados para materiais que promovem melhorias no processo energético, como combustíveis fósseis. Recentemente, o grupo iniciou experiências perceptivas e imersivas usando realidade virtual em escala atômica, o que os insere em uma perspectiva completamente diferente de estudo.
“A ideia que norteia o grupo é tentar simular materiais computacionalmente, usando fundamentos de física”, explica o professor Caetano Rodrigues Miranda. Eles utilizam noções de mecânica quântica e análises de dados, buscando caracterizar átomos e moléculas. “Tentamos fazer isso de tal forma com que consigamos caracterizar esses materiais mesmo que eles não existam na natureza ainda, ou seja, também procuramos usar técnicas para prever propriedades de materiais.”
Um dos objetivos dos projetos é estudar materiais de uso energético, buscando aplicações que melhorem o processo de extração de petróleo, por exemplo. A equipe formada por pós-doutorandos, doutorandos e alunos de iniciação científica do Sampa, coordenado por Miranda, estuda as moléculas na interação entre o óleo, a rocha e a salmoura — solução de água e sal. A partir da análise atomística, é possível desenvolver composições de salmouras que facilitam a locomoção do óleo, auxiliando a extração do petróleo em poros de escala muito pequena.
A realidade virtual se insere na experiência possibilitando uma imersão no mundo nanométrico. Os equipamentos são utilizados para que o grupo tenha acesso ao ponto de vista das moléculas, por meio da criação da experiência espacial do ambiente estudado. “É sobre vivenciar o mesmo ambiente que o átomo ou a molécula está inserido, se colocando no lugar deles e interagindo com o material”, conta o professor. Isso permite visualizar, por exemplo, quais barreiras uma molécula vai ter ao tentar entrar em um poro que é relativamente pequeno.
Miranda comenta que outra motivação para o grupo é retomar a intuição física nas pessoas. Com o uso frequente de ferramentas virtuais, as pessoas perderam a vivência que o ambiente físico promove: ter noções de tamanhos de objetos e saber leis básicas que regem o comportamento de aspectos cotidianos, como o que acontece ao soltar ou empurrar um objeto. “Podemos usar essas novas tecnologias para criar uma intuição física de algo que não temos acesso, justamente o mundo nanoscópico. A realidade virtual ajuda no sentido de ter uma experiência imersiva: simular uma escala tão pequena, nos colocando como atores para vivenciar esse mundo.”
Fazendo uma analogia à Alice no País das Maravilhas, o professor comenta a revelação de uma nova percepção do mundo ao adentrar a escala nanométrica. Assim como Alice é encolhida e tem sua perspectiva completamente modificada, o grupo Sampa se coloca no papel dos átomos e moléculas em uma paisagem nanoscópica fornecida pela realidade virtual. Miranda conta que o uso de realidade virtual caminha em duas direções: como um instrumento para auxiliar o entendimento do que é pesquisado, se inserindo no ambiente, e como um bom método de divulgação científica, permitindo, por exemplo, que as pessoas tenham a percepção dos tamanhos relativos dos átomos e da escala nanométrica.
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