Bismutato de bário surpreende com condutividade térmica vítrea e pode abrir caminho para novas tecnologias termoelétrica

Um estudo realizado por pesquisadores do Instituto de Física da USP (IFUSP), do
Departamento de Física da UFMG e de instituições internacionais revelou que o cristal
de bismutato de bário (BaBiO3) apresenta condutividade térmica extremamente baixa,
comparável à de materiais vítreos. Isso é notável porque o BaBiO3 possui uma estrutura
cristalina ordenada, e, segundo o conhecimento convencional, espera-se que cristais
conduzam calor com eficiência — o oposto do que foi observado.

O fenômeno foi atribuído à presença de instabilidades dinâmicas na rede atômica do
material, que dificultam a propagação dos fônons, os principais portadores de calor em
isolantes. Esse comportamento foi investigado a partir da combinação entre medições
experimentais precisas (realizadas no IFUSP e no LNNANO-CNPEM) e simulações
computacionais de alta complexidade lideradas pela equipe da UFMG.

As simulações, baseadas em DFT e aprendizado de máquina, foram conduzidas com
uso intensivo do supercomputador Santos Dumont (LNCC/MCTI), e permitiram
modelar o transporte de calor em escala atômica. A participação do Santos Dumont foi
essencial para acessar regimes de instabilidade estrutural que seriam difíceis de
investigar apenas experimentalmente.

Do ponto de vista aplicado, a descoberta posiciona o BaBiO3 como um candidato
promissor para tecnologias que exigem isolamento térmico eficiente ou conversão de
calor em energia elétrica, como dispositivos termoelétricos. Do ponto de vista
fundamental, o material reforça o interesse por óxidos funcionais com propriedades
emergentes e não convencionais, desafiando os modelos clássicos de transporte
térmico em sólidos.

O estudo foi coordenado por Valentina Martelli (IFUSP) e Walber Brito (UFMG), com
participação de centros de pesquisa no Reino Unido e na Alemanha. A publicação saiu
na revista Advanced Science e contou com apoio da FAPESP, CNPq, Instituto
Serrapilheira e LNCC/MCTI.

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autor: Kevin Juan