Alexandre Balandin

Professor de Engenharia Elétrica
Cadeira, Ciência e Engenharia de Materiais

Universidade da Califórnia, Riverside
Programa de Ciência e Engenharia de Materiais
Laboratório de Nanodispositivos (NDL) 
Riverside, CA, EUA

Educação:

• MS, Física Aplicada, Instituto de Física e Tecnologia de Moscou
• MS, Engenharia Elétrica, Universidade de Notre Dame
• Ph.D., Engenharia Elétrica, Universidade de Notre Dame
   

Foco de Trabalho:

Balandin conduz pesquisas experimentais e teóricas relacionadas à nanotecnologia no Laboratório de Nano-Dispositivos, que organizou em 2000.

Conselhos aos alunos:

“O conselho que tenho para as crianças que estão no ensino médio agora é o seguinte: vão para a área de engenharia e depois obtenham um diploma avançado – mestrado ou melhor, doutorado.”

Links:

  – Universidade da Califórnia, Riverside – Laboratório de Nanodispositivos

Entrevista:  

P: Quando você descobriu que sua carreira se concentrava em nanotecnologia?
Balandin: Comecei a me concentrar em nanotecnologia em 1993, quando ingressei na Universidade de Notre Dame como estudante de pós-graduação. Antes disso, em Moscou, eu trabalhava com eletromagnetismo. Quando vim para os EUA, tive uma escolha: posso continuar com o eletromagnetismo ou posso mudar para um tópico diferente, e o tópico diferente era nanotecnologia e nanoestruturas – fios quânticos, mais especificamente.   

P: Em quais aplicações atuais de nanotecnologia você está trabalhando?  
Balandina:Minhas atividades de pesquisa mais recentes estão focadas no grafeno e suas aplicações em dispositivos. O grafeno é uma única camada atômica de átomos de carbono. Estamos tentando usar o grafeno para construir transistores de baixo ruído e alta frequência e para criar compósitos altamente condutores térmicos, que poderiam ser usados como materiais de interface térmica para retirar o calor dos circuitos eletrônicos. Também trabalhamos com um novo sistema de materiais denominado isolante topológico. Entrei no campo dos isoladores topológicos quase acidentalmente porque minha motivação original era diferente. Sugeri ao meu aluno que esfoliasse o telureto de bismuto – um material termoelétrico em camadas, seguindo a analogia do grafeno. Quando ele conseguiu essa tarefa percebemos que essas estruturas, com espessura nanométrica, também podem funcionar como isolantes topológicos, que acabamos de descobrir. Também trabalhei com pontos quânticos, utilizando-os para células solares e aplicações termelétricas. Os membros do meu grupo continuam essas atividades.      

P: Qual é a coisa mais gratificante em trabalhar com nanotecnologia?
Balandina: É gratificante porque combina física com tecnologia. Para mim, a física é uma coisa mais divertida de se fazer e, ao mesmo tempo, a tecnologia é uma coisa mais prática de se fazer. Também é mais fácil conseguir financiamento falando sobre aplicações práticas em tecnologia, em vez de falar sobre coisas divertidas da física.

P: Há algum exemplo que você possa fornecer que mostre como algo em que você trabalhou impactou positivamente o mundo?
Balandina: Acredito que causei um impacto positivo no mundo ao produzir doutores muito bons, que se tornaram pessoas felizes. Depois de se formarem com doutorado, encontraram empregos excelentes e bem remunerados, com empregos muito seguros.     

P: Qual você acha que foi o maior impacto que a nanotecnologia teve no mundo até agora?  
Balandina: A resposta a esta pergunta depende da definição de nanotecnologia que você utiliza. Em termos de tecnologia convencional, que é o CMOS de silício, a nanotecnologia está em toda parte nos chips de computador desde cerca de 2000. Isso porque a definição comum de nanotecnologia é a tecnologia que lida com estruturas de 100 nm ou menores, ao longo de pelo menos uma dimensão. Na nova geração de transistores CMOS, o tamanho do recurso já é de 22 nanômetros. Nesse sentido, a nanotecnologia está em computadores, celulares e outras aplicações comuns. Esse é o maior impacto até agora.   

P: Por favor, dê um exemplo do que você imagina que as aplicações da nanotecnologia levarão no futuro. 
Balandin: Gostaria de mencionar a tecnologia não convencional – quando se vai de baixo para cima ou de automontagem – esta tecnologia ainda está em desenvolvimento. Acredito que terá um grande impacto na energia. A energia é uma questão importante – especialmente a energia renovável. Temos tecnologia para produzir energia através de células solares fotovoltaicas e dispositivos termoelétricos, mas não os utilizamos amplamente. Por que? Isso porque a eficiência da conversão de energia fotovoltaica ou termoelétrica é muito baixa. Essa eficiência é determinada pelos materiais que utilizamos. Com a nanotecnologia é possível adaptar as propriedades dos materiais, por exemplo, a forma como a luz interage com um material, ou a forma como os electrões interagem com os fônons – quanta de vibrações da rede que transportam calor. É aí que acredito que será o maior impacto da nanotecnologia. As aplicações médicas também serão afetadas, mas não sou especialista na área médica para dar exemplos específicos.    

P: Você trabalha mais em equipe ou mais sozinho?
Balandina: Para o meu próprio trabalho e para os meus alunos, procuro sempre encontrar um equilíbrio entre o trabalho individual e o trabalho em equipe. Continuo dizendo aos meus alunos que a produção de pesquisa do nosso grupo deve ser maior do que a soma dos resultados individuais. Sempre digo para eles conversarem e ajudarem nos projetos uns dos outros. Mas no final das contas, deve haver uma pessoa que assume a liderança.     

P: Se você trabalha mais em equipe, quais são algumas das outras áreas de especialização dos membros de sua equipe?   
Balandina: No meu caso, é um tanto incomum, porque pessoalmente faço teoria e experimento. Quanto aos membros do meu grupo, muitos deles têm um foco particular, um é melhor em salas limpas, outro é melhor em medições térmicas, outro é melhor em microscopia. O que estou tentando fazer é fazer com que todos tenham alguma exposição a diversas técnicas experimentais. Além disso, quando estão fazendo pesquisas experimentais, eu os incentivo a pelo menos fazer alguma simulação, usando ferramentas comerciais adotadas pela indústria. Estou tentando melhorar sua comercialização para um emprego futuro, ao mesmo tempo que lhes dou uma perspectiva mais ampla.  

P: Sua formação universitária o ajudou em seu trabalho em nanotecnologia?
Balandina: Minha experiência de graduação no Instituto de Física e Tecnologia de Moscou (MIPT) foi muito útil. Era uma instituição realmente excelente, onde tínhamos muitos estudos fundamentais, que naquela época talvez eu não tenha apreciado totalmente. Agora entendo o quão importante foi. Aprender os fundamentos permite que você mude de assunto mais tarde em sua carreira. Depois de compreender os fundamentos, você poderá aprender com relativa rapidez tudo o que há de novo por aí. Neste momento, existe uma tendência infeliz nos EUA e noutros países para uma especialização restrita. Às vezes, os alunos chegam às escolas de pós-graduação com enormes lacunas em seus conhecimentos fundamentais. É difícil fazer pesquisas em nanoestruturas semicondutoras se você não conhece a física do estado sólido e a mecânica quântica. Mesmo no nível de pós-graduação, os alunos às vezes não sabem matemática; eles não sabem como calcular uma integral. Se você não tem educação fundamental, é um problema enorme.

P: Você tem um mentor? Você fez isso nos anos de faculdade?
Balandina: Tive mentores, mas talvez não o suficiente para me ajudar muito. Como resultado, tive que tomar medidas extras e flutuar mais, em vez de recorrer a alguém que poderia ter ajudado imediatamente. Agora entendo como é importante ter um mentor. O conselho para estudantes – compre um!   

P: Se você tivesse que fazer tudo de novo, ainda se concentraria em aplicações de nanotecnologia?
Balandin: Não sei. É difícil dizer, mas provavelmente sim. Embora minha mãe acreditasse que eu tinha mais potencial nas áreas humanitárias – literatura ou teatro. Meus primeiros anos de ensino médio tiveram outros fatores que as pessoas talvez não tenham agora. 

P: Que conselho você daria para estudantes pré-universitários?
Balandin: Para mim, em algum momento do ensino médio comecei a ler muita ficção científica. Fiquei entusiasmado com ficção científica, exploração espacial e li muitos livros. A ficção científica estimulou meu interesse pela física, e a partir da física comecei a levar mais a sério a matemática. Na Rússia tínhamos escolas por correspondência, geralmente organizadas por universidades. Enquanto estudava no ensino médio, passei nos exames de admissão para a escola por correspondência do MIPT e tive contato com problemas de matemática e física muito mais complicados e tarefas de casa. Essa experiência me ajudou muito e me preparou para o ensino universitário.

O conselho que dou para as crianças que estão no ensino médio agora é o seguinte - vão para a área de engenharia e depois obtenham um diploma avançado - mestrado ou melhor, doutorado.

Eu também sugeriria olhar para as especializações, que por algum motivo não são suficientemente enfatizadas neste país. Um bom exemplo é o diploma de ciência e engenharia de materiais (MS&E). Tradicionalmente, as pessoas conhecem engenharia elétrica, ciência da computação e engenharia mecânica. A maioria das pessoas, quando pensa em uma estação espacial ou em um telefone celular, pensa em engenharia elétrica. No entanto, no centro de todas as coisas de alta tecnologia estão os materiais. 

Ao planejar a educação, eu encorajaria os alunos a pensarem sobre o trabalho que terão. Tenho amigos cujos filhos estão na faculdade agora. Muitas vezes, quando pergunto aos filhos ou aos pais que tipo de trabalho eles terão com um diploma que eles escolheram, eles têm dificuldade em responder.