David J. Lockwood

Pesquisador Emérito
Conselho Nacional de Pesquisa
Otava, Canadá

Educação:

• BSc, MSc, PhD e DSc, Universidade de Canterbury
• Universidade DSc de Edimburgo

Foco de Trabalho:

O trabalho de pesquisa de David está centrado nas propriedades ópticas de materiais de baixa dimensão em nanoescala e está focado em pontos quânticos semicondutores dos Grupos IV e III-V e nanofios e nanoanéis magnéticos de metais de transição. A investigação visa fornecer novas tecnologias para melhorar o desempenho de dispositivos envolvidos na comunicação de informação (por exemplo, a Internet) e no armazenamento de informação (memórias digitais regraváveis), e desenvolver computadores quânticos.

Conselhos aos alunos:

Eu sugeriria fazer cursos gerais de ciências ou engenharia na universidade para descobrir qual área da nanotecnologia os atrai mais e depois prosseguir para um treinamento de nível superior nessa área.    

Links:

  – Conselho Nacional de Pesquisa

Entrevista:

Em quais áreas técnicas da Nanotecnologia seu trabalho se aplica melhor?
Lockwood:

• Nanomateriais
• Nanoóptica, Nanofotônica e Nanooptoeletrônica
• Nanomagnética

P: Quando você descobriu que sua carreira se concentrava em nanotecnologia?
Lockwood:  Talvez de forma um tanto surpreendente, comecei a pesquisar na área de nanotecnologia em 1964, muito antes de a palavra “nano” decolar. Eu estava estudando para minha tese de mestrado a difração da luz laser (obtida a partir de um laser HeNe caseiro, que era uma 'ferramenta' de pesquisa totalmente nova naquela época) a partir de colóides assimétricos dispersos em água que poderiam ser alinhados sob a ação de um som intenso campo. Alguns dos colóides, por exemplo, tinham formato de agulha e diâmetros inferiores a 100 nm.      

P: Em quais aplicações atuais de nanotecnologia você está trabalhando?  
Lockwood: Estou investigando sistematicamente as propriedades de emissão de luz da liga de silício-germânio e dos pontos quânticos e fios quânticos de germânio para aplicações em fotônica de silício com base na tecnologia CMOS de silício existente. As características da luminescência obtidas a partir destas nanoestruturas podem ser facilmente alteradas através de engenharia de deformação ou de banda proibida, por exemplo, modificando apropriadamente as suas condições de crescimento. O objetivo geral é produzir uma fonte de luz eficiente a partir desses materiais que possa ser facilmente integrada nos processos existentes de fabricação de circuitos eletrônicos integrados (veja abaixo para mais detalhes).         

P: Qual é a coisa mais gratificante em trabalhar com nanotecnologia?
Lockwood: Do ponto de vista experimental, é muito fascinante e gratificante ver como podemos caracterizar as propriedades físicas de estruturas tão minúsculas que são essencialmente invisíveis a olho nu. Existem algumas técnicas, como a microscopia eletrônica de transmissão, que podem mostrar sua aparência em escala quase atômica, mas a maioria das técnicas ópticas, por exemplo, são essencialmente macroscópicas. E ainda assim fomos capazes de observar a emissão de luz à temperatura ambiente a partir de um único poço quântico de Si cristalino com apenas 1 nm (duas células unitárias) de espessura! Nossas modernas ferramentas de análise são muito sensíveis.    

P: Há algum exemplo que você possa fornecer que mostre como algo em que você trabalhou impactou positivamente o mundo?
Lockwood: A implementação completa da fotônica de silício na indústria eletrônica atual requer, idealmente, uma fonte de luz laser baseada em silício. Tais fontes ainda não estão disponíveis, principalmente porque o silício (ou germânio) tem um band gap indireto. Inventamos dispositivos baseados em poços quânticos de silício com espessura nanométrica, espaçados por dióxido de silício, que emitem luz vermelha brilhante à temperatura ambiente. Pesquisadores da Hitachi Ltd. no Japão adotaram agora essa ideia e produziram, num heróico projeto de engenharia, emissões estimuladas a partir de tal estrutura. Com mais desenvolvimento de engenharia, o tão esperado laser de silício agora poderá ser possível. Tal laser permitirá o desenvolvimento de circuitos integrados ópticos (ou fotônicos) totalmente baseados em silício, onde a informação é transportada não por elétrons, mas por luz (ou fótons). Este circuito é necessário porque a velocidade com que a informação pode ser transmitida em circuitos eletrônicos integrados atingiu um limite governado pela resistência elétrica nos fios de conexão. A utilização da fotónica ultrapassa esta barreira – a informação viajará agora nos nossos dispositivos tão rapidamente como sempre, à velocidade da luz! O objetivo final é substituir a computação eletrônica pelo equivalente fotônico.   

P: Em quais áreas você prevê que a futura comercialização da nanotecnologia terá o maior impacto positivo no mundo?
Lockwood: Atualizações da rede de telecomunicações; o desenvolvimento de computadores quânticos; e melhorou enormemente a saúde pessoal.

P: Qual você acha que foi o maior impacto que a nanotecnologia teve no mundo até agora?  
Lockwood: O desenvolvimento da electrónica moderna teve um enorme impacto em todos os aspectos da nossa vida quotidiana. Dependemos totalmente de computadores de todos os tipos, telefones celulares, dispositivos de assistência pessoal em nossos bolsos ou bolsas e em automóveis, e da Internet para comunicar informações de todos os tipos. Nada disto teria sido possível sem o desenvolvimento do circuito integrado e dos desenvolvimentos de engenharia associados através da nanotecnologia.    

P: Na última década, a nanotecnologia saiu do laboratório e está causando um impacto real na sociedade. Você trabalhou em algum esforço que ajudou a comercializar a nanotecnologia e resultou em novos produtos ou processos? Forneça um exemplo.
Lockwood: Ao longo de muitos anos, tenho investido esforços consideráveis na divulgação do conhecimento adquirido em pesquisa e desenvolvimento em nanotecnologia através da edição de livros na minha própria área de interesse (Fotônica de Silício) e em todos os aspectos da nanotecnologia, cobrindo fundamentos e aplicações (minha série de livros sobre Ciência e Tecnologia de Nanoestrutura).

P: Sua formação universitária o ajudou em seu trabalho em nanotecnologia?
Lockwood: A formação universitária que recebi como físico foi bastante geral e descobri que me permitiu desenvolver as competências e a aprendizagem necessárias para realizar uma ampla variedade de tarefas experimentais e teóricas em áreas da nanotecnologia relacionadas com as propriedades dos sistemas de matéria condensada. e suas aplicações. Meu trabalho de tese de doutorado solidificou minha experiência na investigação das propriedades ópticas de nanossistemas.      

P: Você tem um mentor? Você fez isso nos anos de faculdade?
Lockwood: Não tenho mentor, mas agora oriento outras pessoas. Não tive mentor na Universidade de Canterbury, mas meu orientador de doutorado, professor Alister McLellan, me deu um apoio incrível e me deu liberdade para desenvolver meu próprio programa de pesquisa em espectroscopia laser Raman, que incluiu a co-supervisão do trabalho de outro estudante de doutorado.   

P: Se você tivesse que fazer tudo de novo, ainda se concentraria em aplicações de nanotecnologia?
Lockwood: Trabalho para o governo do Canadá e, portanto, atendo o público canadense. Eu não tinha certeza se seguiria o mesmo caminho se fizesse tudo de novo. Fazemos tudo o que as necessidades dos canadenses exigem no momento e há muitas escolhas que são feitas ao longo do caminho. Por exemplo, eu poderia ter contribuído em questões energéticas de grande escala, em vez de em áreas de nanotecnologia. 

P: Se um estudante do ensino médio ou universitário estivesse interessado em nanotecnologia, que conselho você daria a ele para ajudá-lo a se preparar para assumir essas funções?
Lockwood: Eu sugeriria primeiro fazer cursos gerais de ciências ou engenharia na universidade para descobrir qual área da nanotecnologia os atrai mais e depois prosseguir para um treinamento de nível superior nessa área. Você deve aproveitar seu treinamento. Encontrar um bom supervisor e/ou mentor é essencial; Pergunte por aí.