Pioneiros na Ciência John B GoodenoughTradução

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Pioneiros na Ciência: John B. GoodenoughTradução
Vamos dar uma olhada no John B. A vida e a carreira de Goodenough, que foram moldadas por alguns
dos eventos que definem o século passado.
Ilustração: Kieran O’Brien
Na esteira dos recentes movimentos de protesto em todo o mundo, muitas universidades e editoras
acadêmicas reconheceram seus próprios fracassos passados e se comprometeram a desenvolver novas
políticas que abordem essas deficiências. Isso levou a chamadas em alguns círculos para que a política
seja retirada da ciência.
No entanto, um olhar superficial sobre a história da ciência mostra que sempre esteve intimamente
entrelaçada com a política; às vezes em detrimento, mas nem sempre. Uma coisa que se torna
imediatamente aparente quando se olha para a carreira de uma figura como John B. Goodenough é o
impacto complexo e matizado que a política e os eventos mundiais podem ter no caminho da descoberta
científica.
Ao longo de uma carreira científica de 80 anos, as direções de pesquisa de Goodenough foram, em
várias conjunturas-chave, influenciadas pelos ventos políticos prevalecentes e pelos conflitos que estes
criaram. Essas mudanças políticas catalisaram avanços nas baterias de íons de lítio, dispositivos que
estão ajudando a comunidade global a enfrentar a emergência da mudança climática e levaram ao seu
Prêmio Nobel de Química em 2019.
https://www.advancedsciencenews.com/author/kobrien2/
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A carreira de Goodenough na ciência começou em 1943, quando, após a conclusão de seus estudos de
graduação em matemática, ele imediatamente se ofereceu para o serviço na segunda guerra mundial.
Durante este tempo, ele forneceu previsões meteorológicas que foram usadas para planejar voos
através do Atlântico. Memoravelmente, em um caso, sua modelagem foi responsável por aterrissar
Eisenhower em Paris dentro de 6 minutos de seu ETA.
Quando a guerra terminou, o governo dos EUA ofereceu fundos para veteranos irem para o estudo de
pós-graduação. Ele fez uma oferta para estudar para um Ph.D. sob o físico de estado sólido Clarence
Zener na Universidade de Chicago. Seu trabalho de doutorado se concentrou nas maneiras pelas quais
a estrutura da liga metálica muda à medida que a corrente elétrica passa por ela.
Para seu trabalho de pós-graduação, Goodenough mudou-se para o laboratório Lincoln, onde começou
a investigar as propriedades magnéticas dos óxidos de metais de transição. Seu trabalho seminal
durante este período levou à formulação das regras Goodenough-Kanamori - o artigo de 1955 em que
essas regras foram propostas pela primeira vez tem mais de 2700 citações.
Essas regras referem-se ao mecanismo pelo qual o acoplamento magnético ocorre entre cátions em um
material (uma descrição detalhada e precisa das regras também foi apresentada recentemente neste
manuscrito). Em casos simples, essas regras permitiram que previsões fossem feitas sobre as
interações magnéticas entre cátions em redes de cristal. Essas previsões tiveram um enorme impacto na
pesquisa emergente sobre a memória de acesso aleatório e dois grupos de materiais que passaram a
ter um corpo de pesquisa muito interessante dedicado a eles; espinhos e perovskitas.
Spinels encontraram aplicação em vários ramos de catálise e no desenvolvimento de cátodos de bateria.
As propriedades dessas estruturas dependem da distribuição de cátions através da rede cristalina. Na
década de 1950, Goodenough trabalhou nessas estruturas específicas, buscando compreender a
distribuição dos cátions, e no processo desenvolveu o conceito de “trocâmbio semi-covalente”. Este
conceito permitiu uma compreensão muito mais profunda das propriedades destes materiais, lançando
as bases para futuros desenvolvimentos.
As perovskitas têm mais notiosas a aplicação nos últimos 10 anos em células solares experimentais.
Embora as regras de Goodenough-Kanamori tenham tido um impacto no desenvolvimento do campo, o
próprio Goodenough não se envolveu diretamente até a década de 1990. Desde então, seu trabalho tem
procurado elucidar as propriedades de vários membros da família.
Goodenough ficou no laboratório Lincoln por cerca de duas décadas. Nos anos 50 e 60, ele se
concentrou em pesquisas fundamentais, mas nos anos 70 as coisas mudaram drasticamente. Em
resposta à crise energética, o governo dos EUA implementou uma nova política que exigia que as
instituições financiadas pelo governo federal, como o laboratório Lincoln, deveriam ser capazes de
demonstrar aplicações específicas para seu trabalho. Como resultado, Goodenough mudou seu foco
para projetos de armazenamento de energia.
Ele começou a trabalhar em materiais que usavam íons de sódio para transferência de energia. Uma
das famílias de materiais para os quais ele dirigiu sua atenção, os NASICONs, ainda são amplamente
utilizadas nas baterias de íons de sódio de hoje. Este trabalho foi interrompido quando o laboratório
Lincoln mudou novamente seus objetivos de pesquisa. A nova política afirmava que todo o trabalho deve
https://www.chemistryworld.com/features/goodenough-rules/8099.article
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/aenm.202000773
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apoiar a força aérea. Em resposta a essas mudanças, Goodenough começou a busca por uma nova
posição.
Em 1976, ele foi convidado para liderar o laboratório de química inorgânica na Universidade de Oxford,
cargo que ocupou por cerca de uma década. Durante seu mandato, ele desenvolveu um novo material
para uso como cátodo em baterias de íons de lítio, LiCoO 22.
O LiCoO 2 representou um enorme salto na tecnologia de baterias. Protótipos anteriores de baterias de
íons de lítio usavam cátodos que eram perigosos ou não podiam fornecer a tensão necessária para uma
bateria utilizável. O novo material abordou essas duas preocupações e levou à primeira bateria de íons
de lítio comercializada pouco mais de 10 anos depois.
Foi este trabalho que foi reconhecido pelo comitê do Nobel em 2019. Goodenough foi premiado ao lado
de Stanley M. Whittingham e Akira Yoshino. Whittingham desenvolveu o protótipo da bateria Li-Ion em
1974. O cátodo de Goodenough deu-lhe a tensão necessária para a comercialização, e Yoshino
desenvolveu um ânodo que impediu curtos-circuitos após o uso repetido.
Goodenough retornou aos EUA aos 64 anos para assumir uma posição como Virgínia H. Cockrell
Centenário Presidente de Engenharia da Universidade do Texas, uma posição que ele ocupa até hoje.
Nas décadas desde sua mudança, ele fez contribuições para baterias de estado sólido, baterias de
estado sólido, Li-S e continuou a trabalhar com baterias de íons de sódio, até mesmo se envolveram em
baterias de íons de potássio.
Para um homem com um Prêmio Nobel em Chemisty, John B. O início da carreira de Goodenough
contou com uma grande quantidade de física. O próprio bem-aprouve abordou esta observação em
2016, dizendo:
“Gosto de pensar que parte da minha herança é que eu contribuí para o casamento da física e da
química. Eu não fiz isso sozinho, é claro. Estamos nos movendo inevitavelmente, inexoravelmente, para
a interdisciplinaridade entre física e química material.
Essa fusão da ciência dos materiais e da física na carreira de Goodenough foi provocada, em parte,
pelas mudanças nas prioridades do governo dos EUA e sua resposta aos eventos globais. A capacidade
de resposta da ciência à política neste contexto deve ser celebrada; sem ela, os dispositivos portáteis de
hoje, os painéis solares e os carros elétricos podem parecer muito diferentes. Nenhuma carreira
científica ocorre em um vácuo político, e exemplos como John B. Goodenough nos mostra que isso não
é necessariamente uma coisa ruim.
Este ensaio está em dívida com três recursos principais. Para os detalhes biográficos, o trabalho de Bea
Perks e Helen Gregg, e para a ciência, Karim Zaghib e colegas de trabalho.
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https://www.chemistryworld.com/features/goodenough-rules/8099.articlehttps://news.uchicago.edu/story/how-john-goodenough-sparked-wireless-revolution
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/aenm.202000773
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