13/05/2011 - Auto-organização e formação de padrões no transporte de matéria, Prof. Clécio C. de Souza Silva (DF- UFPE)

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Como é conhecido da termodinâmica, duas fases de uma substância pura podem coexistir em equilíbrio durante uma transição de fase de primeira ordem. Na maioria das vezes, a segregação entre as fases se dá em uma distribuição espacial homogênea, sem qualquer tipo de regularidade. Por outro lado, em uma grande variedade de sistemas físicos e físico-químicos, a competição entre diferentes tipos de interação faz com que as fases segregadas se auto-organizam na forma de padrões, fenômeno que inclui desde a formação de domínios em sólidos e fluidos magnéticos, filmes supercondutores do tipo I e filmes orgânicos até padrões complexos de estado estacionário em processos de reação-difusão de misturas químicas.
A formação de padrões também é possível de ocorrer em sistemas longe do equilíbrio. Experimentos em sistemas granulares têm demonstrado que padrões compostos de regiões de alta e baixa densidade de grãos podem ser formados quando os mesmos são forçados através de um tubo estreito. Tal fenômeno parece estar correlacionado com ondas de engarrafamento observadas em longas rodovias. No entanto, os critérios que estabelecem a formação dos padrões observados são ainda bastante elusivos. Além disso, a descrição de fenômenos fora do equilíbrio está ainda muito longe de possuir um formalismo bem estabelecido, como é o caso de sistemas termodinâmicos.
Nesse colóquio, apresentaremos uma breve revisão sobre a física de sistemas fora do equilíbrio e sobre a possibilidade de formação de padrões nesses sistemas. Introduziremos um modelo simples que mostra que um sistema de partículas interagentes torna-se instável em relação à formação de padrões de densidade quando forçados através de um substrato que proporciona uma força de fricção não linear. Apresentaremos ainda resultados experimentais e de simulação numérica sobre vórtices em supercondutores nanoestruturados que ilustram o importante papel da fricção para a geração de diferentes fases dinâmicas e da coexistência entre elas.