Artigo em destaque: trabalho vencedor do Prêmio Bernhard Gross.


Neste mês, a seção “Artigos em destaque” do boletim traz a divulgação do trabalho vencedor do Prêmio Bernhard Gross ao melhor trabalho de estudantes apresentado no XII Encontro da SBPMat:

Self-organized 2-D Ni particles deposited on titanium oxynitride coated Si crystal sculpted by low energy ion beam. M. Morales, R. B. Merlo, R. Droppa Jr, and F. Alvarez.

Texto de divulgação:

Silício revestido para promover a auto-organização de partículas metálicas

Uma pesquisa de doutorado que está sendo desenvolvida no Instituto de Física “Gleb Wataghin”, da Unicamp, gerou uma contribuição à engenharia de superfícies ao propor um método simples para promover a formação de estruturas auto-organizadas sobre superfícies nanoestruturadas. Apresentada no XII Encontro da SBPMat pela doutoranda Mónica Morales Corredor, a pesquisa mereceu o Prêmio Bernhard Gross ao melhor trabalho do evento.

No trabalho, os pesquisadores descrevem a realização de três passos sucessivos. Num primeiro momento, um substrato de silício (Si) é esculpido mediante bombardeamento com íons de xenônio (Xe+), formando um padrão regular de sulcos e ondulações. Em seguida, essa superfície ondulada é revestida com um filme de oxinitreto de titânio (TiNxOy) que acompanha os relevos da lâmina de silício. Finalmente, partículas de níquel (Ni) são depositadas sobre o filme usando a técnica de pulverização catódica por feixe de íons. De maneira espontânea, as partículas se organizam num padrão que lembra uma malha ou rede de pesca.

 

À esquerda, imagem topográfica de AFM das partículas de Ni depositadas sobre substratos de TiNxOy em Si nanoestruturado. À direita apresenta-se o esquema do sistema formando uma rede com simetria 2D.

O tema das superfícies nanoestruturadas combinadas com arranjos de partículas metálicas tem sido alvo de estudos pelas suas possibilidades de aplicação para fins ópticos, magnéticos ou catalíticos, como por exemplo, no crescimento de nanotubos de carbono. Nesse contexto, um dos principais méritos ou novidades do trabalho premiado é o uso do filme de oxinitreto de titânio. “Ele preserva as nanoestruturas geradas pelo bombardeamento iônico e atua como barreira à difusão superficial das partículas metálicas”, diz Mónica. No trabalho apresentado no encontro, além de descreverem os passos necessários para a fabricação do sistema, os autores discutem os processos de difusão e nucleação envolvidos na formação dessa rede de partículas regularmente distribuídas.

A estudante premiada

Mónica Morales Corredor, primeira autora do trabalho vencedor, tem graduação, mestrado e doutorado (este último, em curso) em Física. “O fato de eu escolher a Física como carreira já implica um interesse por querer entender a natureza, e a pesquisa faz parte desse entendimento”, comenta Mónica, que trabalha com Materiais desde a graduação.

De nacionalidade colombiana, a estudante se formou em seu país de origem e depois veio para o Brasil para fazer o mestrado, no qual estudou o efeito das superfícies no crescimento de nanotubos de carbono. “Depois de acabar o mestrado, vi que ainda faltava muito por entender e por trabalhar nesse tema, motivo pelo qual decidi continuar com meu doutorado, ainda na mesma área e com o mesmo orientador, o professor Fernando Alvarez”, relata Mónica.

O Prêmio Bernhard Gross

Homenagem a um dos pioneiros da pesquisa em Materiais no Brasil, o professor Bernhard Gross, o prêmio foi instituído pela SBPMat para promover e reconhecer a participação de jovens no estudo da ciência e tecnologia de Materiais ao selecionar os melhores trabalhos de estudantes de graduação e pós-graduação apresentados nos encontros anuais da sociedade. De acordo com os professores José Alberto Giacometti e Julio Sambrano, coordenadores do XII Encontro da SBPMat, o prêmio deve incentivar a melhora crescente na qualidade dos resumos submetidos e no preparo dos alunos para apresentar os painéis.

Entrega do Prêmio Bernhard Gross ao melhor trabalho do simpósio. À esquerda, o representante da empresa Shimadzu, patrocinadora do prêmio. À direita e à esquerda do estudante que recebeu o prêmio, respectivamente, os professores José Alberto Giacometti e Julio Sambrano, coordenadores do XII Encontro da SBPMat.

Prêmios Bernhard Gross 2013

No XII Encontro da SBPMat, foram selecionados dentro do Prêmio Bernhard Gross os melhores trabalhos de onze simpósios e, entre eles, o melhor trabalho de todo o evento. Os melhores trabalhos dos simpósios foram escolhidos pelas comissões julgadoras montadas pelos organizadores de cada simpósio. Para a seleção do melhor trabalho do evento, os membros de todas as comissões se reuniram. “Neste ano o júri teve muita dificuldade em escolher, pois o evento teve um número muito grande de excelentes trabalhos”, diz o professor Roberto Faria, presidente da SBPMat.

A cerimônia de premiação ocorreu durante a solenidade de encerramento do encontro, no dia 3 de outubro. O melhor trabalho do evento recebeu mil reais da empresa Shimadzu, patrocinadora do Prêmio Bernhard Gross 2013. Veja a relação dos trabalhos premiados:

Melhor trabalho do XII Encontro da SBPMat: Self-organized 2-D Ni particles deposited on titanium oxynitride coated Si crystal sculpted by low energy ion beam, M. Morales, R. B. Merlo, R. Droppa Jr, and F. Alvarez. Trabalho apresentado no simpósio L (Surface Characterization: Techniques and Applications).

Melhor trabalho do simpósio A (Sol-Gel Materials: From Fundamentals to Advanced Applications): Impedance electrical immunosensor for hepatitis C diagnostics based on biorecognition between the antigenic peptide NS5A-1 and the antibody anti-HCV. Marli Leite de Moraes, Alem-Mar Bernardes Gonçalves, Lais Roncalho Lima, Fernando Vieira Paulovich, Osvaldo Novais Oliveira Jr and Sidney José Lima Ribeiro.

Melhor trabalho do simpósio B (Inorganic Thin Films – Methods and Applications):  Improvement of the wear properties of a diamond-like carbon film coated on ultrahigh molecular weight polyethylene for biomaterials. Jéssica Pereira dos Santos and Sérgio Camargo.

Melhor trabalho do simpósio C (Synthesis and Properties of Nanometric Materials): Cytotoxicity and Genotoxicity Evaluations of Nitric Oxide Donor Superparamagnetic Iron Oxide Nanoparticles. Amanda Franco Ludescher, Renata de Lima, Jhones Luis Oliveira, Ana Carolina Ferrarini, Amedea Barozzi, Seabra and Paula Silvia Haddad.

Melhor trabalho do simpósio D (Materials and Devices for Renewable Energy, Sustainability and Environment Protection): Study of the recovery and recycling of tailings from the concentration of iron ore for the production of ceramic aiming at sustainability. Fabiane Leocádia Silva, Fernando Gabriel Araújo, Fernando Leopoldo Kruger, Ana Paula Silva and Rodrigo Claudiano Gomes.

Melhor trabalho do simpósio E (Structure- properties relationship of advanced metallic materials): Deformation and Recrystalization of a trip/twip steel with 17% Mn and low C. Mirele Oliveira, Sara Ferreira de Dafé.

Melhor trabalho do simpósio F (Organic Electronics and hybrids: materials and devices): A facile combination of electroluminescence and photoluminescence properties to produce white light based on polymeric light-emitting diodes. Fernando Junior Quites, Teresa Dib Zambon Atvars and Gregorio Couto Faria.

Melhor trabalho do simpósio G (Molecular Modeling Materials Science): Hydrogen bonding of N-methylformamide with acetone. Glauco Garrido Almeida and João Marques Cordeiro.

Melhor trabalho do simpósio H (New Trends in Biomaterials and Nanomaterials Applied to Biosystems): Magnetic nanoparticles coupled with β-cyclodextrin as a delivery system for doxorubicin. Amanda Watanabe Paraguassú, Célia Machado Ronconi and Maria Domingues Vargas.

Melhor trabalho do simpósio N (Materials Education Symposium): An integrated project-based course for teaching of biomaterial biocompatibility to undergraduate students. Daniela Costa Silva, Juliana Alves Côrtes, Róber Freitas Bachinski, Carolina Nascimento Spiegel and Gutemberg Gomes Alves.

Melhor trabalho do simpósio O (Science, Engineering, and Commercialization of Next Generation of Industrial, Electronic and Biomedical Devices): Exploiting graphite-epoxy composite as electrode material for bioelectroanalysis. André Luiz Maia Azevedo, Renato Soares de Oliveira, Eduardo Ariel Ponzio, Juan Manuel Pardal and Felipe Silva Semaan.

Melhor trabalho do simpósio P (Advances in New Materials): Facile control of PFP morphology (glassy and α phases) in silicone-based polymer hosts. Fernando Junior Quites, Raquel Aparecida Domingues, René Alfonso Nome, Guilherme Ferreira Ferbonink and Teresa Dib Zambon Atvars.

Fotos de alguns dos premiados na cerimônia:

                     

 

XII Encontro da SBPMat: mesa redonda sobre pesquisa e inovação em Materiais.


Na segunda-feira dia 30 de setembro, o XII Encontro contará com uma mesa redonda sobre pesquisa e inovação na área de Materiais. A partir das 18h20, os sete membros da mesa, provenientes do Brasil e do exterior, apresentarão brevemente suas experiências de PD&I desenvolvidas enquanto empreendedores, profissionais de empresas ou pesquisadores de instituições de pesquisa. Em seguida, a discussão será aberta ao público.

Mesa redonda

Título: “Ciência, engenharia e comercialização de dispositivos industriais, eletrônicos e biomédicos”
Quando: 30 de setembro (segunda-feira) das 18h20 às 19h30.
Onde: Convention Center, Campos do Jordão (SP), no XII Encontro da SBPMat.
Apresentadores/debatedores:

  • Orlando Auciello (presidente da Materials Research Society – cofundador das empresas Advanced Diamond Technologies e Original Biomedical Implants – professor da Universidade de Texas em Dallas)
  • José Arana Varela (CEO da Fapesp – professor da Unesp)
  • Carlos Paz de Araujo (cofundador das empresas Ramtron, líder em semicondutores ferroelétricos, e Symetrix Corporation, dedicada à pesquisa em materiais avançados e processos para a indústria de semicondutores – detentor de mais de 500 patentes – professor na Universidade de Colorado – Colorado Springs)
  • Elson Longo (coordenador do Centro Multidisciplinar para o Desenvolvimento de Materiais Cerâmicos e do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia dos Materiais em Nanotecnologia – professor da Unesp)
  • Vladimir Trava-Airoldi (pesquisador do INPE e da empresa CVD Vale – vencedor de dois Prêmios FINEP de Inovação)
  • Luiz Gustavo Pagotto Simões (presidente da Nanox, empresa brasileira exportadora de antimicrobianos para embalagens de alimento)
  • Fábio Lopes Pinto (engenheiro da Companhia Siderúrgica Nacional)

Boletim SBPMat – edição 12 – agosto 2013.


 

Edição nº 12 – Agosto de 2013

Saudações,

XII Encontro da SBPMat

 

XII Encontro da SBPMat: entrevistas com palestrantes das plenárias

Anke Kaysser-Pyzalla, diretora científica de um centro de pesquisa da Alemanha (o HZB) que possui equipamentos de grande escala para pesquisas com neutrons e com luz síncrotron, comentou  como esses equipamentos estão contribuindo e podem contribuir no desenvolvimento de materiais para energia solar.

Veja a entrevista.

Artigos científicos em destaque

Conduzida por brasileiros do IFSC-USP em colaboração com franceses, poloneses e outros brasileiros, a pesquisa em destaque neste mês mostrou que a espectroscopia baseada no efeito de absorção de dois fótons (fenômeno óptico não linear proposto em 1930) fornece informações relevantes e únicas sobre estrutura eletrônica e molecular de materiais. A equipe analisou cromóforos orgânicos quirais. O trabalho foi publicado no Journal of Physical Chemistry Letters.

Veja o artigo de divulgação “Estrutura molecular e eletrônica de cromóforos desvendada”.

Gente da nossa comunidade

Pesquisador da área de Materiais há mais de 40 anos, dedicado ao estudo dos materiais magnéticos, o professor Sergio Rezende desenvolveu sua carreira científica em paralelo a seus cargos de gestor de C&T. Chegou a presidir o Ministério da C&T e a Finep. Em junho deste ano, foi destacado com o Prêmio FCW de Ciência, e aproveitamos para entrevistá-lo. Ele falou sobre passado, presente e futuro dos materiais magnéticos, lembrou suas principais contribuições à ciência brasileira, nos contou seus interesses e projetos atuais e deixou uma mensagem para nossos leitores mais jovens.

Veja a entrevista.

História da pesquisa em Materiais

A um mês da 12ª edição do encontro anual da SBPMat, relembramos o sucesso e o legado do I Encontro da SBPMat, realizado em julho de 2002 no Rio de Janeiro. Aqui.

Dicas de leitura

Novidades do meio acadêmico

  • A Capes divulgou os resultados da seleção de bolsistas do novo Programa Capes/CNPEM para pesquisas nas áreas de Energia e Materiais. Aqui.
  • Q-Glass: um vidro metálico de estrutura muito particular. Um novo tipo de sólido? (baseado em paper da Physical Review Letters – texto + vídeo). Aqui.
  • Avanços para o uso de nanocristais de silício em eletrônicos e células solares de baixo custo e longa vida (baseado em paper da Nature Communications). Aqui.
  • Nova revista científica, editada pela Springer + Associação Brasileira de Adesão e Adesivos: Applied Adhesion Science. Aqui.
  • INCT de Engenharia de Superfícies divulgou as imagens selecionadas no Prêmio “Engenharia de Superfícies em imagens”Aqui.
No mercado (ou quase)
  • Centro de pesquisa anunciou a produção no Brasil de células fotovoltaicas orgânicas (OPV) para painéis flexíveis (site do Csem). Aqui.
  • Parceria do IPT com a CBMM para reduzir óxido de neodímio em neodímio metálico visando fabricação de superímãs (site do IPT). Aqui.
  • Artigo sobre regulamentação da interação de nanomateriais com biossistemas e nanotoxicologia (revista Ciência e Cultura). Aqui.

Oportunidades

Doutorado e pós-doutorado

  • Chamada CNPq para bolsas de doutorado e pós-doutorado júnior para que cidadãos oriundos de países da América Latina (exceto do Brasil) realizem estudos em programas de pós-graduação em Física avaliados com nota igual ou superior a 5. Aqui.
  • Bolsas da Dahlem Research School para pós-doutorado na Alemanha. Catálise é tema de interesse. Aqui.
  • Pós-doutorado ligado a CEPID em sinterização ativada de nanocristais de óxidos metálicos. Aqui.
  • Doutorado Brasil (UFRGS) – França (Lyon 1) em superfícies super-repulsivas. Aqui.
Concursos para professor
  • Concurso na Unicamp para professor na área de Química Inorgânica. Aqui.

Próximos eventos da área

  • MSSC2013 – Ab Initio Modeling in Solid State Chemistry. Featuring CRYSTAL13 and CRYSCOR13. Aqui.
  • 22 International Congress on X-ray Optics and Microanalysis. Aqui.
  • Euromat 2013 – European Congress and Exhibition on Advanced Materials and Processes. Aqui.
  • 8º Brazilian-German Workshop on Applied Surface Science. Aqui.
  • MSSC2013 London edition – Ab initio modelling in Solid State Chemistry (new users). Aqui.
  • Os desafios da invenção e inovação no Brasil: experiências de sucesso e insucesso no Estado de São Paulo. Aqui.
  • 8th International Conference on High Temperature Ceramic Matrix Composites (HTCMC-8). Aqui.
  • Graphene Brazil 2013. Aqui.
  • Humboldt Kolleg 2013 – Sciences and technology in contemporary life: impacts and horizons. Aqui.
  • XII Encontro da SBPMat. Aqui.
  • II Workshop Polimorfismo e Nanofármacos. Oportunidades, tendências e desafios na indústria farmacêutica. Aqui.
  • 4th International Congress on Alternative Energies and 1st International Meeting of the IPN Energy Network. Aqui.
  • International Polysaccharide Conference (EPNOE 2013). Aqui.
  • III ENBRAER. Encontro Brasileiro de Espectroscopia Raman. Aqui.
  • “I Reunión Latinoamericana de Cristalografía”, ” IX Reunión Anual de la Asociación Argentina de Cristalografía” e eventos satélite. Aqui.
  • 6º Congresso Internacional de Electrocerâmica. Aqui.
  • 10º Encontro Brasileiro sobre Adsorção. Aqui.
  • 13th International Conference on Modern Materials and Technologies (CIMTEC 2014). Aqui.

Veja a agenda de eventos.

Nosso perfil no TwitterNossa página no Facebook
Para divulgar novidades, oportunidades, eventos ou dicas de leitura da área de Materiais, escreva para comunicacao@sbpmat.org.br.

Descadastre-se caso não queira receber mais e-mails.

 


Caso não esteja visualizando corretamente esta mensagem, acesse este link

Interviews with plenary lecturers of the XII SBPMat Meeting: Anke Kaysser-Pyzalla (Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie).


In Berlin (Germany), a research center for materials and energy attracts around 2.500 scientists from the world each year with its two main large scale facilities for investigating the structure and function of matter: the neutron source BER II and the synchrotron source BESSY II. Professor Anke Kaysser-Pyzalla, the scientific director of that research center (the Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie – HZB), is one of the plenary speakers of the XII SBPMat meeting. In her talk, Kaysser-Pyzalla will address the capabilities for research on solar energy materials of the center, focusing on thin film photovoltaics and solar fuels.

Anke obtained her PhD degree with a thesis in Materials Science from the Ruhr University Bochum (Germany), where she is a full university professor since 2011. Priorly, she was a member of the scientifc staff of the Hahn-Meitner-Institute (Berlin), of the Institute of Materials Science and Technologies from Technische Universität Berlin and at the Max-Planck-Institut für Eisenforschung (Düsseldorf), where she also was director and chief executive. She is the editor of the “Journal of Applied Crystallography”.

See below our interview with the lecturer.

SBPMat: – Could you briefly describe the potential of BER II and BESSY II facilities for research in the field of solar energy?

Anke Kaysser-Pyzalla (A.K.P): – Thin film materials used for solar cells are predestined for studying at a synchrotron facility. Especially at the interfaces of the different layers there are effects causing current loss in the solar cell. These processes we wish to understand in order to develop better solar materials. At BESSY II many such studies are carried out. The demand is strong. Therefore, we are building a new lab for preparation and analysis of samples for solar energy and catalysis research called EMIL (Energy Materials In Situ Laboratory Berlin). This lab will open in 2015 and it will have direct access to BESSY II beamlines. The deposition of the layers can then be studied in situ at the synchrotron, without having to break the vacuum. This is unique in the world. BER II also offers opportunities for research on solar materials. Neutrons are particularly well suited to distinguish the electronically similar elements copper and zinc in a crystal structure. At HZB we use it for studying chalcopyrite and kesterite materials at BER II.

SBPMat: – In Brazil, in Campinas city, there is a Synchrotron national facility. Which are the differences between Campinas and HZB´s facilities?

A.K.P.: – LNLS in Campinas is a second generation synchrotron source, whereas the HZB’s photon source BESSY II is of third generation. Third generation sources enable full polarization control and higher brilliance by the use of undulator devices. With the opening of Sirius the near future will bring the newest generation of synchrotron sources to Brazil. This will give access to research with photons for a broad scientific community in the Americas.

SBPMat: – Can you give some examples of highlighted results obtained at HZB on the area of solar energy materials?

Synchrotron BESSY II.

A.K.P.: – Just recently a group of HZB published groundbreaking results in collaboration with the University of Delft (Netherlands) in the field of solar fuels. HZB considers solar fuels as one of the next big topics in solar energy research, promising to offer solutions for the storage and transport of solar power-generated energy. The group realized a water splitting device by combining a common solar cell with a photo anode made of metal oxides. The oxide system allows for relatively cheap and stable devices in comparison to other cells based on expensive III-V semiconductors.
Beyond materials research, HZB is actively developing processes of thin film growth. A group of scientists obtained the High Tech Champion Award in 2011 for the establishment of a chemical layer deposition process called ILGAR. The process is based on spray-pyrolysis for metal oxide and absorber layers in compound semiconductor solar cells. The processing is cheap and fast, hence, a highlight of technology transfers.

SBPMat: – Feel free to leave any other comments about your plenary lecture for our readers.

A.K.P.: – One of the grand challenges of this century is the question of clean energy and the sustainable use of natural resources. We need more efficient solar cells, solutions for energy storage and smart catalysts, which are not based on extremely rare elements, but on abundant materials – non-toxic, cheap and possibly recyclable. And we will need new materials for the information technologies of the next generation, which allow more operations while consuming much less energy, for example quantum materials like topological insulators or spintronic materials.
Therefore, we consider energy research and materials research as two sides of the same coin. In order to understand how microscopic structure is linked with macroscopic properties, we need deeper insights into the processes on an atomic and molecular scale. The processes of interest occur in the bulk of materials, at interfaces and surfaces. Our two large scale facilities BESSY II and BER II are excellent tools to investigate these hidden processes in complex materials. The goal of our research is to contribute ideas and solutions for a sustainable and clever use of our finite resources.

Interviews with plenary lecturers of the XII SBPMat Meeting: Juan Andrés (Universitat Jaume I, Spain).


The combined use of theory and experiment is indispensable in modern nanoscience and nanotechnology. Frequently, theoretical, computational and experimental approaches are complementary in the understanding of structures and processes at the atomic level. Besides that, qualitative theories, high-level calculations and experimental techniques form a virtous cycle of knowledge generation in which advances in one of the approaches create new challenges for the others.

In his plenary lecture at the XII SBPMat Meeting, Professor Juan Manuel Andrés Bort (Universitat Jaume I, Spain) will present an overview of the results he obtained by combining theory and experimental work in the study of multifunctional metal oxides at the atomic level.

Professor Juan Andrés holds a Bachelor degree and a PhD in chemistry, both from University of Valencia (Spain). In 1984 he became full-time lecturer of that university. After that, he joined the Universitat Jaume I, where he holds a professorship in the area of physical chemistry since 1994 and is the director of the Laboratory of Theoretical and Computational Chemistry. He has been visiting professor at the Uppsala University (Sweden), the Pierre et Marie Curie University (France) and the Federal University of São Paulo at São Carlos (Brazil). Juan Andrés has published more than 330 scientific papers so far, with more than 6.000 citations, and 15 text books. He has given 25 invited talks in international meetings.

See below our interview with the lecturer.

SBPMat: – What are the main challenges you have faced in understanding the behaviour of multifunctional metal oxides within this “theory + experiment” approach?

Juan Andrés (J.A.):  – Theory and simulation can provide fundamental understanding of observed phenomena, and can be used to make predictions for systems that are difficult or impossible to study experimentally or behavior at very high temperature or pressure. In addition, theory and simulation can give detailed molecular level information that is difficult or impossible to determine from laboratory experiments. These methods also find important applications in determining the limits of well known macroscopic laws, which may break down for nanoscale systems.

Theory and experiment each have different strengths and limitations, but these are complementary to a large extent and there is much to be gained by constructing research programs that combine the two. For instance, the idea of the design of new materials such as multifunctional metal oxides, including nanostructures, with targeted chemical/physical properties has been attracting a lot of attention, especially because of potential industrial payoffs.

SBPMat: – In your opinion, what are the main challenges that science has to overcame yet for a better comprehension of the behaviour of these materials at the atomic level?

J.A.: – As scientific and chemical research becomes more complex and interdisciplinary, it becomes ever more challenging to communicate and explain the state of the art, new results and advances. In this context, the attitude adopted in the recent Nature Chemistry journal (vol. 1, April 2009) on the future of Chemistry is opened to be capable to show the deepest existential meanings in order to predict the future progress of this field. In particular, the note entitled: “Experiment and Theory in Harmony” (Nature Chemistry, 1, 8 (2009) by Mark A. Johnson at Yale University). This author discusses how the two sides of physical chemistry have necessarily developed together, and looks at how their synergy dictates the direction of contemporary research.

Physics-based simulations complement experiments in building, in a molecular-level, the understanding of chemistry: they can test hypothesis and interpret and analyse experimental data in terms of interactions at the atomic level. However, the connection among theory, simulations and experimental results are not always obvious, as the languages of these disciplines are different. This recognition motivated us to create a bridge between computational chemistry and experiment in a manner that will allow efficient exploitation of these approaches.

In this respect, the recent work of Chemistry Nobel prize: “Interaction between Experiments, Analytical Theories, and Computation” R. A. Marcus, J. Phys. Chem. C 2009, 113, 14598–14608/. In particular the following sentences of this paper can be remarked: “We all recognize that one of the main goals in research is to capture the physical essence of a phenomenon and use it not only to interpret but also to predict the results of new experiments. One view of theory, demonstrated in the present article, is that experiments are primary, often the source of new theory, and that the interaction of theory and experiment is paramount, each stimulating the other”. “Nevertheless, discerning basic theoretical problems in the wealth of available experimental and computational results can be a major hurdle and sometimes the development of the theory can be relatively rapid once the existence of an experimental puzzle is known. The writer continues to be impressed with this exciting interplay of experiment and theory and with many experimental puzzles that exist and that continue to arise in new experiments, when one keeps an eye out for them. For the theoretically oriented students it is perhaps a truism to add that the broader one’s background is in physics, chemistry and mathematics, and the more one is familiar with the new results and the potential and limitations of new techniques, the larger the range of interesting problems that one can address”.

SBPMat: – Modern experimental techniques, theoretical analysis, high-level calculation. According to your experience, is it good/ possible to gather all the necessary expertises and resources in your own research group or it´s better/ more feasible to collaborate with experts from other laboratories?

J.A.: – Predicting the physical/chemical properties of complex systems using first principle quantum mechanical approaches at microscopic level can be considered as the Holy Grail of theoretical and/or computational methods. Applied quantum mechanics holds a central position as a key technique that contributes to all aspects of chemistry, physics, biology, material science as well as nanoscience. The last few years have seen the continued development of methodology, computer hardware and algorithms that have resulted in an ever expanding range of complex systems and properties that are amenable to calculation.

One of the most remarkable successes of the present project will be to demonstrate that the improvements, developments of the methods and techniques of theoretical and computational chemistry (TCC), are now mature enough to model chemical and physical properties with good accuracy. Consequently experiments evolve to computational experiments, and theoretical calculations evolve to applied TCC, which can also be considered as computational experiments. At the outset of the 21st century, TCC has arrived at a position of central importance not only for theorists but also in the laboratories of most experimentalists and in many disciplines.

In the last years, new computational techniques and methods have been developed with successful and robust results in this field of study that has progressed to the point of being able to address important questions in the core areas of the chemical sciences, including questions lying on the interface among chemistry, physics, biology, and engineering. These interdisciplinary areas include biomolecular chemistry and the chemistry of materials. While the results obtained traditionally complement the information obtained by chemical experiments, it can, in many cases, predict not observed chemical phenomena.

In this respect, the methods and techniques of TCC have evolved into an important tool in almost all areas of chemistry and, as it were recently remarked by Truhlar /Truhlar, D. G. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 16824./, “computations on complex systems are the current frontier of theoretical chemistry”. However, there is still a lot of work to do. As a matter of fact, modeling at the electronic level of systems with high configurational complexity is still challenging. In this case, the main problem is either practical and conceptual as the different observables to be modeled depend on processes occurring at different length, energy, and time scales. Computational tools typically employed for systems of such dimensions are classical simulations which, however, produce reliable results as far as transitions in quantum degrees of freedom do not take place. On the other hand, when the observables of interest explicitly involve quantum degrees of freedom, e.g., chemical reactions or spectral transitions, their modeling should be derived from statistical averages of genuine quantum states interacting with fluctuating perturbing environments. In the past years, our research group has been focusing its efforts in this direction, collaborating with experts from other laboratories, producing a theoretical-computational methodology whose main feature is to describe at electronic level a portion of a large molecular system maintaining the complexity of the overall system. Several applications, ranging from spectroscopic properties to chemical reactions, have been witnessing the rather good performance of the method.

Keeping in mind the objectives and topics that the lecture is going to cover, together with the collaborations with national and international research groups, including theoreticians and experimentalists, as well as the complementarities of the teams will allow us to improve, develop and complete some of the methods and techniques of TCC, in order to be applied in these research lines of outstanding interest.

SBPMat: – Feel free to leave any other comments about your plenary lecture to our readers.

J.A.: – The overall objective of the plenary lecture lies in taking advantage of the ability and experience in the use of the methods and techniques of TCC in order to carry out studies on structure, properties and chemical reactivity in micro- and nano-materials. Quantum mechanical calculations based on realistic model systems are changing the science of nanotechnology. These molecular simulations and modelling provide detailed, atomic-level insight into the fundamental mechanisms of nanomaterials, as well as practical applications to understand experimental data. For this purposes, new computational algorithms, theories and protocols will be developed, implemented and applied. Such advances will be exploited in designing new materials with properties suitable for use in a wide range of applications ranging from biomedicine to nanocatalysis, and this talk based on recent results obtained along the develop of the research project maintained with collaboration with “Centro Multidisciplinar para o Desenvolvimento de Materiais Cerâmicos (CMDMC). The groups at CMDMC involved in the project have a long experience of competitive scientific work with national and international collaborations. They try to promote basic and oriented research a of high scientific quality, almost in the frontier of knowledge, contributing to the development of new methods and techniques and the adjustment of the already ones to study relevant problems in the field of materials science and nanotechnology. We consider this project is in the current frontier of a multidisciplinary research where chemistry, physics, biology, materials science and the emerging field of nanotechnology converge.

See the abstract of Juan Andrés plenary lecture “Connecting theory with experiment: A survey to understand the behaviour of multifunctional metal oxides”.

See Professor Juan Andrés mini CV.

Minientrevistas com palestrantes do XII Encontro da SBPMat: Carlos Paz de Araujo (UCCS – EUA).


O professor Carlos Paz de Araujo (UCCS - EUA).O pesquisador, inventor, professor e empresário Carlos Paz de Araujo nasceu no Brasil, na cidade de Natal (RN). Realizou seus estudos superiores em Engenharia Elétrica na Universidade de Notre Dame, nos Estados Unidos. Ao concluir seu doutorado em 1982, também na Universidade de Notre Dame, iniciou sua carreira de professor na Universidade de Colorado – Colorado Springs (UCCS), onde permanece até hoje. Em 1984 foi um dos fundadores da empresa Ramtron – atualmente líder em semicondutores ferroelétricos para diversas aplicações. Em 1986 cofundou a empresa Symetrix Corporation, dedicada à pesquisa em materiais avançados e processos para a indústria de semicondutores. Hoje, Paz de Araujo é chairman executivo da companhia. O palestrante é detentor de mais de 500 patentes concedidas nos Estados Unidos e outros países, sendo cerca de 200 delas sobre materiais para FERAM (ferroelectric random access memory). Paz de Araujo participou de 25 projetos de licenciamento e colaboração com entidades da indústria e do governo, como, por exemplo, Panasonic, Delphi, Harris, Hughes Aircraft, Siemens, Sony, Epson, Ramtron Corporation, STMicroelectronics, IMEC, Micron, Raytheon, NASA e Hynix. Em 2006 foi distinguido com o prêmio Daniel E. Noble da IEEE, por meio do qual a maior associação profissional do mundo, a IEEE, destaca contribuições notáveis em tecnologias emergentes. Paz de Araujo foi selecionado por suas contribuições fundamentais à área de memórias FERAM e à sua comercialização. O seu constante trabalho de desenvolvimento de tecnologias e transferência ao mercado resultou em bilhões de dispositivos comercializados em diversos países e utilizados em telefones celulares, leitores de DVD, computadores e cartões inteligentes, entre outros produtos.

No XII Encontro da SBPMat, Carlos Paz de Araujo proferirá uma palestra plenária na qual revisará o estado da arte em memórias não voláteis – memórias que conservam a informação armazenada mesmo estando desligadas da fonte de energia, como, por exemplo, as ROM, FLASH e as próprias FERAM. Memórias de tipo FERAM têm significativas vantagens com relação aos outros tipos de memórias não voláteis no que diz respeito a sua alta durabilidade, capacidade de serem regravadas, baixo consumo de energia e velocidade de gravação, entre outras características. As memórias não voláteis constituem um dos temas mais estudados desde final dos anos 1960 e são atualmente objeto de vigorosa pesquisa e desenvolvimento. O tema ainda apresenta muitos desafios à área de Materiais. Na palestra, Paz de Araujo também comentará oportunidades de pesquisa, desenvolvimento e comercialização desses dispositivos.

Segue uma entrevista com o palestrante.

Boletim da SBPMat (B. SBPMat): – Quais são os principais desafios que as memórias não voláteis apresentam atualmente à área de Materiais?

Carlos Paz de Araujo (C.P.A): – Como se sabe, existem dois tipos de memórias, as voláteis e as não voláteis. As primeiras, como a DRAM e SRAM (dynamic random access memory e static random access memory, repectivamente), dominaram o mercado por muito tempo, mas sempre se sonhou com ter uma memória universal que “não esquecesse” quando a potência é desligada. As memórias não voláteis hoje são dominadas pela FLASH, a qual está no fim da sua capacidade de melhorar.
Mas tanto as voláteis como as não voláteis estão chegando a seu limite de capacidade, velocidade e baixa potência. Então, o futuro está em achar uma boa memória não volátil que tenha os seguintes requisitos: baixo custo por bit; alta velocidade para ler, escrever e apagar; pouco uso de potência elétrica e grande capacidade de memória. Isso sempre foi um sonho, pois todas as memórias não voláteis criadas até hoje vivem pouco tempo – podem ser apagadas e reescritas apenas 100 mil vezes, no máximo – e são muito vagarosas na escrita (na base de 10 microsegundos por bit). Com o tempo, a memória FLASH bateu até a capacidade da DRAM, apesar de seu uso restrito em tempo de vida. Mesmo assim, o laptop que estou usando já não tem disco rígido e sim uma “FLASH drive”.
Atualmente, toda a pesquisa vai na direção das memórias não voláteis, e isso tem muitas implicações em termos de desafios. Primeiro, a cada geração de litografia (espessura de uma linha de metal num circuito integrado), existem problemas que forçam o desenvolvimento de novos materiais e tecnologia de processos físico-químicos. Por exemplo, um microprocessador Pentium feito com litografia de 45 nanometros fica muito mais complexo quando é feito a 22 nanometros. O próprio transistor básico, o MOSFET plano, não existe mais nesse segundo nível e passa a ser o FinFET. E, como tudo depende do transistor, toda a tecnologia muda. Imagine que o comprimento de onda da luz está na faixa de 200 a 400 nanometros… Então, uma linha de um material como o cobre de apenas 10 nanometros de largura é uma coisa muito complexa. Já a 32 nanometros, a memória FLASH tem apenas menos de 50 elétrons para guardar um bit. Dessa maneira é impossível ter boa qualidade, por isso fica difícil depender de uma memória FLASH para guardar informações com muita segurança – e muito menos no nível de 22 nanometros.
Na procura de uma nova memória, chegou a ferroelétrica (FERAM), mas ela não desce além de 90 nanometros porque o tratamento térmico para criar o material ocorre acima de 400° C, que é o limite máximo para tecnologias de 65 nanometros ou menos. Mesmo assim, a nível de microcontroladores embarcados e circuitos rápidos e de baixa potência, a FERAM é hoje a memória mais avançada e tem um mercado enorme.
Mas as duas memórias que concorrem para ganhar o nome de “memória universal” são resistivas, e, assim, não usam um capacitor para guardar a carga ou a informação. A resistiva que guarda a informação por meio de mudança de fase do material de condutor a isolador é chamada RERAM e a que usa um processo magnético de alinhamento de spin é a STTRAM (spin torque transfer RAM).
Eu criei uma nova versão da RERAM que chamo de CERAM (correlated electrons RAM), pois o processo de guardar informação depende da ocupação ou não de um orbital da camada 3d em elementos chamados metais de transição. Assim, elétrons de alta correlação são controlados para abrir ou fechar gaps na sua estrutura eletrônica, e assim serem responsáveis pelo efeito ultrarrápido de memória. Essa memória já é para a geração de 28, 22, 15 e 10 nanometros. Imagine então os desafios, não só de usar novos processos, mas também de compreender e desenhar essa interação em nível subatômico, onde as distâncias agora são de menos de 0,01 nanometro. Tanto a Física como a Ciência de Materiais e a Engenharia de Dispositivos mudam completamente, pois o elétron é agora uma onda, e não uma partícula como nos transistores de tamanhos maiores.

B.SBPMat:- Olhando para sua carreira de pesquisador e de inventor, quais foram suas principais contribuições ao avanço da pesquisa em Materiais? E quais foram os seus desenvolvimentos de maior impacto social?

Aplicação da tecnologia FERAM desenvida por Araujo em cartões inteligentes.

C.P.A.: – Na área de Materiais, eu diria que a chave mestre foi a capacidade de desenvolvermos toda uma tecnologia de materiais com atividades não semicondutoras, isto é, dielétricos e ferroelétricos, de 200 a 5 nanometros, com propriedades úteis para novos dispositivos eletrônicos. Esse foi um avanço muito grande em materiais de origem metalorgânica em líquido e deposição tipo MOCVD (metalorganic chemical vapor deposition). Com isso, nós fizemos microcapacitores em chips que ainda hoje são usados em telefones celulares e aparelhos auditivos.
Além disso, com o desenho de materiais com a estrutura perovskita, nós aperfeiçoamos a memória ferroelétrica (FERAM) para funcionar 1.000 trilhões de vezes em escrever e apagar, com potência de apenas 1,2 volt. Muitos tipos de chips foram criados com isso. No mercado já tem 2 bilhões de unidades. A aplicação mais interessante é o circuito embarcado usado nos cartões de metrô e linha ferroviária japonesa, que é o mais seguro do mundo. Esses cartões são usados como cartão de crédito, transporte, para pagamento em lojas e restaurantes… Em fim, o e-cash do Japão todo usa esse componente. É extraordinário que já faça cinco anos que todos os PCs do Japão trazem a leitora de RFID embutida no teclado do computador para ler esses cartões. Todas as transações na Internet são feitas com esse cartão, com tecnologia originalmente do nosso grupo. O Brasil, infelizmente, ainda não quis essa tecnologia, mas quase todas as impressoras de jato de tinta ou a laser, assim como aparelhos de DVD, Playstation e outros já usam memórias FERAM.
Acho que essas são as coisas mais importantes que fizemos e que afetam a sociedade global.

B.SBPMat: – De acordo com a sua rica experiência em transferir tecnologia ao mercado, quais são os mecanismos mais eficientes para fazê-lo? Como você consegue que suas patentes sejam licenciadas por empresas e sejam aplicadas em tantos produtos?

C.P.A.: – Esta é uma pergunta muito complexa, e que não tem resposta muito simples. Eu diria que, depois de mais de 200 patentes já publicadas nos Estados Unidos e mais de 300 no resto do mundo, eu não tenho uma resposta perfeita que dê para todo mundo. No meu caso, em particular, eu só acredito em pesquisa que resolva um problema fundamental. Assim, depois de achado o problema, eu procuro não reinventar a roda, e procuro, quando necessário, ter “a física” completamente entendida. Trabalho numa relação muito forte entre experimentos e teoria. Depois que o modelo é achado, os experimentos são controlados e parâmetros de qualidade e repetibilidade são estreitados, até se sair do nível de laboratório e entrar na produção em massa. Assim, eu foco no que está sendo procurado (alguma coisa útil) e vejo onde está faltando a ponte entre pesquisa e aplicação. Essa ponte é mais pesquisa e mais teoria, mas seu fim é algo útil. Dessa maneira, mesmo chegando tarde ou não tendo a capacidade monetária de, por exemplo, uma Samsung, fica simples estar cara a cara ou na frente das grandes empresas, pois a gente acha a peça chave e patenteia e, com a patente, a gente barra o uso comercial até a indústria se render e comprar os direitos de nossas patentes. Nós fizemos isso várias vezes. A dificuldade é sempre achar o problema certo. As respostas são mais fáceis do que achar o problema certo.

B.SBPMat: – Fique à vontade para deixar algum outro comentário sobre sua palestra plenária para nossos leitores da comunidade de pesquisa em Materiais.

C.P.A.: – Eu vou tentar colocar a audiência em contato com o que é de maior importância na área de micro ou nanoeletrônica do ponto de vista do engenheiro de estado sólido. Isto significa que, na pesquisa, Materiais, Física e até Química são recursos que precisarão ser integrados para criar novas gerações de tecnologia. A nova eletrônica é criada por engenheiros de estado sólido de dispositivos trabalhando com físicos e cientistas de materiais.
Hoje quase todos os circuitos são compostos de memórias. A memória chega a ser 90% do chip. Nesse contexto, e considerando que hoje todos os dispositivos devem ser móveis e usar baixa potência, o ponto chave para o futuro bem próximo é a memória não volátil.
No momento, com esses novos sistemas de materiais para magnetismo e elétrons altamente correlacionados, o meio de guardar informações não é só o semicondutor. Na realidade, ele é válido só para circuitos lógicos, pois na estrutura de nenhum semicondutor existe efeito de memória.
Assim, existe sempre a chance de um país como o Brasil ficar na linha de frente em microeletrônica se ele souber que o semicondutor é uma commodity, e que o valor agregado está no final do processo, em acoplar a memória. Não vale a pena fazer uma fábrica de 3 bilhões de dólares quando se pode comprar uma lâmina com todos os transistores por 600 dólares e lhe agregar valor numa fábrica de 30 milhões de dólares.

Veja o resumo da palestra plenária do professor Carlos Paz de Araujo.

Veja o miniCV do palestrante.

Plenárias do XII Encontro da SBPMat: palestra sobre modelagem de nanomateriais de Douglas Soares Galvão (Instituto de Física Gleb Wataghin da Unicamp, Campinas, SP).


Douglas Soares Galvão é mestre e doutor pelo Instituto de Física Gleb Wataghin da Unicamp, aonde ingressou como professor em 1990 . Na graduação, formou-se, também em Física, pela Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN). Realizou estudos de pós-doutoramento nos Estados Unidos, na empresa de pesquisa e desenvolvimento em telecomunicações Bell Communications Research e na Universidade de Princeton. É autor de mais de 160 artigos publicados em periódicos indexados, totalizando mais de 2.800 citações.

Na palestra plenária do XII Encontro da SBPMat, o pesquisador falará sobre desafios e perspectivas da modelagem de nanomateriais num contexto de problemas e demandas surgidas da nanotecnologia.

Em particular, Galvão abordará propriedades mecânicas incomuns de materiais a base de carbono na escala nano, o aproveitamento dessas propriedades para criar macromateriais funcionais e a formação espontânea de estruturas metálicas complexas que só podem existir na nanoescala – assuntos tratados em artigos científicos de sua autoria que foram publicados em revistas científicas de alto impacto como a Science e a Nature Nanotechnology.

Veja resumo da palestra.
Veja o CV Lattes do palestrante.

Plenárias do XII Encontro da SBPMat: palestra sobre memórias avançadas não voláteis de Carlos A. Paz de Araujo (University of Colorado, Colorado Springs e Simetrix corporation – EUA).


O pesquisador, inventor, professor e empresário Carlos Paz de Araujo nasceu no Brasil, na cidade de Natal (RN). Realizou seus estudos superiores em Engenharia Elétrica na Universidade de Notre Dame, nos Estados Unidos. Ao concluir seu doutorado em 1982, ainda na Universidade de Notre Dame, iniciou sua carreira de professor na Universidade de Colorado – Colorado Springs (UCCS), onde permanece até hoje.

Em 1984 foi um dos fundadores da empresa Ramtron – atualmente líder em semicondutores ferroelétricos para diversas aplicações. Em 1986 cofundou a empresa Symetrix Corporation, dedicada à pesquisa em materiais avançados e processos para a indústria de semicondutores. Hoje, Paz de Araujo é chairman executivo da companhia.

O palestrante é detentor de centenas de patentes concedidas nos Estados Unidos e outros países, sendo cerca de 200 delas sobre materiais para FRAM (ferroelectric random access memory).

Paz de Araujo participou de 25 projetos de licenciamento e colaboração com entidades da indústria e do governo, como, por exemplo, Panasonic, Delphi, Harris, Hughes Aircraft, Siemens, Sony, Epson, Ramtron Corporation, STMicroelectronics, IMEC, Micron, Raytheon, NASA e Hynix.

Em 2006 foi distinguido com o prêmio Daniel E. Noble da IEEE, por meio do qual a maior associação profissional do mundo, a IEEE, destaca contribuições notáveis em tecnologias emergentes. Paz de Araujo foi selecionado por suas contribuições fundamentais à área de memórias FRAM e à sua comercialização.

O seu constante trabalho de desenvolvimento de tecnologias e transferência ao mercado resultou em 1,5 bilhão de dispositivos comercializados em diversos países e utilizados em telefones celulares, leitores de DVD, computadores e cartões inteligentes, entre outros produtos.

No XII Encontro da SBPMat, Carlos Paz de Araujo proferirá uma palestra plenária na qual revisará o estado da arte em memórias não voláteis – memórias que conservam a informação armazenada mesmo estando desligadas da fonte de energia, como, por exemplo, as ROM, FLASH e as próprias FRAM. Memórias de tipo FRAM têm significativas vantagens com relação aos outros tipos de memórias não voláteis no que diz respeito a sua alta durabilidade, capacidade de ser regravadas, baixo consumo de energia e velocidade de gravação, entre outras características.

As memórias não voláteis constituem um dos temas mais estudados desde final dos anos 1960 e são atualmente objeto de vigorosa pesquisa e desenvolvimento. O tema ainda apresenta muitos desafios à área de Materiais.

Na palestra, Paz de Araujo também comentará oportunidades de pesquisa, desenvolvimento e comercialização desses dispositivos.

Veja resumo da palestra.
Veja o mini CV do palestrante.

Evento satélite do XII Encontro da SBPMat, do Clube Humboldt do Brasil: oportunidades de pesquisa na Alemanha.


De 28 a 30 de setembro, o hotel Serra da Estrela de Campos do Jordão (SP) sediará um evento satélite do XII Encontro da SBPMat, o Humboldt Kolleg 2013. O evento é organizado pelo Clube Humboldt do Brasil e visa divulgar oportunidades de pesquisa na Alemanha e reunir os “humboldtianos” (pessoas que se beneficiaram com bolsas da Fundação Alexander Von Humboldt, que concede auxílios a doutores para estudar ou pesquisar na Alemanha).

O encontro aceita trabalhos em todas as áreas do conhecimento para apresentações orais e pôsteres.

O Clube Humboldt do Brasil foi criado em 1996 para assegurar a comunicação constante com a Fundação Alexander Von Humboldt, fomentar a cooperação acadêmica, científica e cultural com a Alemanha e reunir os beneficiários das bolsas, que já são mais de 230 no Brasil.

Veja a programação do Humboldt Kolleg 2013, faça sua inscrição (gratuita) no evento e submeta seu trabalho no site do XII Encontro da SBPMat:
http://www.sbpmat.org.br/12encontro/symposia/humboldt.php

XII Encontro da SBPMat: evolução da pesquisa em Materiais no Brasil será tema da palestra memorial.


No Convention Center de Campos do Jordão, logo após a cerimônia de abertura do XII Encontro da SBPMat e antes do coquetel, os participantes do evento poderão assistir à terceira edição da palestra memorial “Joaquim Costa Ribeiro”, na qual o professor Elson Longo falará sobre a evolução da pesquisa em Materiais no Brasil.

Sobre a palestra

Quando: 29 de setembro (domingo), das 20h00 às 21h00.

Título: “Evolução da pesquisa em Materiais no Brasil”

Resumo: Desde a fundação do curso de Ciência dos Materiais na UFSCar, São Carlos (SP), o país vem evoluindo de modo constante nesta área de conhecimento. É importante ressaltar que esse curso catalisou pesquisadores de Engenharia, Química e Física para o desenvolvimento de materiais cerâmicos, poliméricos e compósitos. Por outro lado, houve também uma ampliação dos cursos de Materiais a nível de graduação e pós graduação, o que contribuiu enormemente para o desenvolvimento da área. Com essa nova estrutura, houve a necessidade da criação da Sociedade Brasileira de Materiais, que vem evoluindo de modo positivo ao longo dos últimos 10 anos.