Prof. Osvaldo Novais de Oliveira Junior (IFSC-USP) assina texto sobre ciência brasileira publicado em coluna da Folha de São Paulo.


Prof. Osvaldo Novais de Oliveira Junior
Prof. Osvaldo Novais de Oliveira Junior

O professor Osvaldo Novais de Oliveira Junior (IFSC-USP), sócio e ex-presidente da SBPMat, é autor de texto publicado na Folha de São Paulo, no blog Darwin e Deus (coluna do jornalista de ciência Reinaldo José Lopes) sobre o sucesso e impacto da ciência brasileira. No texto, o professor descreve três tipos de conhecimento resultantes da ciência e destaca a importância de se aumentar a quantidade de cientistas e de profissionais treinados em ambientes de pesquisa para poder atender as demandas da população brasileira.

Veja aqui o texto na coluna de Reinaldo José Lopes.

Segue a íntegra do texto do ex-presidente da SBPMat:


A maior prova do sucesso da ciência brasileira está no Palácio do Planalto. Não fosse pela excelência da medicina brasileira, resultado de décadas de trabalho científico, o presidente da República hoje seria outro.

Sem a competência dos médicos de Juiz de Fora que atenderam prontamente o então candidato após o episódio da facada, bem como dos médicos em São Paulo que realizaram as demais cirurgias, o Presidente Bolsonaro, ainda que sobrevivesse, não teria se recuperado tão rapidamente a ponto de já estar trabalhando normalmente pouco tempo depois do atentado.

A conexão entre fatos que alteram os rumos do País e a ciência brasileira não me parece ter sido feita ainda. Provavelmente porque não se analisou em detalhe o impacto das diferentes formas de conhecimento que a ciência cria.

Fazer ciência gera conhecimentos de três tipos. O mais visível e tangível é o conhecimento que gera, num prazo relativamente curto, tecnologia e soluções para a humanidade. É o conhecimento transferido de cientistas para inovadores de tecnologia, o que no Século XXI tem sido feito majoritariamente pelas grandes potências tecnológicas, ou seja, os Estados Unidos, a China e outros países asiáticos, e alguns países da Europa. Aqui, o termo majoritário é essencial, pois não basta ter ciência e tecnologia de qualidade, a transferência de conhecimento só ocorre efetivamente quando há volume de pesquisas, produtos e soluções.

Os dois outros tipos de conhecimentos são menos visíveis para a sociedade em geral. Um é o conhecimento oriundo da curiosidade e perseverança dos humanos em entender como funciona o universo, sem preocupação se haverá alguma aplicação prática. Muitas vezes, a aplicação até existe, mas só vai ficar evidente muito tempo depois de o conhecimento ter sido gerado. O exemplo talvez mais emblemático para os dias de hoje é a teoria da Relatividade de Einstein. Ela foi criada com uma concepção abstrata, incompreensível mesmo para cientistas da época, para explicar fenômenos da natureza que não tinham correlação com o cotidiano das pessoas.

Até onde sei, Einstein nunca aventou a possibilidade de uma aplicação direta para a sua teoria. Pois bem, a Teoria da Relatividade é hoje essencial para os sistemas de posicionamento (GPS). Sem levar em conta a Teoria da Relatividade, a determinação da posição de uma pessoa ou objeto na Terra estaria errada por cerca de 10 km com os erros acumulados em uma semana de funcionamento do GPS. Em suma, sem Teoria da Relatividade não existiria o GPS e tampouco os sistemas de navegação que utilizamos no nosso cotidiano.

O terceiro tipo de conhecimento tem tão pouca visibilidade que se confunde com o resultado de formação universitária. É o conhecimento que não leva diretamente a novas tecnologias, mas serve para absorver e adaptar tecnologias, desenvolver soluções locais e permitir um funcionamento de alto nível dos sistemas que dependem de tecnologia. Este tipo de conhecimento é incorporado pelos profissionais qualificados formados nas universidades de pesquisa.

O que nem sempre é compreendido é que profissionais com esse nível de habilidade e competência só podem ser treinados em ambiente em que se faz ciência. Em medicina, para ficar no exemplo inicial, a incorporação e o aprimoramento de novas tecnologias são normalmente feitos por médicos com formação sofisticada, com pós-graduação e participação ativa em programas de pesquisa conduzidos em universidades de excelência.

Para aqueles que consideram esse terceiro tipo de conhecimento pouco relevante, ressalto que os países com melhor qualidade de vida e maiores índices de desenvolvimento não estão na lista dos que geram mais tecnologia. Refiro-me aos países escandinavos e outros como a Suíça e Luxemburgo que, pelo tamanho de sua população, não têm porte para gerar muita tecnologia – comparativamente aos países maiores produtores de tecnologia. Entretanto, sem qualquer exceção, todos esses países com alta qualidade de vida têm alta densidade na geração de conhecimento do terceiro tipo, com ciência de excelência.

E o Brasil? Nosso país tem exemplos marcantes de geração de conhecimento do primeiro tipo, com ciência proporcionando tecnologia competitiva mundialmente em setores como o aeronáutico, a extração de petróleo em águas profundas e o agronegócio. Outros setores têm criado tecnologias relevantes, ainda que com menor impacto econômico.

Infelizmente, a despeito da qualidade da ciência realizada nesses setores, a densidade é baixa e geramos muito pouca tecnologia quando se consideram as dimensões do País e sua população. Isso se explica pelo tamanho reduzido de nosso sistema científico. A despeito do grande avanço nas últimas décadas, o número de cientistas por habitante ainda é muito menor do que o de países desenvolvidos. Nesse quesito, o Brasil não aparece na lista dos 20 países mais bem colocados.

Uma situação semelhante ocorre no conhecimento orientado ao desenvolvimento de soluções locais, que classifiquei como de terceiro tipo. O Brasil forma profissionais excelentes em suas universidades de pesquisa, que por sua vez incorporam novas tecnologias e criam soluções para a sociedade em muitas áreas. Disso resulta a excelência do País em áreas como medicina e saúde, engenharia, agricultura e pecuária, e em muitas outras.

Novamente, temos o problema da densidade: o número de profissionais formados, e sua atuação na geração de conhecimento, são insuficientes para beneficiar toda a população do Brasil. Esta insuficiência está na raiz da nossa desigualdade, pois a produtividade no trabalho, extremamente baixa, depende essencialmente de um bom funcionamento de tecnologias que demandam conhecimento desse terceiro tipo, em que a oferta de profissionais capacitados é insuficiente.

Resumindo, o problema no Brasil não é de baixa qualidade da ciência que se realiza aqui, mas da baixa densidade de cientistas e profissionais com formação adequada para atender as demandas da sociedade. Além de trazer a percepção errônea de falta de qualidade, a baixa densidade de fato dificulta (quando não impede) que um País atinja excelência em tópicos que requerem esforços concentrados de grande monta. Não é por outra razão que o Brasil é competitivo em tecnologias, como as já mencionadas, em que há densidade de pesquisadores formados a partir de políticas públicas iniciadas há décadas.

Tenho a expectativa de que nossos governantes, em todos os níveis, percebam os benefícios diretos e indiretos de um sistema científico robusto e de qualidade. Nem que seja para sua sobrevivência na eventualidade de precisarem de atendimento de saúde adequado. Porém, principalmente para realizar o sonho de transformar o Brasil em um país menos desigual.


 

Vaga para Pós-Doutorado na UFABC – Bolsa FAPESP.


Área de conhecimento: Física/Química de materiais

Nº do processo FAPESP: 2017/02317-2

Título do projeto: Síntese e caracterização de propriedades físicas de perovskitas de haletos

Pesquisador: Dr. Jose Antonio Souza

Unidade/Instituição: Universidade Federal do ABC – Campus Santo André

Data limite para inscrições: 30/04/2020

Localização: Avenida dos Estados, 5001 – Bairro Santa Terezinha – Santo André, São Paulo.

E-mails para inscrições: (joseantonio.souza@ufabc.edu.br)

As atividades de pesquisa estão relacionadas ao projeto temático “Interfaces em Materiais: Propriedades Eletrônicas, Magnéticas, Estruturais e de Transporte”, sob coordenação do Prof. Adalberto Fazzio (LNNano, CNPEM – Campinas). O supervisor do pós-doutorado será o Prof. Jose Antonio Souza da Universidade Federal do ABC (UFABC), Santo André – São Paulo.

Pretende-se desenvolver pesquisas envolvendo síntese e caracterização das propriedades físicas de perovskitas híbridas orgânico/inorgânico de haletos do tipo ABX3 (onde A = Cs, CH3NH3, etc.; B = Pb, Sn, etc.; e X = Cl, Br ou I). Esses materiais vêm sendo amplamente estudados devido às suas propriedades favoráveis à conversão de energia solar. A compreensão dos fenômenos físicos envolvendo as propriedades estruturais, morfológicas, ópticas e elétricas são de grande interesse científico neste projeto. Dessa forma, síntese desses materiais na forma de bulk e/ou filmes finos e/ou heteroestruturas e/ou quantum dots e o estudo das propriedades físicas são de interesse. A pesquisa será desenvolvida na Universidade Federal do ABC – Campus Santo André.

A oportunidade está aberta igualmente a candidatos brasileiros e estrangeiros com título de doutor, no Brasil ou no exterior, em áreas relacionadas ao tema proposto. É imprescindível que o candidato tenha alguma experiência internacional, além de publicações nas áreas correlatadas ao projeto em revistas de relevante impacto internacional.

Os seguintes documentos são necessários para candidatura:

  1. Carta solicitando inscrição no processo e contextualizando o interesse na pesquisa/grupo.
  2. Curriculum vitae, apresentando a experiência acadêmica do candidato e a lista de trabalhos publicados em periódicos. O currículo deve ser submetido em formato eletrônico pdf (Portable Document Format), onde os artigos devem ser identificados pelo DOI;
  3. Documento que comprove que é portador de título de doutor;

Para avaliação das propostas será levado em consideração o histórico de pesquisa do candidato. No que se refere à análise curricular, não será considerado somente o número de publicações do candidato, mas também sua qualidade e relevância. Adicionalmente, os candidatos serão convocados para uma entrevista presencial ou online com o supervisor para avaliar aderência das áreas de experiência do candidato aos temas de pesquisa relacionados ao projeto.

A implantação da bolsa está condicionada à aprovação do candidato selecionado pela FAPESP. Caso a decisão seja referendada pela FAPESP, o candidato selecionado receberá bolsa no valor de R$ 7.174,80 mensais e reserva técnica equivalente a 15% do valor anual da bolsa, destinada a realizar apenas despesas diretamente relacionadas à atividade de pesquisa. Mais informações sobre a bolsa podem ser obtidas no endereço eletrônico: www.fapesp.br/bolsas/pd.

O candidato deverá enviar toda a documentação via e-mail para o endereço eletrônico acima com o título “Fellowship PD – Application”. O prazo para envio das inscrições se encerra em 30/04/2020. Serão consideradas as inscrições em que todos os documentos tenham sido recebidas impreterivelmente até a meia-noite do dia 30/04/2020, no horário de Brasília (UTC-3, horário de brasileiro de verão).

 

Concurso para professor da UnB em estrutura eletrônica de átomos e moléculas.


a) Vaga para Professor de Magistério Superior (Adjunto ‘A’ / Nível 1 / Classe A)
b) Área de Conhecimento: Estrutura Eletrônica de Átomos e Moléculas; Teoria.
c) Requisito Básico: Doutorado em Física, Química ou Ciência de Materiais.
d) Departamento de Lotação: Instituto de Física.
e) Regime de Trabalho: Dedicação Exclusiva – D E.
f) Vagas: 01 (uma) vaga.
A inscrição é feita, exclusivamente, via internet, a partir do dia 24/02/2020 até às 23h59 do dia 27/03/2020.
O Professor Fábio Ferreira Monteiro (fmonteiro@unb.br) é o responsável pelo Concurso.

Boletim da SBPMat. 90ª edição.


 

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Boletim da
Sociedade Brasileira
de Pesquisa em Materiais

Edição nº 90. 29 de fevereiro de 2020.

Notícias da SBPMat

Nova diretoria. Conheça um pouco os membros da nova diretoria executiva: formação e atuação acadêmica, temas de pesquisa e o que gostam de fazer quando não estão trabalhando. Veja aqui.

Cerimônia de posse. A nova diretoria executiva da SBPMat, presidida pela professora Mônica A. Cotta, tomou posse em cerimônia realizada no IFGW-Unicamp na manhã de 14 de fevereiro, com a presença de mais de 80 pessoas, inclusive autoridades do MCTIC, sociedades científicas, centros de pesquisa e universidades. Mulheres na ciência e impacto social da pesquisa foram assuntos recorrentes nos breves discursos proferidos. Veja nossa cobertura da cerimônia, com fotos e a íntegra do discurso da nova presidente.

– Nota em defesa da democracia. A SBPMat e dezenas de entidades científicas endossaram nota da SBPC em defesa da democracia, publicada em 26 de fevereiro. Saiba mais.

Artigo em Destaque

Um grupo de pesquisa do LNNano/CNPEM desenvolveu um memoristor e um transistor com materiais híbridos (orgânicos – inorgânicos) e microtubos feitos de nanomembranas autoenroladas. Os novos dispositivos podem contribuir ao desenvolvimento de aparelhos menores, flexíveis, mais baratos e que reúnam melhor desempenho e menor consumo de energia. Os trabalhos foram recentemente publicados na Nano Letters e na Nature Communications. Saiba mais.

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Da Ideia à Inovação

Contamos a interessante história do Kevlar, um material leve e super resistente usado em centenas de produtos de dezenas de mercados diferentes. A história começa com uma descoberta de ciência básica realizada por uma mulher sem doutorado, que encontrou nos laboratórios da empresa DuPont de meados do século passado um ambiente propício para desenvolver seu talento e paixão pela pesquisa científica. Veja aqui.

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Novidades dos Sócios SBPMat

– Prof. Victor Carlos Pandolfelli (DEMa-UFSCar), sócio da SBPMat, recebeu um prêmio da TMS (a sociedade de minerais, metais e materiais dos Estados Unidos) destinado a trabalhos que evidenciam a aplicação da ciência na solução de problemas práticos. Saiba mais.

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XIX B-MRS Meeting + IUMRS ICEM 2020
(Foz do Iguaçu, Brasil, 30 de agosto a 3 de setembro de 2020)

Site do evento: www.sbpmat.org.br/19encontro/

Notícia completa sobre o evento: https://www.sbpmat.org.br/pt/aberta-a-submissao-de-trabalhos-para-o-xix-b-mrs-meeting-iumrs-icem/

Aberta a submissão de resumos até 1º de abril!

Submissões. O prazo para submissão de trabalhos encerra em 1º de abril. Orientações para a elaboração dos resumos e acesso ao sistema de submissão, aqui. Orientações sobre as apresentações orais e de pôster, aqui.

Simpósios. 29 simpósios compõem o evento. Veja a lista, aqui.

Inscrições. O sistema de inscrições já está aberto. Os valores da taxa de inscrição incluem três almoços, além dos coffee breaks e o coquetel de boas-vindas. Mais informações e acesso ao sistema, aqui.

Expositores e patrocinadores. 15 empresas já confirmaram participação como expositoras – patrocinadoras do evento. O prazo para fechamento de patrocínios encerra em 31 de março. Empresas e outras organizações interessadas em participar do evento como expositoras, patrocinadoras ou apoiadoras, podem entrar em contato com Alexandre pelo e-mail comercial@sbpmat.org.br.

Prêmios para estudantes. Autores de trabalhos que sejam estudantes de graduação, mestrado ou doutorado poderão concorrer aos prêmios da SBPMat e ACS Publications submetendo resumos estendidos depois de receberem a notificação de aceitação de seus trabalhos. Mais informações nas instruções para autores, aqui.

Plenaristas internacionais. Renomados cientistas da China, Estados Unidos, Itália e Japão já confirmaram presença como palestrantes do evento. Saiba mais no site do evento.

Palestra José Arana Varela (plenarista nacional). O Prof. Edson Roberto Leite (LNNano – CNPEM) foi escolhido pela SBPMat para receber esta distinção e proferir a palestra no evento.

Palestra Memorial Joaquim da Costa Ribeiro. A distinção será para o Prof. Cid Bartolomeu de Araújo (UFPE), que proferirá a palestra no evento.

Local do evento. O evento será realizado no hotel Rafain Palace, localizado em Foz do Iguaçu (PR). Saiba mais.

Hospedagem. Veja opções de hospedagem da agência de turismo oficial do evento, aqui.

Evento conjunto. O evento reúne a 19ª edição do encontro anual da SBPMat e a 17ª edição da conferência internacional sobre materiais eletrônicos organizada bienalmente pela União Internacional de Sociedades de Pesquisa em Materiais (IUMRS).

Organização. Prof. Gustavo Martini Dalpian (UFABC) é o coordenador geral, Prof. Carlos Cesar Bof Bufon (LNNANO) é coordenador de programa e Prof. Flavio Leandro de Souza (UFABC) é o secretário geral. No comitê internacional, o evento conta com cientistas da América, Ásia, Europa e Oceania. Saiba mais no site do evento.

Dicas de Leitura

– Cientistas aumentam eficiência da conversão de CO2 em metanol ao desenvolver e usar uma membrana inteligente, cujos nanocanais escoam a água, mas impedem a passagem de gases. Membrana pode acelerar diversos processos industriais limitados pela presença de água (paper da Science). Saiba mais.

– Avanços brasileiros em síntese e caracterização de perovskitas: cientistas conseguem produzir nova perovskita 2D e também mapear individualmente grãos nanométricos de filmes de perovskita, abrindo possibilidades para aplicação desses materiais em LEDs e células solares (papers da Chemistry of Materials e Science Advances). Saiba mais.

– Pesquisadores brasileiros desenvolvem nanopartícula com tendência inusual a se ligar a bactérias, entre outras propriedades que a tornam muito promissora para liberar antibióticos diretamente nos patógenos, aumentando a eficácia do tratamento (capa da Advanced Functional Materials). Saiba mais.

– Colaboração entre pesquisadores brasileiros de materiais e de computação gera avanços no uso de inteligência artificial para o desenvolvimento de novos vidros (paper da Acta Materialia). Saiba mais.

Oportunidades

– Concursos para professor do DEMa-UFSCar em Materiais Cerâmicos. Saiba mais.

– Processo seletivo discente para o mestrado no Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais da UFTM (Uberaba-MG). Saiba mais.

Eventos

Pan American Ceramics Congress and Ferroelectrics Meeting of Americas (PACC-FMAs 2020). Panamá (Panamá). 19 a 23 de julho de 2020. Site.

International Conference on Science and Technology of Synthetic Materials (ICSM 2020). Glasgow (Escócia). 26 a 31 de julho de 2020. Site.

XVIII International Congress on Rheology. Rio de Janeiro, RJ (Brasil). 2 a 7 de agosto de 2020. Site.

XIX B-MRS Meeting + 2020 IUMRS ICEM (International Conference on Electronic Materials). Foz do Iguaçu, PR (Brasil). 30 de agosto a 3 de setembro de 2020. Site.

XLI Congresso Brasileiro de Aplicações de Vácuo na Indústria e na Ciência. Foz do Iguaçu, PR (Brasil). 5 a 7 de outubro de 2020. Site.

5th International Conference of Surfaces, Coatings and NanoStructured Materials – Americas (NANOSMAT-Americas). Foz do Iguaçu, PR (Brasil). 7 a 10 de outubro de 2020. Site.

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Artigo em destaque: Microtubos de nanomembranas e materiais híbridos para dispositivos eletrônicos avançados.


Os artigos científicos de autoria de membros da comunidade brasileira de pesquisa em Materiais em destaque neste mês são:

Ambipolar Resistive Switching in an Ultrathin Surface-Supported Metal–Organic Framework Vertical Heterojunction. Luiz G. S. Albano, Tatiana P. Vello, Davi H. S. de Camargo, Ricardo M. L. da Silva, Antonio C. M. Padilha, Adalberto Fazzio, Carlos C. B. Bufon. Nano Lett. 2020, 20, 2, 1080-1088. https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.9b04355

Edge-driven nanomembrane-based vertical organic transistors showing a multi-sensing capability. Ali Nawaz, Leandro Merces, Denise M. de Andrade, Davi H. S. de Camargo & Carlos C. Bof Bufon. Nature Communications volume 11, Article number: 841 (2020). Disponível em https://www.nature.com/articles/s41467-020-14661-x (acesso livre)

Microtubos de nanomembranas e materiais híbridos para dispositivos eletrônicos avançados

Alguns dos desafios das próximas gerações de smartphones, sensores e outros aparelhos eletrônicos podem ser resolvidos com a ajuda de microtubos de nanomembranas (folhas feitas a partir de vários materiais, condutores da eletricidade ou não, com espessuras nanométrica e dimensões laterais micrométricas, que podem se autoenrolar formando microtubos).

Na cidade de Campinas (SP), no Laboratório Nacional de Nanotecnologia do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (LNNano/CNPEM), um grupo de cientistas vem desenvolvendo expertise em processos de síntese, fabricação e caracterização de nanomembranas e suas aplicações. Em trabalhos que foram publicados em janeiro e fevereiro deste ano nos periódicos Nano Letters e Nature Communications, os autores exploram algumas potencialidades das nanomembranas, principalmente relacionadas à sua flexibilidade e dimensões, para desenvolver novos memoristores e transistores – dois dispositivos eletrônicos amplamente utilizados.

Mais precisamente, os pesquisadores do LNNano mostram que os microtubos de nanomembrana podem ser peças-chave na confecção de componentes promissores utilizando materiais orgânicos e híbridos (orgânico-inorgânico) como os memoristores e transistores. Dessa maneira, as novidades propostas nos artigos podem contribuir ao desenvolvimento de aparelhos e equipamentos ainda menores, flexíveis, portáveis, mais baratos e que combinem melhor desempenho e mais funcionalidades com baixo consumo de energia.

Em entrevista ao Boletim da SBPMat, Carlos Cesar Bof Bufon, autor correspondente dos dois artigos, fala sobre o impacto científico, tecnológico e social das pesquisas e sobre as competências e infraestrutura envolvidas na sua realização. Bufon é pesquisador e chefe da Divisão de Dispositivos do LNNano/CNPEM.

Boletim da SBPMat: – Os artigos apresentam avanços, desenvolvidos no LNNano, em tecnologias para dispositivos eletrônicos (transistores e memoristores). Na sua opinião, quais são as principais contribuições tecnológicas e/ ou científicas que estes artigos apresentam? 

Carlos Cesar Bof Bufon: – O trabalho intitulado “Ambipolar Resistive Switching in an Ultrathin Surface-Supported Metal–Organic Framework Vertical Heterojunction” publicado na Nano Letters (doi: 10.1021/acs.nanolett.9b04355), reporta o desenvolvimento de um novo tipo de memoristor utilizando estruturas metal-orgânicas de superfície (SURMOFs). Os SURMOFs são estruturas híbridas compostas por íons metálicos conectados por ligantes orgânicos, altamente organizadas em superfícies recobertas com monocamadas quimicamente ativas (SAMs). Existem mais de 70 mil tipos de estruturas metal-orgânicas (MOFs) que podem ser preparadas como SURMOFs e que podem conferir novas funcionalidades a dispositivos eletrônicos. Além das novas funcionalidades, sua considerável flexibilidade mecânica e baixo custo despertam interesse na comunidade científica para aplicações. Porém, por se tratar de um material híbrido formando por elementos orgânicos e inorgânicos, a integração desta classe de materiais torna-se um desafio tecnológico. Com intuito de contornar essa limitação, este trabalho apresenta uma nova arquitetura para a integração dessas de estruturas SURMOFs e sua aplicação no desenvolvimento de um novo tipo de memoristor. A arquitetura proposta é baseada no contato elétrico superior de filmes ultrafinos de SURMOF HKUST-1 utilizando nanomembranas metálicas autoenroladas (microtubos). Os filmes de SURMOF explorados nesse trabalho apresentam espessuras da ordem de 20 nanômetros. Essa nova arquitetura abre caminhos promissores na área de dispositivos eletrônicos baseados em SURMOFs, bem como fornece uma plataforma tecnológica para a realização de estudos ainda não reportados na literatura para essa classe de materiais, como por exemplo, a investigação de como as cargas elétricas são conduzidas em camadas de SURMOFs ultrafinos.

Fotografia de um microchip fabricado utilizando fotolitografia e ilustração do contato elétrico no SURMOF realizado pela nanomembrana metálica autoenrolada. Cada microchip possui área de 81 mm2 contendo 32 memoristores.
Fotografia de um microchip fabricado utilizando fotolitografia e ilustração do contato elétrico no SURMOF realizado pela nanomembrana metálica autoenrolada. Cada microchip possui área de 81 mm2 contendo 32 memoristores.

Já o trabalho intitulado “Edge-driven nanomembrane-based vertical organic transistors showing a multi-sensing capability” publicado na Nature Communications (doi: 10.1038/s41467-020-14661-x), apresenta o desenvolvimento de uma plataforma de transistor orgânico em arquitetura vertical. Os transistores são os principais componentes de circuitos e processadores eletrônicos. Comparados aos transistores inorgânicos, os transistores orgânicos têm como vantagens o baixo custo e sua fácil fabricação, que o tornam atraentes para dispositivos eletrônicos flexíveis em várias áreas. Uma grande vantagem dos transistores verticais está em sua fácil integração com dispositivos emissores de luz e fotodetectores na formação de sistemas optoeletrônicos integrados. Os dispositivos apresentados neste trabalho foram processados inteiramente por meio de técnicas convencionais de microfabricação e fotolitografia, o que é uma vantagem do ponto de vista da viabilidade tecnológica. Um grande diferencial destes novos transistores está relacionado à utilização de nanomembranas metálicas autoenroladas como eletrodos de dreno (um dos contatos do transistor), promovendo assim a formação de um contato mecânico suave com a camada de semicondutor orgânico. Nesta arquitetura, a camada semicondutora pode atingir espessuras menores que 50 nanômetros. Os dispositivos fabricados mostraram altas densidades de corrente (~0,5 A/cm2) com baixas tensões de operação (≤ 3 V). Com base em nosso estudo teórico, foi possível prever uma melhoria na estrutura do transistor, resultando em projeções de dispositivos com densidades de corrente de até 10 A/cm2. Tais valores – obtidos com baixas tensões de operação em uma plataforma composta por camadas orgânicas ativas – destacam o potencial desses dispositivos para futuramente serem integrados em aplicações eletrônicas flexíveis e portáteis. Além disso, os novos transistores mostraram-se capazes de detectar diferentes níveis de umidade e de luz, graças à plataforma de dispositivo baseada em nanomembranas autoenroladas. Portanto, os transistores desenvolvidos também possuem um grande potencial para o avanço da tecnologia de sensores da próxima geração.

Imagem de microscopia eletrônica de varredura (colorida artificialmente) do transistor orgânico vertical baseado em nanomembrana enrolada (tons de amarelo). A radiação incidente e as moléculas de água (artificialmente colocadas) ilustram as características de sensibilidade múltipla do novo dispositivo eletrônico.
Imagem de microscopia eletrônica de varredura (colorida artificialmente) do transistor orgânico vertical baseado em nanomembrana enrolada (tons de amarelo). A radiação incidente e as moléculas de água (artificialmente colocadas) ilustram as características de sensibilidade múltipla do novo dispositivo eletrônico.

Boletim da SBPMat: – De que maneira os resultados dos artigos poderiam impactar na vida cotidiana das pessoas (impacto social)? Você considera que as tecnologias propostas poderiam substituir as usadas atualmente ou criar novas aplicações? Se sim, quais seriam as vantagens destas novas tecnologias desenvolvidas no LNNano? Seria necessário dar muitos passos ainda para levar os resultados dos artigos ao mercado?

Carlos Cesar Bof Bufon: – O memoristor é considerado um dos quatro componentes eletrônicos fundamentais. Em um computador, é capaz de realizar as funções de processamento e de armazenamento de informação. Neste trabalho, o comportamento de memoristor foi observado em condições de alta umidade relativa (entre 90-70%). Análogo a uma espoja, as moléculas de água presentes no ambiente são absorvidas pelos nanoporos do SURMOF. Em determinado campo elétrico, essas moléculas facilitam a condução dos elétrons dentro do material através da alteração da sua resistência elétrica. A diferença na resistência elétrica pode chegar a 1 milhão de vezes utilizando baixas tensões de operação – menores que 2 V. Em uma aplicação prática, essa diferença pode corresponder a estados binários como 0 e 1. A total fabricação do dispositivo foi realizada com técnicas convencionais de fotolitografia, compatíveis com a produção em escala industrial. O fato de depender de umidade para seu funcionamento não limita sua aplicação comercial, pois isto pode ser facilmente contornado através de processos de encapsulamento, comuns na indústria de dispositivos eletrônicos.

Já a fabricação de transistores orgânicos em arquitetura vertical utilizando nanomembranas enroladas como eletrodos de dreno permite a redução da região de interesse para menos de 50 nanômetros (mais de mil vezes menor que a espessura de um fio de cabelo). Isso implica um avanço significativo na indústria eletrônica, porque a portabilidade de aplicações eletrônicas, como smartphones, computadores e televisores, depende da redução do número e do tamanho de transistores. O mecanismo de operação do dispositivo relatado neste trabalho amplia o entendimento atual sobre transistores orgânicos verticais, mostrando que as densidades de corrente podem ser melhoradas realizando-se manipulações cuidadosas na estrutura espacial do eletrodo metálico intermediário (fonte). Além disso, a preparação de microchips de transistores foi realizada com técnicas de microfabricação compatíveis com a escala industrial. Assim, esses dispositivos podem ser facilmente integrados em aplicações eletrônicas com algumas etapas adicionais, como o encapsulamento de microchips para evitar a degradação dos materiais orgânicos.

Os dois conceitos de dispositivos baseados em nanomembranas ampliam as possibilidades para o uso de materiais híbridos em eletrônica. Por mais que exista uma tendência para a substituição de uma tecnologia por outra, os conceitos desenvolvidos em nossos trabalhos buscam abrir novas fronteiras e possibilidades através o design de estruturas funcionais a partir de seus elementos fundamentais tais como átomos e moléculas.

Todas as tecnologias que desenvolvemos na área de dispositivos no LNNano/CNPEM estão firmemente calcadas tanto no entendimento dos conceitos fundamentais que governam as propriedades dos componentes como na aplicação tecnológica. Esses dois trabalhos foram iniciados fundamentalmente do zero. Em termos do seu nível de maturidade tecnológica (do inglês technology readiness level, TRL), os dispositivos alcançaram a validação funcional dos componentes em ambiente de laboratório (foi totalmente concluída). Dentro da escala TRL, atingimos o quarto nível de um total de 9, sendo este último a comercialização. Vale ainda ressaltar que o próximo nível a ser trabalhado precisa necessariamente envolver a participação do setor produtivo, que é, de fato, quem pode acelerar a chegada deste tipo de pesquisa ao mercado.

Boletim da SBPMat: – Conte-nos brevemente a história dos trabalhos reportados nos dois artigos: como e quando surgiu a ideia, se foi necessário reunir competências muito diversas, a infraestrutura utilizada, curiosidades etc.

Carlos Cesar Bof Bufon: – Os trabalhos são frutos de diferentes histórias, mas foram desenvolvidos no mesmo grupo de pesquisa com a ideia comum de explorar as potencialidades das nanomembranas na área de dispositivos funcionais. Esta temática faz parte do meu projeto Jovem Pesquisador financiado em 2016 pela FAPESP. A ideia da aplicação dos SURMOFs como memoristor, utilizando como contato superior as nanomembranas, foi desenvolvida em conjunto com o pós-doutorando Dr. Luiz Gustavo Simão Albano. O nosso grupo de pesquisa começou a avaliar a viabilidade tecnológica de utilizar os SURMOFs como materiais funcionais em dispositivos há cerca de 3 anos. Desde então, o grupo vem estabelecendo de forma continuada a implementação das rotas de síntese e integração para aplicações na área de componentes eletrônicos.

O trabalho foi realizado inteiramente no LNNano/CNPEM, e conta com uma lista de coautores que contribuíram ativamente para tornar possível a realização deste trabalho: Tatiana P. Vello (crescimento dos SURMOFs), Davi H. S. de Camargo (fabricação de dispositivos e ilustrações), Ricardo M. L. da Silva (fabricação de dispositivos), Dr. Antonio C. M. Padilha (simulações DFT) e Prof. Dr. Adalberto Fazzio (simulações DFT).

O trabalho com o transistor também segue o padrão do memoristor – combinação de materiais funcionais e nanomembranas. Há cerca de 15 anos comecei a me interessar pelas potencialidades do uso de camadas nanoestruturadas como blocos fundamentais em uma eletrônica vertical. Ao tomar conhecimento dos trabalhos do Prof. Ivo Hümmelgen, da UFPR (falecido em 2018), na área de transistores verticais, uma série de vantagens e desafios me chamaram a atenção. A ideia do trabalho surgiu ao antecipar que a melhoria no desempenho do dispositivo poderia ser alcançada com o uso de um eletrodo de dreno baseado em nanomembrana enrolada e um eletrodo intermediário (fonte) padronizado usando fotolitografia. Em maio de 2018, o Dr. Ali Nawaz (ex-aluno do Prof. Ivo!), natural do Paquistão, iniciou a execução do projeto no LNNano/CNPEM. Sendo um projeto de execução complexa, as infraestruturas avançadas para processamento e caracterização de dispositivos do LNNano/CNPEM foram fundamentais. E da mesma forma que o memoristor, a pesquisa dependeu de um conjunto de expertises variadas. Durante o projeto, o Dr. Leandro Merces prestou assistência crítica na investigação dos aspectos teóricos dos dispositivos, enquanto os colaboradores Davi Camargo (especialista em microfabricação) e Denise de Andrade (estagiária de graduação pela Universidade Estadual de Ponta Grossa), forneceram ao trabalho todo o suporte técnico necessário.

Autores principais dos trabalhos. A partir da esquerda: Carlos Cesar Bof Bufon, Luíz Gustavo Simão Albano e Ali Nawaz.
Autores principais dos trabalhos. A partir da esquerda: Carlos Cesar Bof Bufon, Luíz Gustavo Simão Albano e Ali Nawaz.

Da ideia à inovação: Kevlar, a força de uma descoberta científica.


Tecido de poliaramida.
Tecido de poliaramida.

O que têm em comum os coletes à prova de balas que protegem policiais e militares ao redor do mudo, as cordas que seguraram a nave Pathfinder na sua descida à superfície de Marte, e as luvas usadas por operários da indústria metalmecânica?

A resposta é Kevlar®, uma fibra sintética polimérica de alta durabilidade que combina alta resistência e baixo peso (é cinco vezes mais resistente do que o aço por módulo de peso). A fibra pode ser usada como matéria prima de cordas e tecidos flexíveis e confortáveis, ou adicionada a outros materiais para reforçá-los. O Kevlar® gera produtos capazes de resistir às mais diversas agressões, desde estilhaços e facadas até tiros de arma de fogo. Também resistente a condições extremas de temperatura e pressão, a fibra já esteve no deserto, na montanha, na Antártida, no fundo do mar e no espaço.

A história desse material começa, é claro, com uma descoberta científica, realizada em 1965 em um dos laboratórios da empresa DuPont por Stephanie Louise Kwolek, bacharel em química, sem doutorado e única representante do sexo feminino no laboratório. A competência e a paixão de Stephanie encontraram nesse lugar e nesse momento um ambiente propício para se expressarem, e renderam bons resultados, não apenas para a empresa, mas também para a humanidade como um todo.

Dos passeios no bosque aos laboratórios da DuPont

Stephanie Louise Kwolek.
Stephanie Louise Kwolek.

Stephanie Kwolek nasceu em 31 de julho de 1923 nos Estados Unidos, filha de um casal de imigrantes poloneses. Junto aos pais e ao irmão, mais novo, ela viveu sua infância em New Kensington, uma pequena cidade a 30 km de Pittsburg, na Pensilvânia, num entorno de bosques que costumava percorrer junto ao pai enquanto tentavam descobrir animais e identificar espécies vegetais, cujas folhas colavam e classificavam num caderno. Falecido quando a menina tinha apenas 10 anos, o pai foi o principal responsável por desenvolver nela uma forte curiosidade e gosto pela experimentação. Já com a mãe, que até a morte do pai passava muito tempo dentro de casa frente à máquina de costurar (depois começou a trabalhar na indústria para sustentar a família), Stephanie desenvolveu a criatividade e o gosto pela moda. A menina adorava fazer roupas de papel para suas bonecas, também de papel.

Depois de fantasiar com uma carreira como designer de moda, Stephanie Kwolek descobriu que queria ser médica. Entretanto, como o curso de Medicina era muito caro, ela foi estudar Ciências na Carnegie Mellon University, em Pittsburg. Mais precisamente, ela frequentou o Margaret Morrison Carnegie College, que era a faculdade destinada às mulheres dentro dessa universidade. Nos anos universitários, além de ter um ótimo desempenho acadêmico, Stephanie reuniu experiência de laboratório, fazendo trabalhos para a universidade e para empresas durantes suas férias de verão.

Formada em 1946, aos 23 anos, com um “major” em Química e um “minor” em Biologia, Stephanie foi em seguida procurar um emprego na área, pensando em trabalhar por alguns anos até reunir o dinheiro para começar o curso de Medicina. Rapidamente, Stephanie foi contratada pela empresa DuPont – já famosa naquela época pela invenção do nylon, primeira fibra sintética da história, entre outros produtos. Assim, a jovem se mudou para Buffalo, no estado de Nova Iorque, para trabalhar como química no Departamento de Raiom, que mais tarde se transformaria no Laboratório de Pesquisa Pioneira em Fibras Têxteis, onde lidou com síntese de novas poliamidas e poliésteres.

Em 1950, o laboratório foi transferido para o principal “canteiro de invenções” da empresa, a chamada Estação Experimental, localizada em Wilmington, no estado de Delaware, aonde Stephanie se mudou para contribuir com a equipe que tentaria desenvolver novos métodos de produção de polímeros, realizados a baixas temperaturas, para criar fibras com a maior resistência possível.

Paixão pelo laboratório

Nesse momento, Stephanie já tinha trocado o sonho de ser médica pela paixão de ser cientista. Fascinava-a o fato de ter cada dia um novo desafio e aprender todo dia algo novo. Além disso, o ambiente de trabalho naquele laboratório da DuPont era muito positivo para ela.

Para começar, o emprego era estável e havia uma certa liberdade para escolher os temas de pesquisa, dentro de uma lista que o diretor elaborava com base nos objetivos da empresa. (Stephanie sempre gostava de participar de dois projetos de forma simultânea, de preferência um mais fundamental e outro mais aplicado). Para desenvolver suas pesquisas, Stephanie podia trabalhar de forma independente, seguindo seus próprios planos, e sem a pressão de gerar resultados econômicos imediatos. Precisava, apenas, ter bom senso para saber quando parar determinado projeto que não daria frutos econômicos no médio prazo. Essa possibilidade de pesquisa independente e não orientada era importante não apenas para satisfazer a natureza criativa e curiosa da pesquisadora, mas também porque ela estava trabalhando em linhas de pesquisa bastante novas, ainda carentes de pesquisa fundamental, a qual precisava ser feita dentro dos laboratórios da empresa.

Além disso, havia ótimos equipamentos e muitas oportunidades para troca de ideias com os colegas. Finalmente, Stephanie podia publicar seus resultados em artigos ou livros, depois de os textos passarem pela revisão de profissionais de vários setores da empresa, que verificavam se a publicação daqueles dados poderia prejudicar os negócios. Para Stephanie, a escrita de artigos era um momento importante de seu trabalho, no qual as ideias ficavam mais organizadas e os resultados eram submetidos a exames minuciosos.

quote 2Na visão dela, o conjunto de boas condições de trabalho gerava um meio propício para descobertas científicas capazes de gerar inovações radicais (novos materiais ou moléculas e novos processos de síntese) capazes de posicionar a empresa na vanguarda do mercado. Tal como aconteceu com o Kevlar®.

A descoberta que gerou o Kevlar®

Na década de 1960, o Laboratório de Pesquisa Pioneira em Fibras Têxteis se envolveu na busca por uma fibra que fosse muito resistente, porém também muito leve. Um dos objetivos da DuPont era oferecer ao mercado um material que substituísse o aço como aditivo da borracha na fabricação de pneus, de modo a tornar os pneus mais leves e assim diminuir o uso de combustível, já que se esperava um período de escassez de petróleo nos anos seguintes.

Depois de experimentar com dezenas de polímeros diferentes, o laboratório decidiu começar a trabalhar com o grupo das poliaramidas, ou poliamidas aromáticas, as quais eram promissoras quanto às propriedades, mas também eram famosas entre os pesquisadores pela dificuldade de se lidar com elas no laboratório. Principalmente, as poliaramidas eram difíceis de se dissolver, devido à rigidez de suas moléculas em forma de bastão, diferente da flexibilidade de muitas outras moléculas de polímeros.

Persistente, além de competente, Stephanie Kwolek foi escalada para participar do desafio. Ou, melhor, dos desafios, no plural, que surgiam diariamente em cada uma das etapas envolvidas: a escolha e síntese dos compostos que reagiriam para formar o polímero (os quais, na época, não existiam prontos para venda), o método de polimerização e, não menos importante, a dissolução do polímero obtido. De fato, para formar a fibra polimérica desejada pela DuPont, era necessário fiar o polímero. Para isso, o laboratório dispunha de um equipamento muito simples, chamado spinneret, no qual uma solução polimérica é forçada a passar através de pequenos orifícios. Na etapa posterior, tira-se o solvente e se obtém as fibras.

Nessa etapa do desenvolvimento encontrava-se Stephanie, fazendo testes com diferentes compostos para dissolver as difíceis poliaramidas, quando olhou para sua recém-preparada solução polimérica e notou, a olho nu, que ela era essencialmente diferente de todas as outras que já tinha visto. A nova solução era opaca e fluída, e não transparente e viscosa como se esperava. Além disso, quando mexida, ficava opalescente (com reflexos nas cores do arco-íris).

Em vez de jogá-la no ralo da pia, ela se entusiasmou e a levou até o spinneret para fazer o teste da fiação. Achando que o aspecto leitoso se devia à presença de partículas em suspensão que poderiam entupir os buracos do spinneret, o técnico do equipamento negou-se a fazer o teste. A fiação foi feita alguns dias mais tarde, depois de Stephanie provar cientificamente que não havia partículas na solução. E o resultado foi maravilhoso. As fibras de poliaramida obtidas com a receita desenvolvida por Stephanie eram muito mais resistentes do que o nylon, e também mais resistentes do que o aço, porém muito mais leves. Assim que confirmou os resultados da caracterização do novo material, a cientista apresentou sua descoberta a seus superiores, que aderiram a seu entusiasmo.

Mas qual é a explicação para a super resistência das fibras de poliaramida? É a seguinte. Stephanie Kwolek conseguiu domar uma poliaramida e com ela preparar uma solução polimérica de macromoléculas rígidas. Durante o processo de fiação, essas moléculas permaneceram totalmente esticadas e se alinharam de forma ordenada. O resultado foi uma fibra com uma estrutura muito organizada, da qual surgem as propriedades excepcionais.

quote 1A solução que ela tinha colocado no spinneret, descobriria mais tarde a cientista, podia ser classificada como uma solução cristalina líquida. A partir dessa descoberta, várias novas fibras de alto desempenho foram criadas com base em soluções cristalinas líquidas, principalmente o Kevlar®.

Desenvolvimento do produto e do mercado

O desenvolvimento do produto Kevlar®, iniciado imediatamente depois da descoberta de Stephanie em 1965, levou vários anos dentro da DuPont, e envolveu uma equipe interdisciplinar sem a participação direta de Stephanie, que permaneceu no laboratório em busca de novas descobertas. O processo incluiu o desenvolvimento da fórmula química final e ajustes no equipamento de fiação. A adaptação à escala industrial levou em conta questões de ordem econômica, prática e ecológica. Além disso, a partir de 1972, um plano de marketing para o Kevlar® foi desenhado e colocado em prática, baseado em parcerias com potenciais clientes para customizar o produto conforme a aplicação desejada, gerando toda uma família de fibras.

Dessa maneira, foi em 1982 que o produto foi de fato comercializado, dezessete anos e centenas de milhões de dólares depois da descoberta científica inicial. A partir de então, a família Kevlar® tem conquistado dezenas de mercados por meio de centenas de produtos, como botas de bombeiros, revestimentos de carros blindados, raquetes e componentes de barcos, aviões e automóveis, por citar apenas alguns exemplos além dos mencionados no início desta matéria

Quanto à Stephanie Kwolek, ela continuou trabalhando na DuPont até sua aposentadoria, em 1986. Ganhou vários prêmios e distinções pelo seu trabalho com as soluções cristalinas líquidas. Virou um ícone feminino da descoberta científica e “a cara” do Kevlar®. Dedicou-se a incentivar meninas a trabalharem em pesquisa, além de prestar assessoria à DuPont depois de sair da empresa. Faleceu aos 90 anos de idade, em junho de 2014, em Wilmington.


Algumas referências:

  • Stephanie L. Kwolek, interview by Raymond C. Ferguson in Sharpley, Delaware, 4 May 1986 (Philadelphia: Chemical Heritage Foundation, Oral History Transcript # 0028). Disponível aqui.
  • Stephanie L. Kwolek, interview by Bernadette Bensaude-Vincent at Wilmington Delaware, 21 March 1998 (Philadelphia: Chemical Heritage Foundation, Oral History Transcript #0168).
  • Women in Chemistry: Stephanie Kwolek. Canal no YouTube do Science History Institute. Disponível aqui.
  • The Kevlar Story – an Advanced Materials Case Study. David Tanner, James A. Fitzgerald, and Brian R. Phillips. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. Adv. Mater. 28 (1989) No. 5.
  • Kevlar Technical Guide. Disponível aqui.

Sócio da SBPMat recebe prêmio de sociedade dos Estados Unidos.


Prof. Victor C. Pandolfelli
Prof. Victor C. Pandolfelli

O professor Victor Carlos Pandolfelli (DEMa-UFSCar), sócio da SBPMat, recebe prêmio da TMS (a sociedade de minerais, metais e materiais dos Estados Unidos) enquanto coautor do trabalho “Improving the reliability of fluidized bed calciners by suitable refractory lining selection”, apresentado em 2019, no encontro anual dessa sociedade. O prêmio, cujo nome é “Light Metals Subject Award – Alumina/Bauxite” é dedicado a pesquisas que evidenciam a aplicação da ciência na solução de problemas práticos. A cerimônia de entrega do prêmio ocorre no dia 24 de fevereiro de 2020, durante o 149th TMS Annual Meeting, que será realizado em San Diego, Califórnia (EUA).

O trabalho premiado, coordenado por Pandolfelli, foi realizado dentro de um projeto conjunto entre a empresa 4 Cast, especializada em materiais cerâmicos para aplicações em alta temperatura, e a UFSCar. Também recebem o prêmio enquanto coautores do trabalho Mariana A.L. Braulio (4Cast), J. R. Cunha (Alcoa Alumar – Brasil) e D. Whiteman (Alcoa- Austrália).

Seleção de alunos para o mestrado no Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais da UFTM (Uberaba-MG).


Processo de seleção de candidatos ao Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais (inicialmente denominado Interdisciplinar em Biociências Aplicadas).

Áreas de concentração:

I – Produtos naturais e sintéticos bioativos,

II – Materiais metálicos e

III – Materiais não-metálicos.

Inscrições: 2 a 15 de março de 2020.

Edital: http://www.uftm.edu.br/pos-graduacao/stricto-sensu/piba/piba-em-andamento