Interviews with plenary speakers of the XV Brazil-MRS Meeting: Ifor Samuel (University of S. Andrews, UK).

ifor samuelOrganic semiconductors are materials that combine useful properties of plastics (easy shaping, flexibility, low weight, low-cost processing) with the possibility of conducting electricity and emitting light. At the University of St Andrews, which lies since 1413 in a beautiful seaside location in Scotland (UK), Prof. Ifor Samuel converts his fascination for organic semiconductors into new materials, devices and applications.

Ifor Samuel received his MA and PhD diplomas from the University of Cambridge (England, UK), after working on optical spectroscopy of organic semiconductors. After his PhD, Samuel moved to Paris for two years to perform postdoctoral work at CNET-France Telecom, investigating the non-linear optical properties of organic materials. Back to England, he carried out research at Cambridge for a year, as research fellow at Christ’s College.  After that, he set his own research group on light-emitting polymers at the University of Durham where he also held a Royal Society University Research Fellowship. In 2000 he joined the University of St Andrews, where he founded, in 2001, the Organic Semiconductor Centre, dedicated to interdisciplinary research on understanding and improving organic semiconductors and exploring their applications in the semiconductor, electronics and optoelectronics industries. In 2004 he founded the company Ambicare Health Ltd that produces wearable light sources for healthcare applications.

Ifor Samuel holds an H-index of 58. He has published more than 400 journal papers. His publications have more than 12,000 citations. He is a Fellow of the Royal Society of Edinburgh, the Institute of Physics, the International Society for Optics and Photonics (SPIE) and the Royal Society of Chemistry. Among other prizes, he won the Chemical Dynamics Award for 2016 of the Royal Society of Chemistry for his contributions to understanding light emission and fundamental photophysical processes in organic semiconductors.

At the University of St Andrews, Ifor Samuel is Professor of Physics, Director of the Organic Semiconductor Centre and head of the Organic Semiconductor Optoelectronics group. He is a member of the editorial board of the Journal of Photonics for Energy, and Editor-in-Chief of Synthetic Metals, a journal of electronic polymers and electronic molecular metals.

Here follows a short interview with Professor Ifor Samuel, who will be in Campinas (Brazil) at the end of September to talk about Organic Semiconductor Optoelectronics in a plenary lecture of the XV Brazil-MRS Meeting.

SBPMat newsletter: – In your opinion, what are your most significant scientific contributions to the organic semiconductors field?  Explain them very briefly and, if possible, share references of resulting publications.

Fluorescence of some organic semiconductors.
Fluorescence of some organic semiconductors.

Ifor Samuel: – There have been two main themes to my research. One is understanding organic semiconductors with the aim of using that understanding to improve them.  In this direction, I have studied the light emission process in conjugated polymers which is very important for organic light-emitting diodes (OLEDs) [1,2], developed as a new class of OLED material (with P.L. Burn) [3], and measured exciton diffusion which is very important in polymer solar cells [4].

The other major theme has been pushing the boundaries of devices and applications.  Here, instead of developing new materials, I have been exploring what new things can be done with existing materials.  For example, whilst nearly everybody was working on OLEDs for displays, I had a very interesting discussion with James Ferguson, head of dermatology at Ninewells Hospital in Dundee, leading to the development of wearable light sources for treatment of non-melanoma skin cancer [5].  More recently my team developed a wearable organic optoelectronic sensor for muscle contraction [6].  We have also been working with the Belgian Royal Military Academy on using conjugated polymer fluorescence and lasing for explosive detection for humanitarian demining.  Recently we demonstrated (as part of a large project with collaborators in Edinburgh, Strathclyde and Oxford) the use of organic semiconductors for visible light communication, achieving record data rates for white visible light communication [7].

  1. Measurement of Absolute Photoluminescence Quantum Efficiencies in Conjugated Polymers. N.C. Greenham, I.D.W. Samuel, G.R. Hayes, R.T. Phillips, Y.A.R.R. Kessener, S.C. Moratti, and A.B. Holmes. Chem. Phys. Lett241, 89 (1995).
  1. Fluorescent receiver for visible light communications.
    Fluorescent receiver for visible light communications.

    Efficient interchain photoluminescence in a high-electron-affinity conjugated polymer. I.D.W. Samuel, G. Rumbles and C.J. Collison. Physical Review B. 52, 11573 (1995).

  1. A green phosphorescent dendrimer for light-emitting diodes. S.C. Lo, N.A.H. Male, J.P.J. Markham, S.W. Magennis, P.L. Burn, O.V. Salata and I.D.W. Samuel. Adv. Mater. 14, 975 (2002).
  1. Determining the optimum morphology in high-performance polymer-fullerene organic photovoltaic cells. G.J. Hedley, A.J. Ward, A. Alekseev, C.T. Howells, E.R. Martins, L.A. Serrano, G. Cooke, A. Ruseckas and I.D.W. Samuel. Nature Comm. 4, 2867 (2013).
  1. An open pilot study of ambulatory photodynamic therapy using a wearable low-irradiance organic light-emitting diode light source in the treatment of nonmelanoma skin cancer. S.K. Attili, A. Lesar, A. McNeill, M. Camacho-Lopez, H. Moseley, S. Ibbotson, I.D.W. Samuel and J. Ferguson. Brit. J. Derm161, 170 (2009).
  1. Conjugated polymer laser.
    Conjugated polymer laser.

    Wearable organic optoelectronic sensors for medicine. A.K. Bansal, S.B. Hou, O. Kulyk, E.M. Bowman and I.D.W. Samuel. Adv. Mater. 27, 7638 (2015).

  1. Visible light communication using a blue GaN µLED and fluorescent polymer color converter. Chun, P.P. Manousiadis, S. Rajbhandari, D.A. Vithanage, G. Faulkner, D. Tsonev, J.J.D. McKendry, S. Videv, E.Y. Xie, E.D. Gu, M.D. Dawson, H. Haas, G.A. Turnbull, I.D.W. Samuel and D.C. O’Brien. IEEE Photonics Technology Letters 26, 2035 (2014).

SBPMat newsletter: – You have authored many patents. Are there products in the market based on our inventions?

Ifor Samuel: – The majority of my patents are licensed to companies that are developing them.  There are several patents relating to light-emitting dendrimers as highly efficient solution-processed OLED materials.  These were initially licensed to Opsys Ltd in Oxford, who were later acquired by Cambridge Display Technology, who in turn are now wholly owned by Sumitomo Chemical and incorporate aspects of the technology in their products.  For the skin cancer treatment, the patents were licensed to the spin-out company Ambicare Health Ltd.  Ambicare have brought two related products to market – one is a wearable red light source for skin cancer treatment, and the other is a wearable blue light source for acne treatment.

SBPMat newsletter: – The properties of organic semiconductors are different from those of inorganic semiconductors, leading to creation of novel devices. Could you give some examples of existing and not-yet invented devices based on organic semiconductors?

Ifor Samuel: – The advantages of organic semiconductors come from how they combine novel semiconducting optoelectronic properties with simple fabrication and the scope to tune properties by changing their structure.  An existing organic semiconductor device is an OLED mobile phone display or television.  They give very vivid images, together with outstanding contrast and viewing angle.  However, in contrast to inorganic semiconductors which are rigid and brittle, organic semiconductors can be used to make flexible devices – such as light-emitting bandages for medicine.  The flexibility has not yet been fully exploited, but also simplifies manufacture which could be by simple roll to roll processes.  This would be an excellent way to make solar cells in Brazil.  The laser explosive sensors are completely different from inorganic lasers because the explosive vapour binds to the gain medium and modifies its light emission.

SBPMat newsletter: – If you desire, leave an invitation for our readers to go to your plenary lecture at the XV Brazil-MRS Meeting.

Ifor Samuel: – I have really enjoyed my previous visits to the Brazil MRS meeting and look forward to visiting Campinas.  Do come to my lecture to hear about the remarkable world of organic semiconductors and their applications.

Link to the abstract of Ifor Samuel´s plenary lecture at the XV Brazil-MRS Meeting: http://sbpmat.org.br/15encontro/speakers/abstracts/6.pdf

New journal: npj 2D Materials and Applications.

Aiming to create a top-tier interdisciplinary platform for scientists to share and promote 2D materials research and applications, npj 2D Materials and Applications is a new online-only, open access journal.

2D Materials and Applications is part of the Nature Partner Journals (npj) series, launched by Springer Nature as part of the Nature Research portfolio of journals, and published in partnership with the Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa (FCT Nova) with the support of the European Materials Research Society (E-MRS).

npj 2D Materials and Applications will publish original papers, review articles and short communications to reflect the latest breakthrough and developments taking place in all aspects of 2D materials, including allotropes (different structures of the same element) and compounds, ultralight composite materials, their properties (including mechanical properties), and their isolation, synthesis and manufacturing.

The journal will also publish research relating to the use of 2D materials in applications such as photovoltaics, optoelectronics and photonics, semiconductors, sensors, electrodes, water purification/filtration/distillation, and energy storage.

Led by Editor-in-Chief Professor Andras Kis, the journal is now open for submissions.

Visit the journal website to find out more: http://www.nature.com/npj2dmaterials/

See flyer here.

Boletim da SBPMat – edição 46.

 

Saudações %primeiro_nome%!

Edição nº 46 – 30 de junho de 2016 

XV Encontro da SBPMat/ XV Brazil-MRS Meeting - Campinas (SP) 25-29/09/2016 

Cerca de 2.000 resumos foram recebidos pelo XV Encontro da SBPMat.

Inscrições: Estão abertas as inscrições para participar do evento. Valores com desconto até 31 de agosto. Aqui.

Programação: Dois tutoriais serão oferecidos no dia 25 de setembro à tarde aos inscritos no evento, sem custo adicional. Um deles é sobre simulações computacionais de sistemas de átomos usando Reactive Force Fields (teoria e prática). O segundo, organizado pelo prof. Valtencir Zucolotto, abordará capacidades necessárias para fazer ciência de alto impacto, inclusive escrita científica. Reserve sua vaga no momento da inscrição.

Autores: As notificações de aceitação de trabalhos serão enviadas aos autores até 10 de julho. 

Prêmios: Interessados em concorrer ao prêmio do evento para estudantes, o Bernhard Gross Award, que distinguirá até um oral e um pôster de cada simpósio, devem submeter um resumo estendido até 22 de agosto. Saiba mais nas instruções para autores.

Publicação de contribuições apresentadas: Os trabalhos apresentados no XV Encontro da SBPMat poderão ser submetidos por seus autores a avaliação por pares para publicação em periódicos científicos do IOP. Saiba mais. 

Auxílio à participação no evento: doutores de São Paulo podem participar da solicitação de auxílio coletivo à FAPESP. Inscrição até 03 de julho. Aqui.

Expositores: Mais de 30 empresas já garantiram sua participação como expositoras do evento. Outras empresas interessadas em participar do encontro com estandes e outras formas de divulgação devem entrar em contato com Alexandre, no e-mail comercial@sbpmat.org.br.

Plenárias: Veja os resumos das palestras plenárias e palestra memorial do nosso evento e os CVs dos cientistas que vão proferi-las. Aqui.

Hospedagem e passagens: Lista da agência de turismo Follow Up com hotéis, albergues, pousadas e formulário para reserva de vôos. Aqui.

Pacotes turísticos: O site da Follow Up também sugere opções de pacotes turísticos para antes e depois do evento. Aqui.

Local do evento: Veja vídeo sobre a cidade de Campinas e folder sobre o centro de convenções Expo D. Pedro. 

Organizadores: Coordenam esta edição do evento as professoras da Unicamp Ana Flávia Nogueira (Instituto de Química) e Mônica Alonso Cotta (Instituto de Física “Gleb Wataghin”). Saiba quem são os membros da comissão local e veja fotos dos organizadores, aqui.


Artigo em destaque 

Um trabalho de nanomedicina realizado na UFG aponta que nanopartículas magnéticas menores de 10 nm e compostas por mais de um material são nanoaquecedores ótimos para uso no tratamento do câncer por hipertermia. Para chegar nessas conclusões, os dois autores do estudo se basearam em diversas evidências, entre elas, estudos in vivo e resultados obtidos por meio de um método teórico inovador que eles mesmos desenvolveram. O trabalho foi reportado num artigo publicado na Nanoscale. Veja nossa matéria de divulgação.

Gente da nossa comunidade

Entrevistamos o professor Sidney Ribeiro (UNESP), empossado membro titular da Academia Brasileira de Ciências em maio. Ribeiro tem uma atuação forte não apenas na pesquisa científica, onde é autor de estudos de impacto sobre materiais contendo íons terras raras com aplicações em fotônica e biomedicina, mas também na formação de pesquisadores (mais de cem trabalhos orientados) e na transformação de pesquisa em produtos. Na mensagem aos cientistas mais jovens, falou sobre o gosto pela ciência, o qual é natural nas crianças, deve ser preservado pelo sistema educacional e transforma o trabalho do pesquisador em hobby. Veja nossa entrevista com o pesquisador. 

O professor Fernando Lázaro Freire Junior, ex-presidente da SBPMat, tomou posse da função de diretor do Departamento de Física da PUC-Rio. Saiba mais.
Entrevistas com palestrantes do XV Encontro da SBPMat
Plantas e animais constituem uma importante fonte de conhecimento e inspiração para o professor Lei Jiang e seu grupo. Em seus laboratórios do Instituto Técnico de Física e Química, em Pequim (China), eles desenvolvem materiais inteligentes, como por exemplo interfaces que passam de superhidrofilia à superhidrofobia. As descobertas do professor Lei Jiang, além de gerarem publicações que receberam dezenas de milhares de citações, originaram produtos que já são amplamente usados. Saiba mais sobre este cientista chinês,  seu modo de fazer ciência, suas descobertas e seu conceito científico e filosófico de materiais complementares cooperativos binários. Aqui.
Especial: inventores do AFM laureados com o Kavli Prize
Gerd Binnig (IBM Zurich Research Laboratory, Suíça), Christoph Gerber (University of Basel, Suíça) e Calvin Quate (Stanford University, EUA) foram eleitos para receber o Kavli Prize 2016 de nanociência em reconhecimento à criação do microscópio de força atômica. O AFM (de atomic force microscopy) fez e ainda faz avançar a nanociência e a nanotecnologia pelas possibilidades que oferece de estudar e modificar superfícies com resolução/precisão atômica. Saiba mais.
Dicas de leitura
  • Primeiro ímã estável de apenas 1 átomo abre possibilidades de armazenar e processar informação em escala atômica (divulgação de paper da Science). Aqui.
  • Biomineralização: Cientistas elucidam origem da dureza de biominerais como a calcita, ligada à incorporação de impurezas (divulgação de paper da Nature Materials). Aqui. 
  • A Thomson Reuters disponibilizou seu relatório anual de fatores de impacto de periódicos científicos. Veja alguns destaques de revistas de Materiais selecionados pelos sites Materials Today (Elsevier) e Materials Views (Wiley).
Próximos eventos da área
  • Photonic Colloidal Nanostructures: Synthesis, Properties, and Applications (PCNSPA Conference 2016). São Petersburgo (Rússia). 27 de junho a 1 de julho de 2016.  Site.
  • 1st International Symposium on Advanced Photonic Materials. São Petersburgo (Rússia). 27 de junho a 1º de julho de 2016. Site.
  • XXV International Conference on Raman Spectroscopy (ICORS2016). Fortaleza, CE (Brasil). 14 a 19 de agosto de 2016. Site.
  • 26ª edição da Reunião Anual dos Usuários (RAU) do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS). Campinas, SP (Brasil). 24 a 25 de agosto de 2016. Site.
  • XV Encontro da SBPMat. Campinas, SP (Brasil). 25 a 29 de setembro de 2016. Site.
  • Aerospace Technology 2016. Estocolomo (Suécia). 11 a 12 de outubro de 2016. Site.
      
Você pode divulgar novidades, oportunidades, eventos ou dicas de leitura da área de Materiais, e sugerir papers, pessoas e temas para as seções do boletim. Escreva para comunicacao@sbpmat.org.br.
Descadastre-se caso não queira receber mais e-mails.

 

Gente da nossa comunidade: entrevista com o pesquisador Sidney Ribeiro.

Sidney José Lima Ribeiro nasceu em São Paulo quando findava o ano de 1959. No ensino médio, fez um curso técnico de Química na cidade de Santos. Depois mudou-se para a também paulista Araraquara onde se formou como bacharel (1982), mestre (1987) e doutor (1992) em Química na Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho (UNESP). Começou sua carreira docente no Instituto de Química da UNESP em 1986. De 2001 a 2003, foi chefe do departamento de Química Geral e Inorgânica. Em 2008, tornou-se professor titular. Fez pós-doutorado na França, na École Centrale Paris (1994) e no Centre National d’ Etudes des Telecomunications, CNET (1995).

O professor Sidney Ribeiro é membro do conselho editorial do Journal of Sol-Gel Science and Technology (Springer) e do Journal of Non-Crystalline Solids (Elsevier) e editor do periódico Eclética Química (Instituto de Química da UNESP).

É autor de mais de 300 artigos publicados em periódicos internacionais com revisão por pares, 7 livros ou capítulos de livros e 19 pedidos de patentes. Sua produção científica conta com cerca de 5.000 citações. Orientou ou supervisou uma centena de trabalhos de pesquisa, entre teses de doutorado, dissertações de mestrado e projetos de iniciação científica e pós-doutorado.

Foi pesquisador visitante no National Institute for Research in Inorganic Materials (Japão) e professor visitante na Universidade de Trento (Itália), nas Universidades de Angers e Toulouse (França), na Universidade de Aveiro (Portugal) e na Universidade Federal de Juiz de Fora (Brasil).

É membro da Academia de Ciências do Estado de São Paulo desde 2012 e membro titular da Academia Brasileira de Ciências (ABC) desde 2015.

Segue uma breve entrevista com o pesquisador.

Boletim da SBPMat: – Conte-nos o que o levou a se tornar um cientista e a trabalhar na área de Materiais.

Sidney Ribeiro: – Sou Químico. Fiz o curso técnico de Química no Colégio do Carmo em Santos. Depois, já gostando muito de Química vim fazer o curso de Bacharelado aqui mesmo em Araraquara. Me formei em 1982. Fiz Mestrado em Espectroscopia de Lantanídeos aqui na UNESP sob a orientação da Profa. Ana Maria G. Massabni e o doutorado num programa “sanduiche nacional” com parte do trabalho sendo feito aqui em Araraquara e parte na Universidade Federal de Pernambuco sob orientação do Prof. Gilberto Sá. No meu doutorado iniciei o trabalho na interface Química-Física-Ciência de Materiais onde atuamos até hoje. Em 94-95 fiz pós-doutoramento na École Centrale Paris e CNET France Telecom.

Boletim da SBPMat: – Quais são, na sua própria avaliação, as suas principais contribuições à área de Materiais, considerando todos os aspectos da atividade científica?

Sidney Ribeiro: – Temos trabalhado com materiais contendo íons terras raras com aplicações em fotônica e biomedicina. Temos dois trabalhos de revisão muito bem citados que podem servir de exemplo para aqueles interessados em conhecer melhor nosso trabalho:

1-Carlos, LD et al, Lanthanide-Containing light-emitting organic-inorganic hybrids: a bet on the future, Advanced Materials (2009) 21(5) 509-534.

2-Correia SFH et al, Luminescent solar concentrators: challenges for lanthanide-based organic-inorganic hybrid materials, J. of Materials Chemistry A (2014) 2 (16) 5580-5596.

Nosso programa de pós-graduação é nível 7 na Capes e nossos cursos de graduação estão entre os melhores da América Latina. Esse trabalho de ciência básica tem resultado na formação de mão de obra qualificada (27 mestrados, 20 doutorados e 23 supervisões de pós-doc além de dezenas de alunos de IC), no depósito de pedidos de 19 patentes e em spin-offs ou mesmo cooperações com uma dezena de pequenas empresas que produzem hoje produtos desenvolvidos em nossos laboratórios. O trinômio pesquisa-educação-extensão é muito bem explorado no IQ-UNESP.

Boletim da SBPMat: – Deixe uma mensagem para os leitores que estão iniciando suas carreiras científicas.

Sidney Ribeiro: – Todos nós nascemos gostando de Ciência. Quem, quando criança, num momento de inspiração cientifica, não misturou o perfume da mãe com inseticida e um pouco de azeite de oliva para “ver o que dava”? Esse gosto pela Ciência tem que ser preservado no nosso sistema educacional. E para aqueles que estão iniciando, eu diria somente para ir em frente. O país está precisando. Alguém disse que quando você faz o que gosta você nunca vai “trabalhar”. O trabalho passa a ser o seu hobby e isso é muito legal.

Interviews with plenary speakers of the XV Brazil-MRS Meeting: Lei Jiang (Chinese Academy of Science, China).

By studying spider webs, fish scales, lotus leaves and cactus, the Chinese scientist Lei Jiang (Technical Institute of Physics and Chemistry – Chinese Academy of Science) and his group have developed artificial systems that can be extremely useful for human being. For example, surfaces that exhibit superphobic or superphilic properties concerning water, oil and air. Professor Jiang´s surfaces and interfaces can also be intelligent and switch from superhydrophilicity to superhydrophobicity.

Prof. Jiang will come to Brazil at the end of September to present all these discoveries, and also the concept of “binary cooperative complementary nanomaterials” (BCCNMs), in a plenary lecture of the XV Brazil-MRS Meeting.

Lei Jiang obtained a B.S. in solid-state physics in 1987 and a M.S. in physical chemistry in 1990 from Jilin University of China. Then, he embraced doctoral studies in the same university. After a period in the University of Tokyo (Japan), he obtained his Ph.D. diploma in physical chemistry from Jilin University of China. From 1994 to 1996, he was postdoctoral fellow in the Akira Fujishima‘s group at Tokyo University of Science. Then, he remained in Japan as a researcher of Kanagawa Academy of Sciences and Technology. In 1999, he joined, as a Professor, the Institute of Chemistry at CAS. From 2004 to 2006, he also served as Chief Scientist of the National Center for Nanoscience and Technology of China.

Prof. Jiang (H index=92) is author of two books, 8 review papers and book chapters, and over 500 papers including articles in Nature, Nature Nanotechnology, Nature Materials, among many other high-impact journals. He holds dozens of granted patents and patent applications. His publications have been cited more than 38,000 times.

Lei Jiang is academician of CAS since 2009, foreign member of the US National Academy of Engineering since 2016, fellow of the Royal Society of Chemistry since 2010, and fellow of The World Academy of Sciences (TWAS) since 2012. Jiang acts in the boards of scientific journals Small, Advanced Functional Materials, Advanced Materials Interfaces, NPG Asia Materials, Journal of Inorganic Biochemistry and Materials Research Innovations. He has received many awards and honors granted by Chinese entities. His contributions have also been recognized with the TWAS Chemistry Award in 2011 and the MRS Mid-Career Researcher Award in 2014.

Here follows an interview with Professor Jiang.

SBPMat newsletter: – Explain in a few words your approach to learning from nature.

Lei Jiang: – We learn from nature mainly focusing on biological interfaces with superwettability, and then we investigated the correlation between the multiscale structures and superwettability. After that we design target molecules to prepare bioinspired functional materials with promising applications, such as self-cleaning coatings, water/oil separation, water collection, and energy conversion. Finally, by combining two complementary properties and achieving reversible switching between them, we were able to develop bioinspired smart interfacial materials with superwettability.

SBPMat newsletter: – Do you and your group perform nature observation by yourselves?

Lei Jiang: – Yes, we perform nature observation by ourselves.

SBPMat newsletter: – Do you search for specific plants or animals having in mind specific applications?

Lei Jiang: – Yes, we mainly focus on specific plants or animals with superwettability.

SBPMat newsletter: – Do you work in collaboration with biologists and materials engineers from other groups to understand nature and produce the artificial materials systems?

Lei Jiang: – Yes, we always work in collaboration with other groups, who are focused on materials, mechanics, biology etc., to understand nature and produce the artificial materials systems.

SBPMat newsletter: – Are there products in the market, or almost there, based on your discoveries? How were they created (through patent licensing, spinoff companies, joint development)?

Lei Jiang: – We have transferred several research findings in the laboratory to practical products in the market. Until now, we have cofounded 3 technology companies.  As one of the very first commercially available bioinspired material produced in large scale, our superhydrophilic coatings have been applied to landmark buildings such as the China National Grand Theatre, and the Beijing International Airport. Our oil/water separation system has also been applied to more than 630 ships travelling around the world. Based on the materials with special wettability, a bioinspired green printing technology is also currently being used to print newspapers by many publishers.

SBPMat newsletter: – To those readers who may be very curious about your concept of “binary cooperative complementary nanomaterials”, please say a couple of words about it. Is there a philosophical idea behind that concept?

Lei Jiang: – Binary cooperative complementary materials, consisting of two components with entirely opposite physiochemical properties at the nanoscale, are presented as a novel principle for the design and construct of functional materials. By summarizing recent achievement in materials science, it can be found that the cooperative interaction distance between the pair of complementary properties must be comparable with the scale of related physical or chemical parameter. When the binary components are in the cooperative distance, the cooperation between these building blocks becomes dominant and endows the macroscopic materials with unique properties and advanced functionalities that cannot be achieved by either of building blocks. The law of unity and interpenetration of opposites was proposed in “Dialectics of Nature,” an unfinished 1883 work by Friedrich Engels. He stated “Everywhere we look in nature, we see the dynamic co-existence of opposing tendencies. This creative tension is what gives life and motion.” Dialectic was derived from the works of philosophers G. W. F. Hegel (1831) and Heraclitus (500 BC), who thought that everything was constantly changing and that all things consisted of two opposite elements that could change into each other. Ancient Chinese philosophers also utilized “Yin” and “Yang” as two basic polarities of the universe to interpret the binary cooperative complementary phenomenon in nature and the universe. However, Engels simply thought the idea of “Yin” and “Yang” was just an embryo of dialectics in ancient China. However, Chinese philosophers had already studied the evolution process and unity of two opposite elements quantitatively. For example, “I Ching” (1000–750 BC), an ancient Chinese book of changes, stated that 64 Yin-Yang combinations known as “64-gua” are possible with hexagrams (patterns of 6 broken and unbroken lines).

Please find the details about “binary cooperative complementary materials” in ” Science China Materials, 2016, 59, 239–246, http://link.springer.com/article/10.1007/s40843-016-5051-6 ”

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Link to the abstract of the XV Brazil-MRS Meeting plenary talk “Smart Interfacial Materials from Super-Wettability to Binary Cooperative Complementary Systems”: http://sbpmat.org.br/15encontro/speakers/abstracts/5.pdf

Prêmio Kavli 2016 de nanociência para os inventores do microscópio de força atômica.

Gerd Binnig © Definiens AG

Na edição 2016, o Kavli Prize–Nanoscience foi concedido a três cientistas que criaram o microscópio de força atômica: Gerd Binnig (IBM Zurich Research Laboratory, Suíça), Christoph Gerber (University of Basel, Suíça) e Calvin Quate (Stanford University, EUA). O prêmio Kavli é outorgado desde 2008 nas áreas de Astrofísica, Nanociência e Neurocências pela Fundação Kavli, a Academia Norueguesa de Ciências e Letras e o Ministério Norueguês de Eduação e Pesquisa.

O microscópio de força atômica (AFM na sigla em inglês), criado na metade da década de 1980, foi o primeiro instrumento que possibilitou tornar visíveis ao olho humano os detalhes de materiais de todos os tipos com resolução de menos de um nanometro (da ordem dos angstroms).  Mais recentemente, o instrumento também tem sido utilizado para manipular superfícies com precisão atômica, ao retirar, colocar, trocar ou empurrar átomos, um por um, com a ponta do microscópio.

Christoph Gerber © Swiss Nanoscience Institute (SNI)

De acordo com o material de divulgação do site do Kavli Prize, a história do microscópio de força atômica se remonta ao ano 1981, quando o físico alemão Gerd Binnig, junto a Heinrich Rohrer e outros colaboradores criaram, nos laboratórios da IBM em Zürich (Suíça), o microscópio de varredura por tunelamento (STM em inglês), o primeiro instrumento que conseguiu mostrar como é a matéria na escala nanométrica, com resolução de poucos nanometros. O STM, contudo, tinha uma séria limitação: só podia ser usado com amostras de materiais condutores. Binnig ficou pensando em modificações desse microscópio que permitissem superar esse empecilho.

Em 1985, ele depositou o pedido de patente do AFM, que conseguiria fazer imagens de amostras de todos os tipos. Em seguida, convocou dois cientistas com quem tinha trabalhado no desenvolvimento do STM (Gerber e Quate). Juntos montaram o primeiro AFM e com ele fizeram os primeiros experimentos, cujos resultados foram publicados no periódico Physical Review Letters em março de 1986.

Calvin Quate © Linda A. Cicero

Depois de três décadas de desenvolvimento da técnica e do instrumento, a microscopia de força atômica conta com diversos modos de uso, novos instrumentos derivados e novos campos de aplicação (inclusive nas Ciências Biológicas).

Mais informações sobre o AFM e seus realizadores no site do Kavli Prize: http://www.kavliprize.org/prizes-and-laureates/prizes/2016-kavli-prize-nanoscience

Artigo em destaque: Melhores nanoaquecedores para tratar o câncer.

O artigo científico com participação de membros da comunidade brasileira de pesquisa em Materiais em destaque neste mês é: Mean-field and linear regime approach to magnetic hyperthermia of core-shell nanoparticles: can tiny nanostructures fight cancer? Marcus S. Carrião, Andris F. Bakuzis. Nanoscale, 2016,8, 8363-8377. DOI: 10.1039/C5NR09093H.

Os autores do artigo da Nanoscale: à esquerda de quem olha, o professor Andris Bakuzis e à direita, o doutorando Marcus Carrião dos Santos.

A hipertermia, enquanto tratamento do câncer, é um aumento de temperatura capaz de acionar processos de morte nas células tumorais. Uma das vias para gerar essa alta temperatura é a introdução nos tumores de nanopartículas que funcionam como aquecedores e, depois de cumprirem com a sua função, são eliminadas pelo organismo. Nanopartículas magnéticas podem ser utilizadas nesses tratamentos por terem a capacidade de gerar calor quando submetidas a um campo magnético oscilante de intensidade e frequência adequadas.

Um trabalho de nanomedicina (nanotecnologia para uso em medicina) totalmente realizado na Universidade Federal de Goiás (UFG) sugere uma nova estratégia para o tratamento do câncer por meio de hipertermia: utilizar nanopartículas magnéticas menores do que as normalmente usadas e compostas por mais de um material, as quais apresentariam uma série de vantagens para o paciente. Para chegar nessa conclusão, os autores da pesquisa desenvolveram um método teórico inovador que aponta caminhos para a fabricação de nanopartículas magnéticas do tipo proposto, otimizadas para a hipertermia. O estudo foi reportado num artigo publicado no prestigiado periódico Nanoscale, assinado pelo doutorando Marcus Carrião dos Santos e seu orientador Andris Figueiroa Bakuzis, professor do Instituto de Física da UFG.

Em geral, tratamentos do câncer por hipertermia utilizam nanopartículas homogêneas (feitas de um único material) relativamente grandes, da ordem de 20 nm, que são consideradas as mais eficientes na geração de calor de acordo com estudos baseados em métodos teóricos tradicionais. Entretanto, essas nanopartículas “grandes” se acumulam rapidamente no fígado e podem levar vários meses, e até anos, para sair do organismo do paciente em tratamento. Por sua vez, as nanopartículas menores de 10 nm são eliminadas rapidamente pela urina, diminuindo as possibilidades de intoxicação e, assim, ampliando as opções de materiais que podem ser usados para fabricá-las.

A relação entre o tamanho das partículas e a via de excreção (hepática ou renal) foi uma conclusão à qual Bakuzis e seus colaboradores chegaram a partir de evidências reportadas na literatura científica e de estudos pré-clínicos (in vivo) realizados no contexto de uma rede de pesquisa multidisciplinar, coordenada por Bakuzis, dedicada a resolver problemas associados à utilização de nanopartículas magnéticas para o tratamento do câncer.

Além disso, nanopartículas menores apresentam melhor distribuição e penetração nos tumores, entre outras vantagens no contexto do tratamento do câncer.

Cientes dessas características, Bakuzis e dos Santos pesquisaram a possibilidade de fabricar nanopartículas de menos de 10 nm que conseguissem gerar calor com eficiência. Uma importante inspiração veio de um artigo publicado em 2011 na revista científica Nature Nanotechnology (Nat. Nanotech. 6, 418 (2011)). “Neste artigo os pesquisadores concluíram experimentalmente que determinadas estruturas core-shell heterogêneas (feitas de materiais distintos) a base de ferritas do tipo espinélio aqueciam de forma mais eficiente que partículas homogêneas”, relata o professor Bakuzis.

Este esquema, fornecido pelos autores do artigo, resume o processo de hipertermia por nanopartículas magnéticas e compara as nanopartículas convencionais com as propostas pelos pesquisadores da UFG, mostrando as principais vantagens das últimas para aplicação em tratamento do câncer por hipertermia.

A dupla de cientistas decidiu então estudar teoricamente se nanopartículas de menos de 10 nm formadas por um núcleo de um material e uma casca de outro material poderiam gerar calor de maneira eficiente e como otimizá-las para essa função. Entretanto, os métodos convencionais disponíveis para fazer essa modelagem não eram adequados. De fato, eles consideravam a nanopartícula como uma entidade homogênea, desprezando o fato de que os átomos da superfície e os do núcleo respondem diferentemente à aplicação do campo magnético. Essa omissão tornava-se mais significativa no caso do estudo de partículas particularmente heterogêneas como aquelas que a dupla pretendia estudar, motivo pelo qual os pesquisadores de Goiás encararam o desenvolvimento de um modelo mais adequado ao objeto de estudo. “No artigo apresentamos o primeiro modelo analítico de hipertermia em nanopartículas core-shell dentro da teoria de resposta linear e campo médio, e, a partir destes cálculos, apontamos importantes propriedades de materiais para alcançar uma geração de calor eficiente”, diz Bakuzis.

Os resultados publicados no artigo, obtidos por dois cientistas formados em física, poderão ter um impacto significativo num tema do campo da saúde que preocupa a humanidade, a cura do câncer. “Nossos estudos indicam que é possível desenvolver partículas pequenas para o tratamento oncológico que possam ser eliminadas rapidamente do corpo por meio desta rota renal. Em particular, por meio da combinação de diferentes materiais na nanoestrutura”, resume Bakuzis.

Para trabalhar com impacto nesse tema de interface, Bakuzis está sempre em contato com conhecimento de diversas áreas. Além de liderar a rede multidisciplinar de nanomedicina que inclui pesquisadores com formação em biologia tumoral, genética, fisiologia, farmácia, medicina veterinária, biofísica, física, física medica e química, o professor e seu grupo participam ativamente de eventos científicos que reúnem diversos profissionais, inclusive médicos com várias especializações que já utilizam a hipertermia em humanos para tratamento do câncer. “Estes contatos científicos são fundamentais em áreas de interface como a que nosso grupo atua”, conclui Bakuzis.

A pesquisa que gerou o artigo na Nanoscale recebeu financiamento do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Goiás (FAPEG) e foi realizada como parte do trabalho de doutorado de Marcus Carrião dos Santos.

Ex-presidente da SBPMat Fernando Lázaro Freire Junior toma posse da função de diretor do Departamento de Física da PUC-Rio.

O professor Fernando Lázaro Freire Júnior.

O professor Fernando Lázaro Freire Junior, um participativo membro da SBPMat desde sua fundação, assumiu o cargo de diretor do Departamento de Física da Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro (PUC-Rio) em cerimônia de posse realizada no dia 31 de maio deste ano.

Formado em Física pela PUC-Rio nos níveis de graduação, mestrado e doutorado, Freire Junior começou a lecionar nessa universidade em 1979. Em 1985, tornou-se professor assistente após ser aprovado em concurso público. Em 2012, tornou-se professor titular. De 2003 a 2008, foi diretor do Departamento de Física da universidade, posição que volta a ocupar neste ano. Entre 2011 e 2015, atuou como diretor do Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF).

Na SBPMat, Fernando Lázaro Freire Junior foi membro da diretoria fundadora (2001), diretor científico de 2004 a 2005, presidente por dois mandatos consecutivos entre 2006 e 2009 e diretor financeiro de 2012 a 2013, entre outras funções.

Veja notícia no site da PUC-Rio sobre a posse do prof. Freire Junior na função de diretor do Departamento de Física: http://jornaldapuc.vrc.puc-rio.br/cgi/cgilua.exe/sys/start.htm?infoid=4584&sid=29#.V2RKkrsrKBa.

Publicação de trabalhos do XV Encontro da SBPMat.

No contexto de uma colaboração entre o Institute of Physics (IOP) e a SBPMat iniciada em 2015, os trabalhos apresentados no XV Encontro da SBPMat poderão ser submetidos por seus autores a avaliação por pares para publicação em periódicos científicos do IOP.

Neste ano, mais periódicos foram incluídos na lista daqueles que podem ser escolhidos pelos autores. Os papers aceitos para publicação em algum dos 9 periódicos propostos, após passarem pelo processo de análise convencional das revistas, serão reunidos e destacados numa coleção online dedicada à SBPMat. Mais informações sobre as submissões serão oportunamente divulgadas no site do evento e nos canais da SBPMat.

Dentro desta colaboração, 13 trabalhos apresentados no encontro de 2015 já foram publicados e destacados.

Relação de periódicos do IOP contemplados na colaboração:

·        2D Materials

·        Biomedical Materials

·        Biomedical Physics and Engineering Express

·        Journals of Physics: Condensed Matter

·        Journals of Physics D: Applied Physics

·        Materials Research Express

·        Nanotechnology

·        Semiconductor Science and Technology

·        Modelling and Simulation in Materials Science and Engineering