Especial: Sirius, o novo síncrotron brasileiro de última geração.

Posted on quinta-feira 31 de março de 2016

Antes da virada desta década, o Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS), localizado no município de Campinas (SP), deve começar a receber pesquisadores do Brasil e do resto do mundo para utilizarem o Sirius, o síncrotron brasileiro de quarta geração que substituirá ou complementará o UVX – atual síncrotron brasileiro, de segunda geração, que está em funcionamento desde 1997 e é o único síncrotron da América Latina.

Muito apreciados pela comunidade científica de Materiais, e de muitas outras áreas, os síncrotrons são as melhores fontes de feixes de raios X e de luz ultravioleta, dois tipos de radiação de grande utilidade no estudo da matéria. O processo para obter a radiação começa quando elétrons são acelerados até atingirem uma velocidade próxima à da luz e submetidos a desvios na sua trajetória. Quando desviados, os elétrons perdem parte de sua energia na forma de luz síncrotron, a qual é filtrada por monocromadores, encarregados de liberar a passagem de radiação apenas no comprimento de onda desejado. Assim, feixes de raios X ou de luz ultravioleta são levados até as estações experimentais ou linhas de luz, em volta do acelerador, que têm diversos instrumentos científicos. Ali ficam os usuários dos síncrotrons, aproveitando a radiação para analisar sua interação com a matéria por meio dos instrumentos científicos e, dessa maneira, obter informações sobre a estrutura e propriedades dos materiais em escala micro e nanométrica.

Voltando ao Sirius, como sugere seu nome, que remete à estrela mais brilhante do céu noturno, ele será capaz de gerar feixes de luz de altíssimo brilho (até um bilhão de vezes mais alto do que o brilho do UVX) – uma característica muito importante para poder fazer mais e melhores experimentos.

Essa radiação de altíssimo brilho, em combinação com avançados instrumentos científicos e poderosos computadores para processar rapidamente uma grande quantidade de dados, permitirá a realização de uma diversidade de experimentos que devem gerar resultados científicos e tecnológicos em segmentos como Agricultura, Biologia, Geologia, Energia e Saúde, além, é claro, na transversal área de Materiais.

mapa sincrotrons — Localização das fontes de luz síncrotron em construção e em operação no mundo. Crédito: LNLS-CNPEM.

Para isso, cerca de 300 pessoas estão trabalhando no projeto e construção do Sirius, uma obra de grande dimensão e complexidade que envolve vários desafios. Um deles é o desenvolvimento da fonte de luz síncrotron. De fato, o Sirius será uma das primeiras fontes de quarta geração do mundo (existe apenas mais uma, em construção, na Suécia, e nenhuma operando). Desafios também estão presentes na construção do prédio, que deve garantir a quase absoluta ausência de vibrações, por menores que sejam. Os desafios continuam, por exemplo, no desenvolvimento de um sistema de monitoramento, diagnóstico e correção da estabilidade da trajetória do sensível feixe de elétrons.

Este grande empreendimento brasileiro, cujo valor é estimado em 1,3 bilhões de reais, está sendo realizado pelo LNLS, que desenvolveu o UVX e cuida da sua operação, manutenção e atualização há 19 anos. A direção geral da equipe está sob a responsabilidade do atual diretor do LNLS, Antonio José Roque da Silva. Professor titular da Universidade de São Paulo (USP), Roque da Silva tem graduação e mestrado em Física pela Unicamp, e doutorado (PhD), também em Física, pela University of California at Berkeley. É autor de mais de 120 artigos publicados em periódicos científicos indexados, muitos deles referentes a estudos sobre materiais. Suas publicações contam com mais de 4.400 citações, segundo o Google Scholar.

Veja a entrevista do Boletim da SBPMat com Roque da Silva sobre as características técnicas do Sirius, as possibilidades que oferecerá à comunidade de Materiais, o andamento do projeto e o futuro do UVX, entre outros assuntos.

Boletim da SBPMat: – O Sirius será uma fonte de luz síncrotron de alto brilho. Qual é a importância do brilho para as pesquisas em Ciência e Tecnologia de Materiais?

Antonio José Roque da Silva: – Para uma dada frequência da radiação, o seu brilho é diretamente proporcional ao fluxo (número de fótons por unidade de tempo) e inversamente proporcional ao produto (tamanho do feixe x divergência angular do feixe). Esse último produto é a emitância do feixe. Portanto, quanto menor a emitância, maior o brilho.

Um alto brilho influencia as análises de materiais de diferentes formas:

a. Quanto maior o brilho da luz produzida pela fonte de luz síncrotron, maior é o número de amostras que podem ser analisadas num mesmo espaço de tempo; isso permite, inclusive, fazer experimentos com resolução temporal, em que se acompanha a evolução de reações ou processos, por exemplo, em função do tempo.

b. Quanto maior o brilho, melhor é a relação sinal-ruído de diversas técnicas de análise.

c. A menor emitância, e portanto maior brilho, permite que menores escalas espaciais sejam sondadas pelas técnicas de análise. Isso abre oportunidades para estudos com feixes de poucos nanometros, importantes para áreas como nanotecnologia, dentre outras.

linha luz — As primeiras 13 linhas de luz que serão instaladas no Sirius. Dados fornecidos pelo LNLS-CNPEM.

d. Um maior brilho permite que novas técnicas surjam ou sejam exploradas mais efetivamente. Isso ocorre, por exemplo, com a técnica de Coherent Diffraction Imaging. As técnicas de imagem, tomografia e microscopia irão ser bastante beneficiadas pelo maior brilho.

Boletim da SBPMat: – Quais são as limitações do síncrotron UVX que serão superadas pelo Sirius? Por exemplo, nas estações experimentais do Sirius haverá técnicas de caracterização de materiais que não podem ser instaladas no UVX?

Antonio José Roque da Silva: – A primeira diferença entre as duas máquinas é a faixa de energia em que trabalham. Os elétrons no anel de armazenamento do Sirius serão acelerados até a energia de 3 GeV, mais que o dobro da energia do UVX. Isso faz com que raios X de maior energia sejam produzidos e permite que materiais como aço, concreto e rochas sejam estudados mais profundamente devido à penetração dos raios X de até alguns centímetros, contra alguns micrômetros do UVX.
Também pela diferença de energia, o número de elementos químicos que podem ser estudados por espectroscopia de absorção de raios X moles também é diferente. No UVX pouco menos da metade dos elementos químicos pode ser estudada, enquanto no Sirius quase todos os elementos da Tabela Periódica poderão ser estudados.

O baixo brilho e alta emitância (ver acima) do UVX limitam sobremaneira as técnicas mais modernas de síncrotron disponíveis para a comunidade do país. Nanotomografia, imagem por difração coerente, nanomicroscopia de fluorescência, análise de nanocristais, estudos de materiais em condições extremas (altas pressões e altas temperaturas), espalhamento inelástico, acompanhamento temporal de diversos processos, acompanhado de resolução espacial nanométrica e resolução química (importante, por exemplo, para processos catalíticos), dentre várias outras técnicas, não são possíveis de serem realizadas no UVX, ou são realizadas com grandes limitações, e todas poderão ser executadas no Sirius em alto padrão.

Boletim da SBPMat: – O que acontecerá com o UVX? Será desmontado?

Antonio José Roque da Silva: – É importante salientar que tudo o que o UVX faz hoje poderá ser feito muito melhor no Sirius. Além do enorme número de novos experimentos que são impossíveis de serem realizados pelo UVX, como citado acima. É uma preocupação do LNLS que durante o período de comissionamento das linhas de luz do Sirius, o UVX seja mantido operacional, garantindo que a comunidade não sofra nenhuma descontinuidade. Entretanto, após o Sirius ficar totalmente operacional, não se sabe ainda se a máquina atual será mantida ou desativada. Sabemos que o instrumental científico hoje disponível em algumas estações experimentais do UVX será transferido para o Sirius. Além disso, é necessário avaliar os custos e a viabilidade da manutenção e operação simultânea de duas fontes de luz síncrotron, bem como do pessoal necessário (engenheiros, técnicos, pesquisadores etc.) para operação de ambas as fontes. É necessário avaliar, ainda, qual será a demanda dos usuários pelas estações experimentais do UVX, uma vez que o Sirius esteja em operação.

Boletim da SBPMat: – A competência de profissionais (cientistas, engenheiros, técnicos) e empresas do Brasil desenvolvida durante a construção do UVX é/será aproveitada no Sirius? Se sim, de que maneira?

Antonio José Roque da Silva: – O projeto Sirius não seria possível sem a competência dos profissionais formados pelo LNLS ao longo dos anos, particularmente durante a construção do UVX. Esse corpo profissional (cientistas, engenheiros, técnicos) de alta capacidade e especialização, formado ao longo dos últimos 30 anos, é essencial para o sucesso do Sirius. O amálgama de profissionais experientes, originários da construção do UVX, com jovens é estratégia central do LNLS. Para o Sirius e para o futuro do laboratório. Do ponto de vista técnico, o conhecimento acumulado pelos nossos engenheiros e técnicos na construção e operação do UVX é que permite projetar um síncrotron como o Sirius, no estado da arte. Essa experiência será crucial também para a operação do novo síncrotron. O mesmo vale para os cientistas. O envolvimento com a construção e operação das linhas de luz e estações experimentais do UVX é fator importantíssimo para os projetos das sofisticadas linhas de luz do Sirius. O contínuo envolvimento desses pesquisadores no treinamento de novos usuários, o que é feito regularmente pelo LNLS, é também algo fundamental, e que remonta desde o início da construção do UVX. Vale mencionar que todo esse conhecimento adquirido ao longo de décadas também depende de forte interação com a comunidade internacional de síncrotrons. O LNLS está fortemente inserido nessa comunidade.

Do ponto de vista de empresas, o número envolvido na construção do UVX foi pequeno. O UVX foi não somente projetado, mas também construído em grande parte dentro do LNLS. Entretanto, algumas empresas, como a Termomecânica, que foram parceiros importantes do UVX, também estão participando da construção do Sirius. Mas o LNLS estruturou programas específicos, com sucesso, para envolver empresas brasileiras no desenvolvimento e construção de diversos componentes para o Sirius. Programas esses em parceria com agências de fomento como FAPESP e FINEP. Esse desenvolvimento de parcerias com empresas brasileiras será importante também para o futuro. Por último, o conhecimento desenvolvido pelas empresas brasileiras que colaboram (e que ainda irão colaborar) com o projeto é de uma relevância que extrapola os limites do próprio projeto. Este é o motivo pelo qual consideramos o Sirius um projeto “estruturante”, cujos desenvolvimentos podem se refletir em novas tecnologias, em novos produtos e processos que trarão benefícios para a cadeia produtiva brasileira de alta tecnologia.

Boletim da SBPMat: – Por ser uma obra de engenharia muito complexa, de alto padrão de exigência e pioneira (não tem outro síncrotron de 4ª geração pronto no mundo), a construção do Sirius apresenta desafios sem precedentes, não é mesmo? Enquanto diretor do projeto, com que você conta para resolver esses desafios?

Antonio José Roque da Silva: – Contamos principalmente com a experiência, conhecimento e arrojo da equipe de cientistas, engenheiros e técnicos do LNLS. A coragem dessa equipe para enfrentar desafios é um dos maiores legados que remontam da construção do UVX. A bela história da construção do UVX já foi abordada em outros boletins da SBPMAT [Nota do boletim: veja aqui a primeira e segunda parte dessa história). A cultura do “yes, we can do”, que vem desde o início do LNLS, é fundamental para vencermos os desafios. Uma das estratégias é aumentar o quadro de profissionais, fundamental dadas as dimensões do Sirius, mesclando jovens com os profissionais mais experientes, garantindo a manutenção da cultura e conhecimento existentes na casa. Além dessa experiência, competência e coragem, a constante interação com outros laboratórios é fundamental. Investimos fortemente nessa área, tanto enviando profissionais do LNLS para o exterior, quanto trazendo especialistas do exterior para visitarem o laboratório. Nesse aspecto, é também importante o processo de avaliação das nossas soluções por renomados especialistas internacionais. Isso é feito através de comitês de avaliação que vêm de forma regular ao LNLS, e através da apresentação dos nossos resultados em conferências e workshops especializados. É importante, também, o investimento em infra-estrutura de ponta, tanto para fabricação quanto para metrologia. Finalmente, uma parte relevante é a gestão e coordenação das atividades e da equipe, garantindo a execução eficiente dos processos necessários.

Boletim da SBPMat: – Comente a participação de empresas e instituições externas ao CNPEM, nacionais e internacionais, no desenvolvimento do Sirius.

Antonio José Roque da Silva: – O projeto Sirius tem como um dos seus objetivos estimular o desenvolvimento da indústria brasileira, por meio da indução de demandas de desenvolvimentos tecnológicos, serviços, matérias-primas, processos e equipamentos. A meta é aplicar entre 65% a 70% dos recursos financeiros do projeto dentro do país. Vale lembrar que o projeto, em si, é 100% nacional.
Dentre parcerias já estabelecidas, cita-se, como exemplo, a realizada com a empresa Termomecânica São Paulo, que desenvolveu o processo para fabricação da matéria prima para as câmaras de vácuo do anel de armazenamento, bem como dos fios de cobre ocos para os eletroímãs, que permitem circulação de água para refrigeração (desenvolvimento este que remonta ao UVX). Outro exemplo é a empresa WEG Indústrias (SC), tradicional fabricante de motores elétricos, que irá fabricar os mais de 1.350 eletroímãs do Sirius, projetados pela equipe técnica do LNLS. Essa é uma parceria excepcional, ligada a sofisticados desenvolvimentos de processos produtivos e que tem sido extremamente bem sucedida.
Existem também exemplos de parcerias com empresas de menor porte, como a FCA Brasil (Campinas, SP), para a fabricação das câmaras de vácuo do Booster, e com a empresa EXA-M Instrumentação do Nordeste (BA), para o desenvolvimento e fabricação dos dispositivos para aquecimento das câmaras de vácuo do anel de armazenamento, e com a Engecer de São Carlos para fabricação de câmaras especiais de vácuo feitas de cerâmica.

Para ampliar a participação de empresas nacionais no projeto Sirius, outras ações sistemáticas foram realizadas. Negociações junto Finep e FAPESP culminaram no lançamento, em 2014, da primeira chamada pública para seleção de empresas paulistas para o desenvolvimento de 20 das demandas tecnológicas do projeto Sirius, com recursos da ordem de R$ 40 milhões. Esses recursos foram disponibilizados no âmbito do Programa PIPE/PAPPE Subvenção Econômica, de modo que cada proposta pudesse solicitar até R$ 1,5 milhão para seu desenvolvimento. Foram selecionadas oito empresas que desenvolverão 13 projetos de pesquisa para a realização dos desafios propostos no edital.
Em 2015 uma segunda chamada pública de propostas foi lançada para o desenvolvimento de 13 novos desafios tecnológicos, com recursos da ordem de R$ 20 milhões no âmbito do mesmo programa. O prazo final para envio das propostas pelas empresas foi encerrado em fevereiro, e atualmente estão em fase de análise pela FAPESP. A expectativa para o segundo semestre de 2016 é que se tenha pelo menos outras treze empresas aprovadas para o desenvolvimento dos desafios da segunda chamada FAPESP/Finep de apoio ao projeto Sirius.

Do ponto de vista internacional, como já mencionado, a constante interação com vários laboratórios tem sido fundamental ao projeto. Um movimento interessante é que hoje, como estamos na fronteira e com várias soluções inovadoras, há naturalmente um interesse de grupos internacionais em interagirem com o LNLS. Ou seja, o Sirius é naturalmente um enorme vetor de internacionalização.

Boletim da SBPMat: – Cite quais são as fontes de financiamento do projeto.

Antonio José Roque da Silva: – O projeto é majoritariamente financiado pelo Governo Federal, através do Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação, MCTI. Inclusive, é importante salientar que o projeto Sirius recentemente foi incluído no PAC (Programa de Aceleração do Crescimento), estando na lista dos primeiros projetos do MCTI a fazerem parte do Programa.

Outros recursos importantes foram fornecidos pelo Governo do Estado de São Paulo. Por exemplo, o terreno de 150 mil metros quadrados onde será instalado o Sirius foi adquirido pelo Governo Estadual e cedido ao CNPEM.

Além disso, a FAPESP tem sido importante parceira nos programas de interação com empresas e no apoio a eventos e na aquisição de instrumental científico que será instalado nas estações experimentais (linhas de luz) do Sirius.

Boletim da SBPMat: – Em que estágio o projeto se encontra neste momento? Qual é, atualmente, a previsão de inauguração da fonte de luz e das primeiras estações experimentais?

Antonio José Roque da Silva: – As obras civis do edifício que abrigará o Sirius estão cerca de 20% concluídas. Já foi construída parte da superestrutura da edificação principal e parte da estrutura metálica da cobertura da edificação principal. Um marco importante é a liberação do túnel para início da montagem dos aceleradores ao final de 2017.

Diversos componentes do acelerador estão em fase de produção. Todos os quadrupolos e corretoras do booster já foram fabricados (pela WEG) e já foram entregues. Na semana passada foi entregue o lote-piloto do sextupolo, e a fabricação dos sextupolos será iniciada em duas semanas. Os dipolos do booster terão seus protótipos entregues até o fim do mês de março, e sua produção deve ser iniciada no começo de maio. O acelerador linear, Linac já está pronto e passando por testes no Instituto de Física de Xangai. Além disso, outros componentes terminaram a fase de desenvolvimento e estão aguardando a liberação do início da produção, como é o caso das câmaras de vácuo do booster e parte das câmaras de vácuo do anel de armazenamento. As cavidades de RF do booster já foram encomendadas, e as cavidades de RF do anel de armazenamento estão prestes a serem encomendadas. Vários outros subsistemas estão em fase final de prototipagem ou início de produção.

No que se refere às estações experimentais (linhas de luz), seus projetos estão entrando na fase de detalhamento técnico e construção e/ou aquisição de componentes. Os projetos das linhas Ipê, Carnaúba, Ema e Cateretê estão entrando agora em uma fase de detalhamento de componentes das estações experimentais, desenhos técnicos e construção/encomenda de componentes como onduladores e espelhos, que tem tempo de entrega de até dois anos e meio. Praticamente todos os protótipos importantes das linhas de luz estarão concluídos até o final de 2016. De maneira geral, o cronograma do Sirius está dentro do previsto, com previsão de primeiro feixe e início da fase de comissionamento em 2018, para que em 2019 a máquina possa receber os primeiros pesquisadores.

Boletim da SBPMat: – Deseja acrescentar algum comentário ou informação?

Antonio José Roque da Silva: – É importante salientar que o Sirius é uma decorrência da evolução tanto da capacidade interna do laboratório quanto do amadurecimento da comunidade científica do Brasil. O conceito de Laboratório Nacional Aberto, que no caso do LNLS visa prover um equipamento extremamente sofisticado e único para a comunidade de CT&I, está no cerne da cultura do laboratório. O seu funcionamento em alta performance exige investimento constante na formação de recursos humanos altamente especializados (cientistas, engenheiros, técnicos), na manutenção de equipamentos e infraestrutura de ponta (aceleradores, linhas de luz, estações experimentais, grupos de apoio, metrologia, técnicas de fabricação, etc.), treinamento de usuários, desenvolvimento de novas tecnologias, comunicação e gestão de excelência. O projeto síncrotron do Brasil, desde o UVX até o Sirius, é algo que todos os brasileiros podem e devem se orgulhar, tendo saído da “estaca zero” e em trinta anos coloca o Brasil no estado da arte, com enorme impacto na formação de recursos humanos, em ciência de alto nível, em inovação, no desenvolvimento de alta tecnologia e na internacionalização.

aerea sirius — Simulação do edifício do Sirius (redondo, acima à esquerda) implantado junto ao campus no CNPEM. Crédito: LNLS – CNPEM.

Links relacionados:

Sobre o Sirius

E-book do LNLS “Projeto Sirius: a nova fonte de luz sincrotron brasileira”: https://issuu.com/cnpem/docs/projeto_sirius
Vídeo do LNLS: “Fonte de luz sincrotron: para que serve e como funciona?” https://www.youtube.com/watch?v=AkQEZsTr-KQ&feature=youtu.be
Vídeo do LNLS em timelapse das atividades realizadas nas obras do Sirius de 10/2015 a 01/2016: https://www.youtube.com/watch?v=PCNaVVCDuSc

Sobre o UVX

História do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron – parte 1. O sonho de uma grande máquina de pesquisa no Brasil e os passos prévios à construção do laboratório: http://sbpmat.org.br/historia-do-laboratorio-nacional-de-luz-sincrotron-parte-1-o-sonho-de-uma-grande-maquina-de-pesquisa-no-brasil-e-os-passos-previos-a-construcao-do-laboratorio/
História do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron – parte 2. A construção, no Brasil, da fonte de luz síncrotron e de suas primeiras estações experimentais: http://sbpmat.org.br/historia-do-laboratorio-nacional-de-luz-sincrotron-parte-2-a-construcao-no-brasil-da-fonte-de-luz-sincrotron-e-de-suas-primeiras-estacoes-experimentais/
A fabricação dos aceleradores do LNLS e os materiais nacionais, por Cylon Gonçalves da Silva: http://sbpmat.org.br/a-fabricacao-dos-aceleradores-do-lnls-e-os-materiais-nacionais-por-cylon-goncalves-da-silva/

Artigo em destaque: Projetando estruturas para manipular a luz.

Posted on quarta-feira 30 de março de 2016

O artigo científico com participação de membros da comunidade brasileira de pesquisa em Materiais em destaque neste mês é: Oxide-cladding aluminum nitride photonic crystal slab: Design and investigation of material dispersion and fabrication induced disorder. Melo, EG; Carvalho, DO; Ferlauto, AS; Alvarado, MA; Carreno, MNP; Alayo, MI. Journal of Applied Physics 119, 023107 (2016). DOI: 10.1063/1.4939773.

Projetando estruturas para manipular a luz

Cristais fotônicos são nanoestruturas que possibilitam a manipulação da luz visível e das demais formas de radiação eletromagnética, graças à organização de sua estrutura em padrões periódicos.

Além de haver materiais com essas características na natureza, como a opala, cristais fotônicos são criados pelo ser humano, podendo ser classificados como metamateriais. Suas características (materiais que os compõem, formato, dimensões) são projetadas com o objetivo de se conseguir o controle da luz. Por meio de processos de nanofabricação, essas estruturas se tornam reais e são utilizadas em diversos dispositivos chamados “nanofotônicos”. Todavia, a fabricação dessas estruturas não é tarefa simples.

Com um estudo baseado principalmente em simulações computacionais, uma equipe de cientistas de instituições brasileiras, liderada por pesquisadores da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (EPUSP), gerou contribuições científicas que podem ser utilizadas para melhorar a fabricação de cristais fotônicos de modo a otimizar seu desempenho na manipulação de luz. “O trabalho apresenta uma análise bastante detalhada dos efeitos causados por processos de nanofabricação sobre as características ópticas de cristais fotônicos planares fabricados em nitreto de alumínio com cobertura de dióxido de silício”, diz Emerson Melo, primeiro autor de um paper sobre o trabalho, que foi recentemente publicado no prestigiado periódico Journal of Applied Physics (JAP).

“A ideia surgiu da oportunidade de combinar as excelentes características ópticas e físicas do nitreto de alumínio (AlN), tais como sua transparência em uma grande faixa de comprimentos de onda (do infravermelho próximo ao ultravioleta), seus efeitos não lineares e sua grande estabilidade a variações de temperatura, com as vantagens proporcionadas por cristais fotônicos, como a construção de guias de onda, curvas e cavidades ressonantes de alta eficiência em dimensões nanométricas, além dos diversos efeitos ópticos proporcionados por cristais fotônicos, como baixíssimas velocidades de grupo e intensificação dos efeitos não lineares dos materiais”, conta Emerson, que é estudante de doutorado em Microeletrônica – Fotônica na EPUSP, dentro do Grupo de Novos Materiais e Dispositivos do Laboratório de Microeletrônica do Departamento de Engenharia de Sistemas Eletrônicos. A pesquisa de doutorado de Emerson, cujo orientador é o professor Marco Isaías Alayo Chávez, visa ao estudo, fabricação e caracterização de dispositivos nanofotônicos como guias de onda, cavidades ressonantes, moduladores e chaveadores ópticos em cristais fotônicos de nitreto de alumínio.

O estudo que gerou o paper publicado no JAP iniciou com uma etapa experimental. Filmes finos de nitreto de alumínio e dióxido de silício (SiO2) foram fabricados pelo grupo da EPUSP e, com a colaboração de pesquisadores da UFMG e da UNESP, foram analisados por meio da técnica de elipsometria espectroscópica (VASE) a fim de obter suas funções dielétricas, as quais seriam usadas posteriormente como dados na investigação teórica.

À esquerda, diagrama de uma estrutura de cristal fotônico com alguns dos defeitos de fabricação estudados. À direita, diagrama da célula unitária do cristal fotônico ideal projetado pelos cientistas.

Depois, o grupo da EPUSP projetou um cristal fotônico, ideal em termos de desempenho e de possibilidades de fabricação, composto por uma camada de nitreto de alumínio entre duas camadas de dióxido de silício, com furos redondos dispostos em padrões que se repetem ao longo do “sanduíche”. Usando métodos analíticos e numéricos, os pesquisadores da USP simularam alguns “efeitos colaterais” dos processos de fabricação de cristais fotônicos desse tipo (por exemplo, variações nos tamanhos e posições dos furos) e analisaram teoricamente como essas imperfeições afetariam o desempenho do cristal fotônico.

A investigação teórica de Emerson e os outros pesquisadores da EPUSP concentrou-se nas imperfeições geradas nas duas etapas principais do processo de nanofabricação normalmente empregado em cristais fotônicos como o estudado: litografia por feixe de elétrons e corrosão seca assistida por plasma. “Os resultados apresentados permitem avaliar que o processo de litografia por feixe de elétrons tem maior influência no desempenho de dispositivos que exploram a dispersão da radiação eletromagnética através do cristal fotônico, tais como prismas, chaveadores e moduladores ópticos”, diz Emerson. “Já a qualidade do processo de corrosão seca tem um impacto mais profundo nas características de dispositivos em que são introduzidos defeitos pontuais ou lineares na rede periódica do cristal fotônico para inserir modos harmônicos na banda proibida fotônica. Nesse caso, a corrosão seca deverá ser muito bem controlada para fabricação de dispositivos nos quais guias de onda e cavidades ressonantes encontram-se entre seus principais elementos”, completa.

Além de avançar na compreensão do papel dos processos de nanofabricação de cristais fotônicos no desempenho de dispositivos nanofotônicos, os autores do paper conseguiram definir uma metodologia para projetar cristais fotônicos planares com núcleo e cobertura em filmes finos de materiais dielétricos. “A metodologia inclui o levantamento das funções dielétricas dos materiais através da técnica de elipsometria espectroscópica para a análise dos efeitos de dispersão dos materiais, a obtenção dos parâmetros geométricos que maximizam a banda proibida fotônica e a análise dos impactos causados por desvios introduzidos no processo de fabricação”, detalha Emerson.

A pesquisa teve apoio financeiro do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e da Financiadora de Estudos e Projetos (Finep).

Chamada de pré‐qualificação para contração de profissionais para projeto de Inovação Tecnológica.

Posted on segunda-feira 28 de março de 2016

Estamos buscando profissionais com doutorado nas áreas de Física, Química, Engenharia Química e de Materiais para atuar em um grande e estimulante projeto de Inovação Tecnológica na área de Nanomateriais de Carbono, com duração de 3 anos e início previsto para Abril/Maio de 2016. A contratação será feita através de bolsas de pesquisa.

O projeto é proveniente de uma parceria que está sendo firmada entre a Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG), o Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear (CDTN/CNEN) e de uma grande empresa.

As candidatas ou os candidatos de sucesso devem demonstrar perfil de independência, capacidade de lidar com desafios, alta qualificação técnico-científica e disponibilidade para morar em Belo Horizonte, MG.

O projeto prevê o pagamento de bolsas de valores competitivos com possibilidade de reajuste anual.

Buscamos compor uma equipe com profissionais de alto nível que agreguem ao projeto o seguinte leque de qualificações:

1) Manipulação, modificação e processamento químico de materiais. Experiência em nanomateriais de carbono e/ou ciência de colóides é desejável.

2) Eletroquímica, em especial aplicada a baterias. Formação sólida e ampla em eletroquímica é desejável.

3) Escalonamento de processos/engenharia de processos.

4) Métodos de separação sólido-líquido.

5) Caracterização e investigação de materiais por espectroscopia óptica, em especial espectroscopia Raman e espectroscopia no infravermelho.

6) Caracterização físico-química de materiais, incluindo tensão superficial/interfacial e reometria.

7) Caracterização e investigação de materiais por técnicas de microscopia eletrônica e de microscopia de varredura por sonda.

8) Caracterização elétrica de materiais e processamento de dispositivos por fotolitografia, litografia por feixe eletrônico e técnicas correlatas como deposição de filmes, processamento via úmida e plasma e técnicas de caracterização associada ao processamento de dispositivos.

Para manifestação de interesse e pré-qualificação favor enviar com celeridade para o e-mail plentz@fisica.ufmg.br as seguintes informações e documentos:

1) Formação e resumo das qualificações e experiência profissional.

2) Currículo resumido.

3) Data em que estará disponível para contratação pelo projeto.

4) Pretensão de remuneração.

Atenciosamente, a equipe do projeto,

Dra. Adelina Pinheiro Santos (CDTN) – adelina@cdtn.br

Dra. Clascídia Furtado (CDTN) – clas@cdtm.br

Prof. Daniel Cunha Elias (UFMG) – dcelias@fisica.ufmg.br

Prof. Flávio Orlando Plentz Filho (UFMG) – plentz@fisica.ufmg.br

Prof. Luiz Gustavo Cançado (UFMG) – cancado@fisica.ufmg.br

Valdirene Sullas Teixeira Peressinotto (empresa) – valdirene.peressinotto@gmail.com

XV Brazilian Materials Research Society Meeting: aberta a submissão de trabalhos.

Posted on segunda-feira 21 de março de 2016

Está aberta, até 30 de maio, a submissão de resumos para apresentação de trabalhos na décima quinta edição do evento anual organizado pela Sociedade Brasileira de Pesquisa em Materiais (SBPMat). O evento será realizado de 25 a 29 de setembro deste ano na cidade de Campinas (SP), no centro de convenções Expo D. Pedro.

Interdisciplinar e internacional, o evento é dedicado à apresentação e discussão, em idioma inglês, dos avanços científicos e tecnológicos alcançados no campo dos materiais. Nas últimas edições, o encontro tem reunido cerca de 2.000 participantes de diversos pontos do Brasil e de dezenas de outros países.

Esta edição do evento conta com 21 simpósios temáticos, dentro dos quais pesquisadores e estudantes do Brasil e do exterior podem submeter resumos de seus trabalhos para apresentação oral ou em forma de pôster. Os simpósios cobrem um amplo leque de temas de pesquisa em Materiais, tais como: nanomateriais, biomateriais, superfícies, materiais orgânicos eletrônicos, eletrocerâmicas, metais avançados, nanocelulose, técnicas experimentais e computacionais para estudo de materiais, e desempenho de materiais sob condições extremas, entre outros. Nos temas dos simpósios também estão contempladas as aplicações dos materiais nos segmentos de energia, saúde, transporte, neurociências, eletrônica e fotônica, entre outros. Além dos simpósios temáticos, o evento inclui um workshop totalmente organizado por estudantes do programa University Chapters da SBPMat, que também aceita resumos, em assuntos como empreendedorismo, publicação de artigos científicos e ética científica.

Os melhores trabalhos de cada simpósio apresentados por estudantes de graduação ou pós-graduação serão destacados no final do evento com o Prêmio Bernhard Gross, que homenageia um dos pioneiros da pesquisa em Materiais no Brasil.

Os simpósios do XV Brazilian MRS Meeting são coordenados por pesquisadores da Alemanha, Brasil, Canadá, Espanha, Estados Unidos, Finlândia, França, Portugal e Suécia, entre outros países. As coordenadoras gerais do evento são as professoras da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) Ana Flávia Nogueira (Instituto de Química) e Mônica Alonso Cotta (Instituto de Física).

Além das sessões nas quais se desenvolvem os simpósios mediante a apresentação dos trabalhos aceitos e das palestras convidadas, o evento terá oito palestras plenárias, nas quais cientistas internacionalmente renomados abordarão assuntos de grande impacto científico e social e mostrarão resultados que estão na fronteira do conhecimento.

Informações sobre o XV Brazilian MRS Meeting e sobre a cidade de Campinas, e instruções para envio dos resumos e para participação no Prêmio Bernhard Gross: http://sbpmat.org.br/15encontro/home/.

Oportunidades para pesquisadores no CNPEM.

Posted on quinta-feira 17 de março de 2016

Pesquisador I (Vaga 57614)

Localização: Laboratório Nacional de Luz Síncrotron localizado em Campinas/ São Paulo, Brasil. O Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM) é uma organização social qualificada pelo Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (MCTI). Localizado em Campinas-SP, possui quatro laboratórios referências mundiais e abertos à comunidade científica e empresarial. O Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS) opera a única fonte de luz Síncrotron da América Latina e está, nesse momento, construindo Sirius, o novo acelerador brasileiro, de terceira geração, para análise dos mais diversos tipos de materiais, orgânicos e inorgânicos; o Laboratório Nacional de Biociências (LNBio) desenvolve pesquisas em áreas de fronteira da Biociência, com foco em biotecnologia e fármacos; o Laboratório Nacional de Ciência e Tecnologia de Bioetanol (CTBE) investiga novas tecnologias para a produção de etanol celulósico; e o Laboratório Nacional de Nanotecnologia (LNNano) realiza pesquisas com materiais avançados, com grande potencial econômico para o país.

Posição: Pesquisador I – Permanente.

Departamento: Linha SAXS1.

Atividades envolvidas:

– Dedicação de parte do tempo ao programa de suporte ao usuário das linhas SAXS1 e SAXS2, bem como sobre as atividades de instrumentação das linhas de luz, que consiste no desenvolvimento de novos dispositivos e ambientes de amostra.

– Estudos de nucleação e crescimento de nano partículas, estudos de dissolução de celulose.

– Análise de dados e valorização dos resultados através da publicação em periódicos internacionais e apresentação em conferências.

Requisitos

– Doutorado em Química, Biologia e/ou Física.

– Inglês Fluente.

Interessados, favor enviar CV e Carta de Apresentação/ Motivação e de Recomendação para elisa.turczyn@lnls.br .

No campo assunto, colocar “Vaga 57614”, caso contrário o CV será desconsiderado.

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Pesquisador II (62220)

Localização: Laboratório Nacional de Luz Síncrotron localizado em Campinas/ São Paulo, Brasil.

Posição: Pesquisador II.

Departamento: Linha DXAS – divisão científica.

Atividades envolvidas

Desenvolver a própria linha de pesquisa e preparar futuros experimentos para o projeto da Nova Fonte de Luz Síncrotron, Sirius. Ajudar de forma decisiva no projeto de experimentos de condições extremas na linha de luz EMA do Sirius. Fortalecer a equipe que mantém e opera as linhas de luz da atual fonte UVX com ênfase em experimentos envolvendo altas pressões e temperaturas. A busca de recursos financeiros através de projetos apresentados às agências de fomento, individualmente ou dentro de programas de cooperação, inclusive internacional, bem como a formação de estudantes de todos os níveis, são também enfatizadas. Dentre os programas de formação do Laboratório, por exemplo, está o Programa de Bolsas de Verão, uma iniciação científica intensiva para estudantes de graduação de toda a América Latina, realizada anualmente em janeiro e fevereiro. As atividades de pesquisa devem integrar-se aos interesses do LNLS.

Requisitos

– Superior completo em Física, Química, Ciência de Materiais, Ciências da Terra, Biofísica, Engenharia, ou áreas relacionadas.

– PhD em Física, Química, Ciência de Materiais, Ciências da Terra, Biofísica, Engenharia, ou áreas relacionadas.

– Sólida experiência em experimentos sob condições extremas (pressão e temperatura); difração e/ou espectroscopia de raios X sob altas pressões/temperaturas; instrumentação em ótica e lasers; experimentos envolvendo altos campos magnéticos; comissionamento e/ou operação e/ou uso de linha de luz raios X duros em sincrotron.

Interessados, favor enviar CV, carta de apresentação e recomendação para elisa.turczyn@lnls.br No campo assunto, colocar “Vaga 62220”, caso contrário o CV será desconsiderado.

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Pesquisador III (47834)

Local: Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS) – Campinas, São Paulo, Brasil.

Regime de Contratação: CLT por prazo indeterminado.

Salário: A ser negociado dependendo da experiência do candidato.

Requisitos:

1. Sólida experiência em ciência de síncrotron utilizando técnicas de micro e nanosonda de varredura de raios-x.

2. Ph.D., licenciatura ou grau equivalente em Física, Biologia, Química ou uma disciplina relacionada, com ênfase no uso de técnicas de micro e nano-sonda de varredura de raios-x.

3. Experiência com design beamline e comissionamento.

4. Idioma: Nível avançado de Inglês. Português como adicional.

Breve descrição do trabalho: Os candidatos selecionados terão que realizar seus próprios projetos de pesquisa com difração de raios-x e espectroscopia, bem como estar envolvido no projeto, construção e futura operação da linha de luz nano-sonda no Sirius (CARNAÚBA) sobre o funcionamento do raio-x nas linhas de luz de difração na atual 2ª geração de Fonte de Luz.

Para mais informações sobre as atuais linhas de luz do LNLS, visite www.lnls.br.

Interessados enviar CV, Carta de Motivação e Recomendação para elisa.turczyn@lnls.br.

No campo assunto colocar “47834”, caso contrário o CV não será considerado.

Postdoctoral positions available for glass research.

Posted on quarta-feira 9 de março de 2016

Applications for postdoctoral fellowships are invited for conducting fundamental and applied research at the Center for Research, Technology and Education in Vitreous Materials (CeRTEV) in São Carlos, Brazil. The period of the fellowship is two years, starting in August 2016, renewable for two additional years upon mutual consent.

CeRTEV is an 11-year (started in 2013) joint effort of the Federal University at São Carlos (UFSCar), the University of São Paulo (USP) and the State University of São Paulo (UNESP), to conduct research in the area of Functional Glasses and Glass-Ceramics.

The postdoctoral research will be focused on fundamental and/or applied investigation of glass and glass-ceramics. The researcher is expected to conduct the post-doc activities in one of the joint CeRTEV laboratories and supervised by one of our Principal Investigators, but in close collaboration with the other CeRTEV researchers.

Applicants should have a PhD degree in Physics, Chemistry, Materials Science or Engineering, and have a genuine interest in conducting interdisciplinary research in an international environment. Previous experience in glass science, solid state physics or chemistry is advantageous. The monthly fellowships (non-taxable) include ca. R$ 6.800,-plus 15% professional expenses. Travel expenses from and to their home countries will also be covered. The three sister universities are committed to increasing the proportion of women and ethnic minorities in academia.

Please send your application including CV, list of publications, a 2-page research proposal, and the names and email addresses of two references by May 5, 2016 to Prof. Dr. Edgar D. Zanotto (dedz@ufscar.br) and Laurie Leal (laurie_leal@yahoo.com.br).

Chamada de Bolsistas para Doutorado-Sanduíche no Exterior (SWE).

Posted on sexta-feira 4 de março de 2016

Projeto: Electro-Active Photonic Devices for Novel Spectroelectrochemical Biosensors

Apoio/Edital MEC/MCTI/CAPES/CNPq/FAPs – Programa Ciência sem Fronteiras

O projeto está sendo desenvolvido na UFRGS – junto aos Institutos de Física e de Biociências – e na University of Louisville, EUA, com prazo de finalização em 2018.

Mais informações: https://drive.google.com/folderview?id=0B082f9bJQuisfkVDaTBTb3g1NXg0NGhZMXlQQkN3Y0NFZFlLcl9qSFQtYndCbGZYV0ZmLXc&usp=sharing

Boletim da SBPMat – edição 42.

Posted on terça-feira 1 de março de 2016

Saudações %primeiro_nome%!

Edição nº 42 – 29 de fevereiro de 2016

Notícias da SBPMat: XV Encontro - Campinas (SP), 25-29/09/2016

Plenárias: Veja quem são os cientistas que proferirão as palestras plenárias em nosso evento e comece e se entusiasmar. Aqui.

Expositores: O contato para empresas interessadas em participar do evento com estandes e outras formas de divulgação é comercial@sbpmat.org.br (Alexandre).

Simpósios: A lista de simpósios aprovados para compor o evento será divulgada no site do encontro até o dia 07/03.

Datas importantes: A submissão de resumos estará aberta até 30 de maio. As notificações de aceitação de trabalhos serão enviadas aos autores até 10 de julho.

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, aqui.

Notícias da SBPMat: diretoria e conselho

Os membros da diretoria executiva e do conselho eleitos no final de 2015 tomaram posse de seus cargos no dia 29 de janeiro, em uma reunião realizada na cidade de Campinas. Conheça os cientistas que vão dirigir nossa sociedade nos próximos anos.

Artigo em destaque

Em artigo publicado na Nanoscale, cientistas da UFRGS, com a colaboração de um pesquisador da Alemanha, reportaram um método “verde” para fabricação de nanopartículas feitas de uma liga de paládio e cobre. Os autores também comunicaram que a composição da nanoliga influi na sua capacidade de se oxidar e reduzir. Os resultados podem ser aplicados no design de nanomateriais mais eficientes para diversas aplicações. Veja nossa matéria de divulgação.

Gente da nossa comunidade

Nosso entrevistado nesta edição é o professor Roberto Mendonça Faria (IFSC-USP). Apaixonado por desvendar mistérios dos materiais por meio da pesquisa científica, Faria fez contribuições significativas ao estudo dos polímeros ferroelétricos, polímeros eletrônicos e células solares orgânicas. Além de presidente da SBPMat e diretor do IFSC – USP, Faria já foi coordenador de um Instituto do Milênio, de um INCT e do polo São Carlos do IEA – USP. Na entrevista, ele nos falou sobre sua trajetória científica, as realizações conseguidas enquanto presidente da SBPMat e seus planos para o futuro imediato dentro da nossa sociedade e na internacional IUMRS, onde acaba de assumir a segunda vice-presidência. Na mensagem aos jovens, o professor Faria destacou a importância de “fabricar conhecimento”. Veja nossa entrevista.

Ruth Kiminami, professora do DEMa-UFSCar, é incluída em livro publicado pela Wiley que apresenta perfis de 100 mulheres cientistas e engenheiras de sucesso da área de cerâmica e vidro do mundo. Saiba mais.

Ex-presidentes da SBPMat Elson Longo e José Arana Varela constam entre os 50 pesquisadores atuantes no Brasil com mais citações segundo o Google Scholar. Saiba mais.

Especial: Reator Multipropósito Brasileiro (RMB)

Vários equipamentos de caracterização recebendo feixes de nêutrons para interagir com a matéria formarão o Laboratório Nacional de Nêutrons, que, após sua inauguração, prevista para 2022, estará aberto à comunidade científica dia e noite, 80% do ano. Os feixes de nêutrons virão do RMB, um reator nuclear de pesquisa de 30 MW, atualmente em desenvolvimento sob responsabilidade da CNEN. O laboratório ficará em Iperó (SP). Veja nossa matéria, com entrevista ao coordenador do projeto, José Augusto Perrotta.

Dicas de leitura

Estabilização de superóxido de lítio abre possibilidades de baterias com melhor desempenho (divulgação de artigo da Nature). Aqui.
Novo método de nanoescultura para fabricação de estruturas cristalinas de 1-2 nm usando STEM (divulgação de artigo da Small). Aqui.
No mercado (ou quase): didímio metálico é obtido no Brasil pela primeira vez, possibilitando produção nacional de superímãs. Aqui.

Oportunidades

Curso online sobre escrita científica – produção de artigos de alto impacto, com videoaulas, apostilas e testes. Aqui.

Próximos eventos da área

5th International Conference on Surface Metrology. Póznan (Polônia). 4 a 7 de abril de 2016. Site.
9th Brazilian-German Workshop on Applied Surface Science. Maresias, SP (Brasil). 10 a 15 de abril de 2016. Site.
43rd International Conference on Metallurgical Coatings and Thin Films (ICMCTF). San Diego (EUA). 25 a 29 de abril de 2016. Site.
5ª escola de SAXS. Campinas, SP (Brasil). 2 a 6 de maio de 2016. Site.
40th WOCSDICE ‐ Workshop on Compound Semiconductor Devices and Integrated Circuits held in Europe & 13th EXMATEC ‐ Expert Evaluation and Control of Compound Semiconductor Materials and Technologies. Aveiro (Portugal). 6 a 10 de junho de 2016. Site.
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.
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.

Artigo em destaque: Domando a reatividade de nanoligas.

Posted on segunda-feira 29 de fevereiro de 2016

O artigo científico com participação de membros da comunidade brasileira de pesquisa em Materiais em destaque neste mês é: Charge transfer effects on the chemical reactivity of PdxCu1−x nanoalloys. M. V. Castegnaro, A. Gorgeski, B. Balke, M. C. M. Alves and J. Morais. Nanoscale, 2016,8, 641-647. DOI: 10.1039/C5NR06685A.

Domando a reatividade de nanoligas

Quando, em 2009, o grupo do Laboratório de Espectroscopia de Elétrons (LEe-) da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) decidiu começar a desenvolver “em casa” as nanopartículas metálicas que necessitava para seus estudos, deparou-se com alguns problemas. Muitos dos métodos de síntese reportados na literatura científica não forneciam os resultados esperados ao serem realizados no laboratório gaúcho.

nanoligas_autores — Autores do trabalho. Da esquerda para direita e de cima para baixo: Marcus Vinicius Castegnaro, Andreia Gorgeski, dr. Benjamin Balke, professora Maria do Carmo Martins Alves e professor Jonder Morais.

Motivados fortemente pela curiosidade, como sempre, relata o professor Jonder Morais, pesquisador do LEe-, os membros do grupo conseguiram, depois de muita dedicação, desenvolver novas rotas de síntese que, além de reprodutíveis, são amigáveis com o meio ambiente, eficientes e de baixo custo. “Os primeiros artigos começaram a ser publicados em revistas internacionais em 2013, inicialmente com nanopartículas de paládio (Pd), platina (Pt) e prata (Ag) aplicadas à decomposição catalítica do óxido nítrico. Na sequência, publicamos alguns trabalhos focados em estudos in situ, que visam determinar os mecanismos de formação e crescimento de nanopartículas monometálicas. Recentemente começamos a relatar resultados obtidos com sistemas mais complexos, como as nanoligas de paládio e cobre (Pd-Cu)”, conta o professor Morais.

Nesse último grupo se inserem os resultados recentemente reportados em um artigo publicado na prestigiada revista Nanoscale, cujos autores principais são o professor Jonder Morais e Marcus Vinicius Castegnaro, estudante do curso de doutorado em Física da UFRGS orientado por Morais. A pesquisa englobou desde a produção dos nanomateriais até a sondagem de suas aplicações. “Foi fundamental contar com alunos dedicados, dispostos a enfrentar o desafio de preparar rigorosamente suas próprias amostras, e correlacionar as propriedades eletrônicas e estruturais para entender as propriedades finais em termos de reatividade química”, comenta Morais.

No trabalho publicado na Nanoscale, nanopartículas compostas por ligas de paládio e cobre foram produzidas aplicando um método simples, desenvolvido pela equipe do LEe-. Esse processo é realizado em condições amenas para o meio ambiente e a saúde (meio aquoso, temperatura e pressão ambiente, e uso de substâncias inócuas e baratas como o ácido ascórbico e o citrato de sódio). Várias amostras foram sintetizadas por essa rota, contendo três quantidades diferentes de átomos de paládio e cobre.

As nanopartículas sintetizadas passaram por uma série de análises realizadas na UFRGS, na cidade de Porto Alegre, viajaram a Campinas para outra série de análises em equipamentos do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM) e atravessaram o oceano até a Universidade Johannes Gutenberg, na Alemanha, para realização de algumas medidas complementares. A partir da caracterização, os autores do estudo concluíram que as nanopartículas tinham um tamanho de, aproximadamente, 4 nm e eram altamente cristalinas, entre outras características. Além disso, por meio de experimentos realizados pela técnica de XANES in situ, a equipe de cientistas expôs as nanopartículas a monóxido de carbono (CO) a 450 °C e sondou a reatividade das nanoligas, ou seja, sua capacidade de reagirem quimicamente.

Depois de estudarem os resultados da caracterização, os autores do artigo puderam concluir que a composição da liga influi na capacidade das nanoligas de se reduzirem (ganharem elétrons) e de se oxidarem (perderem elétrons). De fato, quanto maior a quantidade de paládio, a redução ocorre com mais facilidade, e a oxidação, com mais dificuldade.

Esquema representativo da correlação entre a transferência parcial de carga entre os átomos de Pd e Cu (observada por XPS) e a reatividade frente à exposição a CO (sondada por XANES in situ) para as nanoligas Pdx¬Cu1-x. Observou-se que quanto maior a quantidade de Pd presente na nanoliga, maior é a reatividade da amostra frente à redução por CO, e maior é a resistência à oxidação dos átomos que a compõem.

“Os resultados publicados, obtidos pela associação de diversas técnicas experimentais, são relevantes para a compreensão da origem da alta reatividade catalítica de nanoligas de paládio e cobre (Pd-Cu), bem como para elucidar comportamentos similares apresentados por outros sistemas bimetálicos”, destaca Jonder Morais. “Principalmente, tais resultados podem ser utilizados no “design” de novos nanomateriais mais eficientes para diversas aplicações, como por exemplo, na indústria petroquímica, em células a combustível ou no controle da emissão de gases poluentes”, conclui.

Reator Multipropósito Brasileiro: um laboratório nacional de nêutrons para a comunidade de pesquisa em Materiais.

Posted on sexta-feira 26 de fevereiro de 2016

reator e labs — Prédio do reator e laboratórios.

No final de setembro de 2015, no contexto do XIV Encontro da SBPMat, cerca de 40 pesquisadores da área de Materiais participavam de um simpósio sobre o Reator Multipropósito Brasileiro (RMB), projeto que está sendo desenvolvido pela Comissão Nacional de Energia Nuclear (CNEN) e que, quando inaugurado em Iperó (SP), agregará uma importante ferramenta de pesquisa às atuais facilidades de que o Brasil dispõe.

De fato, o RMB fornecerá feixes de nêutrons que, na interação com amostras e com a mediação de diversas técnicas experimentais, poderão fornecer informações únicas sobre a estrutura dos materiais. Para isso, o projeto RMB prevê a construção de uma série de laboratórios com equipamentos de difratometria (de alta resolução, de alta intensidade, Laue, de tensão residual); espalhamento de baixo ângulo; análise de gamas prontos; espectrometria de três eixos e neutrongrafia, entre outras técnicas. Essa infraestrutura de pesquisa deve constituir um laboratório aberto à comunidade científica e funcionando dia e noite, mais de 300 dias por ano: o Laboratório Nacional de Nêutrons.

Como seu nome indica, o RMB atenderá vários objetivos. Além de fornecer feixes de nêutrons para pesquisa científica, será usado em testes de irradiação de materiais e combustíveis utilizados em usinas nucleares geradoras de eletricidade e submarinos propulsados por reatores nucleares, por exemplo. O reator também terá a importante missão de produzir radioisótopos e fontes radioativas para a saúde, indústria, agricultura e meio ambiente, substituindo importações e até mesmo gerando exportações.

Entrevista com o coordenador técnico

Para explicar com um pouco mais de detalhe o projeto RMB, e, em particular, suas aplicações na Ciência e Tecnologia de Materiais, entrevistamos José Augusto Perrotta, coordenador técnico do empreendimento RMB. Mestre em Engenharia Nuclear pelo Instituto Militar de Engenharia (IME) e doutor em Tecnologia Nuclear pela Universidade de São Paulo (USP), Perrotta trabalha como tecnologista na CNEN desde 1983.

Boletim da SBPMat: – Comente brevemente todas as possibilidades que o futuro RMB oferecerá à comunidade de Ciência e Tecnologia de Materiais. De que maneira os feixes de nêutrons poderão ser aproveitados para pesquisa e desenvolvimento nessa área?

José Perrotta: – O RMB é um empreendimento que possui como parte central um reator nuclear de pesquisa multipropósito e vários laboratórios para realizar as pesquisas, serviços e produtos propostos.

O reator foi concebido com um alto fluxo de nêutrons para:

Produzir radioisótopos na qualidade e quantidade necessárias às aplicações brasileiras;
Ter capacidade de irradiar e testar combustíveis nucleares utilizados nas várias aplicações e condições de irradiação do programa nuclear brasileiro;
Ter capacidade de irradiar materiais com nêutrons e verificar seu desempenho sob irradiação;
Ter possibilidade de irradiar amostras para realizar análise química por ativação de nêutrons;
Extrair feixes de nêutrons para pesquisas de estrutura de materiais em várias áreas de aplicação.

Com relação ao item (ii), o reator é preparado para receber amostras de combustíveis e circuitos de irradiação que simulem as condições de reatores PWR, ou seja, testar combustíveis dos reatores de potência utilizados ou desenvolvidos no país.

Com relação ao item (iii), dentro do núcleo do reator existem duas posições com alto fluxo de nêutrons para irradiação de materiais. Nessas posições podem ser colocadas amostras em cápsulas com ambiente (temperatura e meio da inserção da amostra) controlado. Nessas posições podem ser testadas amostras de materiais estruturais e amostras de componentes de reatores de potência utilizados no país.

O reator e infraestrura do reator (piscinas, células quentes e blindagens de transporte) são projetados para atendimento dos dois itens anteriores (ii e iii).

Um Laboratório de Análise Pós-Irradiação está projetado com células quentes e toda infraestrutura para análises mecânicas, físicas e de microscopia das amostras irradiadas, tanto para as amostras de combustíveis irradiados quanto de materiais estruturais.

Com relação ao item (iv), está projetado um laboratório de radioquímica e análise por ativação. O laboratório é conectado ao reator por tubos pneumáticos que permitem enviar amostras para irradiação no reator e trazê-las de volta ao laboratório para análise. Foram definidas várias posições de irradiação no reator, variando a gama de fluxo de nêutrons em que as irradiações podem ser realizadas. O laboratório possui células quentes para recebimento e manuseio das amostras irradiadas antes de sua destinação aos equipamentos de análise (radioquímica ou espectrometria gama). O laboratório será gerenciado como um laboratório nacional o que permitirá sua utilização pela comunidade científica brasileira.

Com relação ao item (v), o reator está projetado com um tanque refletor de água pesada que, mecanicamente, permite a extração de feixe de nêutrons. Esses nêutrons são térmicos e para obter nêutrons frios está projetado um pequeno tanque com deutério a 19 ºK (fonte fria). Serão extraídos nêutrons térmicos em duas posições, e nêutrons frios em outras duas posições. Cada tubo de extração pode conter até três guias de nêutrons. Essas guias conduzirão o feixe de nêutrons para posições em um saguão de experimentos no prédio do reator, e para um prédio chamado prédio das guias de nêutrons. Nessas guias de nêutrons poderão ser acoplados os equipamentos de base científica e tecnológica para as análises das amostras com o feixe de nêutrons. Existe um tubo de extração adicional de nêutrons térmicos para realizar imagens com feixe de nêutrons (neutrongrafia). O saguão de experimentos no prédio do reator e o prédio de guias formarão o que denominamos “Laboratório Nacional de Nêutrons”.

Boletim da SBPMat: – Haverá estações experimentais para Ciência e Tecnologia de Materiais, análogas às do LNLS? Quais? Estarão abertas a toda a comunidade científica? Operarão constantemente enquanto o reator estiver funcionando?

José Perrotta: – As linhas de nêutrons, como mencionado são cinco: três com nêutrons térmicos e 2 com nêutrons frios. Quatro das linhas podem ter até três guias. Nessas guias serão colocados os equipamentos (ou estações) experimentais.

As seguintes estações podem vir a ser utilizadas no início de operação do Laboratório Nacional de Nêutrons (LNN):

Prédio das Guias de Nêutrons.

Para nêutrons térmicos: Difratômetro de Alta Resolução; Difratômetro de Alta Intensidade; Difratômetro Laue; Difratômetro de Tensão Residual
Para nêutrons frios: Espalhamento de Baixo Ângulo; Análise de Gamas Prontos

Saguão de Experimentos no Prédio do Reator.

Nêutrons Térmicos: Espectrômetro de Três Eixos; Neutrongrafia

tabela reatores corrigida — A tabela apresenta a potência de outros reatores nucleares de pesquisa do mundo. O RMB terá 30 MW. Dados fornecidos por José Perrotta.

O RMB trará para a comunidade de pesquisa do país um importante laboratório de utilização de feixe de nêutrons. Este laboratório, por suas características técnicas, é complementar ao Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS), que também tem um projeto de grande vulto que é o Sirius. É proposta do empreendimento RMB que o Laboratório de Feixe de Nêutrons seja, a exemplo do LNLS, um laboratório nacional. Isto facilitará o acesso da sociedade científica brasileira à instalação.

O funcionamento das linhas de nêutrons está associado à operação do reator. O reator operará 24 horas por dia, em ciclos de 25 a 28 dias, de forma a atingir uma disponibilidade superior a 80% do tempo anual (acima de 300 dias em operação plena). O LNN poderá operar durante todo esse tempo.

Um ponto importante é que o LNN terá independência operacional em relação à operação do reator, ou seja, a operação do reator oferece o feixe de nêutrons e não interfere na operação do LNN.

Boletim da SBPMat: – Do ponto de vista da Ciência e Tecnologia dos Materiais, quais serão as vantagens do futuro RMB com relação aos demais reatores que atualmente existem no Brasil?

José Perrotta: – O Brasil possui quatro reatores nucleares de pesquisa em operação. O mais antigo, e também o de maior potência (5 MW), é o reator IEA-R1 do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN) em São Paulo que foi inaugurado em 1957. Outros dois reatores de pesquisa de baixa potência, o reator IPR-R1 do Centro de Desenvolvimento de Tecnologia Nuclear (CDTN) em Belo Horizonte (100 kW) e o reator Argonauta do Instituto de Engenharia Nuclear (IEN) no Rio de Janeiro (500 W), foram construídos na década de 60. Esses três reatores, de projetos norte-americanos, foram construídos dentro dos campi universitários da USP, UFMG, e UFRJ, respectivamente, e originaram os principais institutos de pesquisas nucleares da Comissão Nacional de Energia Nuclear (CNEN), os quais se desenvolveram à proporção do tamanho dos reatores e de suas aplicações. Esses reatores e os institutos da CNEN que cresceram ao seu redor foram fundamentais no desenvolvimento e utilização de tecnologia nuclear que temos hoje no país, e na formação dos recursos humanos associados. O quarto reator nuclear de pesquisa, o reator IPEN/MB-01 localizado no IPEN, é uma instalação do tipo unidade crítica (100 W) e foi construído na década de 80, já com tecnologia nacional, visando o desenvolvimento autônomo da tecnologia para reatores nucleares de potência.

O reator do RMB é de 30 MW e possui concepção e projeto modernos. Os reatores hoje existentes no país não possuem fluxos de nêutrons para garantir operação comercial ou características adequadas para uma pesquisa de alto nível. Além de ser uma instalação mais moderna, o fluxo de nêutrons do RMB é uma ordem de grandeza superior ao do reator IEA-R1 e possui funções que hoje não são atendidas por esse reator. Os outros três reatores são de baixíssimo fluxo de nêutrons.

Boletim da SBPMat: – Você poderia estimar quando ocorreria a inauguração do RMB e seus laboratórios de pesquisa?

José Perrotta: – O empreendimento RMB pode ser executado em um período de 6 a 7 anos. No estágio atual de desenvolvimento isto ocorreria em 2022, caso sejam disponibilizados os recursos integrais para o projeto. É importante destacar que, além da necessidade de recursos financeiros intensivos para sua realização, o empreendimento, por ter instalações nucleares e radiativas, requer licenças ambientais e nucleares para sua construção e operação. Isso implica em tempos adicionais para sua implantação.

Financiadores e parceiros no desenvolvimento do RMB

A execução do projeto do RMB ocorre sob responsabilidade da Comissão Nacional de Energia Nuclear (CNEN). O empreendimento é coordenado pela Diretoria de Pesquisa e Desenvolvimento da CNEN e desenvolvido por meio de seus institutos de pesquisa: Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN), Instituto de Engenharia Nuclear (IEN), Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear (CDTN), Centro Regional de Ciências Nucleares do Nordeste (CRCN-NE) e Instituto de Radioproteção e Dosimetria (IRD).

Ao longo das etapas de desenvolvimento do RMB, a CNEN conta e contará com parcerias e contratação de empresas nacionais e estrangeiras. Alguns dos parceiros que participaram até o momento: a Marinha do Brasil e o governo do Estado de São Paulo, na cessão do terreno onde será localizado o RMB; o Centro de Tecnologia da Marinha em São Paulo (CTMSP), e a Comissão Nacional de Energia Atômica (CNEA) da Argentina que desenvolve o reator nuclear de pesquisa RA-10, similar ao RMB, na Argentina. Empresas contratadas: a empresa argentina INVAP, que projetou o reator de pesquisa OPAL da Austrália, e a empresa brasileira Intertechne desenvolveram o projeto básico de engenharia do empreendimento.

Com custo estimado em US$ 500 milhões, o RMB é patrocinado pelo Governo Federal através do Ministério da Ciência Tecnologia e Inovação (MCTI).