O artigo científico com participação de membros da comunidade brasileira de pesquisa em Materiais em destaque neste mês é: Mechanisms of optical losses inthe 5D4 and 5D3 levels in Tb3+ doped low silica calcium aluminosilicate glasses. J. F. M. dos Santos, I. A. A. Terra, N. G. C. Astrath, F. B. Guimarães, M. L. Baesso, L. A. O. Nunes and T. Catunda. J. Appl. Phys. 117, 053102 (2015). DOI: 10.1063/1.4906781.
Revelando segredos da luminescência de um íon lantanídeo.
Uma equipe de cientistas de instituições brasileiras avançou na compreensão de mecanismos que limitam a eficiência da emissão de luz em materiais dopados com íon de térbio trivalente (Tb3+). Esse íon, do grupo das terras raras e subgrupo dos materiais lantanídeos, apresenta emissões luminescentes desde o ultravioleta até o infravermelho, sendo particularmente interessante, por seu interesse tecnológico, a sua intensa emissão verde, de cerca de 545 nm de comprimento de onda.
Alguns anos atrás, por exemplo, pesquisadores japoneses demonstraram emissão laser de fibras ópticas dopadas com Tb3+. Entretanto, o dispositivo apresentou baixa eficiência devido à saturação do seu ganho óptico, mesmo a baixas potências de excitação.
Processo de luminescência de amostra de LSCAS dopada com Tb3 excitada por um laser azul emitindo luz verde. As fotos mostram a amostra sem (esq.) e com (dir.) excitação.
Retomando esse problema tecnológico, a equipe de cientistas do Brasil fez um estudo detalhado dos processos que causam a saturação da emissão verde. Para isso, utilizaram o Tb3+ como dopante de um material que, por suas propriedades, garante alta eficiência de emissão, principalmente no infravermelho: o vidro aluminosilicato de cálcio com baixa concentração de sílica, conhecido como LSCAS, de low-silica calcium aluminosilicate.
O estudo envolveu dois grupos de pesquisa que mantêm colaboração há cerca de duas décadas, o grupo de espectroscopia de sólidos do Instituto de Física de São Carlos, da Universidade de São Paulo (IFSC – USP), e o grupo de fototérmica da Universidade Estadual de Maringá (UEM). Os resultados foram reportados em um artigo recentemente publicado no Journal of Applied Physics.
Em primeiro lugar, amostras do vidro com diversas concentrações do dopante foram preparadas pelo grupo da UEM.
Foto das amostras de LSCAS. A amostra base apresenta concentração de 0,05% de Tb3+.
No IFSC – USP, as amostras foram excitadas por meio de um laser em dois comprimentos de onda distintos, 488 nm (visível) e 325 nm (ultravioleta), e seus espectros de absorção, emissão e excitação foram obtidos. Ao analisá-los, os cientistas do grupo de espectroscopia de sólidos observaram certas particularidades no comportamento de algumas das emissões luminescentes, como, por exemplo, uma forte saturação numa emissão verde semelhante à observada no laser dos cientistas japoneses, e, em outros comprimentos de onda, uma diminuição da luminescência ocorrendo a intensidades de excitação mais baixas do que o previsto. Dessa maneira, os pesquisadores brasileiros puderam concluir que o mecanismo associado na literatura às emissões de materiais dopados com Tb3+, conhecido como cross relaxation, não era suficiente para explicar a totalidade do comportamento das emissões, e nem sequer a saturação que ocorre nas emissões no verde, e propuseram a ação adicional de outros processos.
“Mecanismos de perdas adicionais, tais como emissões por defeitos na matriz, processos de conversão ascendente de energia, entre outros, exercem uma influência significativa no sistema que estudamos”, explica Tomaz Catunda, professor do IFSC e autor correspondente do artigo. “Estas vias de decaimento, até então ignoradas na literatura, apresentam grande relevância na fabricação de dispositivos ópticos em materiais dopados com Tb3+”, completa.
O estudo de vidros dopados com Tb3+ na equipe brasileira começou durante a pesquisa de doutorado de Idelma Terra, defendida em 2013 pela USP, que visava ao desenvolvimento de materiais para aumentar a eficiência de células solares. A tese foi agraciada com o “Prêmio Vale-Capes de Ciência e Sustentabilidade 2014”. O estudo desses materiais continuou no doutorado de Giselly dos Santos Bianchi, realizado na UEM e na dissertação de mestrado de Jéssica Fabiana Mariano dos Santos, defendido em 2014 pela EESC-USP.
O artigo do Journal of Applied Physics veio se agregar a um conjunto de dezenas de papers publicados em periódicos internacionais gerados a partir da colaboração entre os grupos do IFSC e da UEM, em alguns casos envolvendo também outros cientistas do Brasil e do exterior, sobre espectroscopia óptica de vidros de aluminato de cálcio dopados com íons de terras raras e suas aplicações em dispositivos emissores de luz.
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Notícias da SBPMat: XIV Encontro - Rio de Janeiro, 27/09 a 01/10 de 2015
Autores: A submissão de resumos para os 27 simpósios e 2 workshops do XIV Encontro da SBPMat está aberta até 30 de maio. Veja as instruções para autores.
Hospedagem: Está disponível uma lista de hotéis com condições especiais para participantes do XIV Encontro da SBPMat. Aqui.
Patrocinadores e expositores: 23 empresas já reservaram seu lugar no XIV Encontro da SBPMat. Contato para expositores e demais patrocinadores: rose@metallum.com.br.
Notícias da SBPMat: participação na IUMRS - ICAM 2015
Nossa SBPMat, representada por seu presidente, Roberto Mendonça Faria, faz parte do comitê organizador da 14ª Conferência Internacional sobre Materiais Avançados da União Internacional de Sociedades de Pesquisa em Materiais (IUMRS – ICAM 2015). O evento será realizado na Coreia do Sul em outubro deste ano. Saiba mais.
Artigo em destaque
Uma equipe de pesquisadores da USP e de uma universidade cubana conseguiu aumentar em mais de 25 vezes a densidade de corrente acima da qual o material Bi-2223 deixa de ser supercondutor. Para isso, prepararam o material por meio de sinterização a plasma, seguida de tratamento térmico. Os autores também propuseram quais são os mecanismos que ocorrem na microestrutura do Bi-2223 para que essa otimização aconteça. O trabalho foi recentemente reportado no periódico Journal of Applied Physics.Veja nossa matéria de divulgação.
Gente da nossa comunidade
Oswaldo Luiz Alves, professor do Instituto de Química da Unicamp há mais de 40 anos, é autor de relevantes contribuições na área de Materiais em temas diversos, desde o desenvolvimento de materiais vítreos para telecomunicações até o estudo das interações de novos nanomateriais baseados em carbono com biossistemas. Em entrevista ao Boletim da SBPMat, o professor Alves falou sobre seu trabalho de introdução da Química do Estado Sólido no Brasil e as contribuições que fez na área de Materiais, atuando em pesquisa, formação de pesquisadores, divulgação científica, política científica etc. Ele também nos contou um pouco sobre sua adolescência em São Paulo e deixou uma mensagem para os leitores mais jovens. Veja nossa entrevista com o cientista.
Victor Carlos Pandolfelli, professor do DEMa-UFSCar, foi nomeado editor associado do Journal of the American Ceramic Society – um dos periódicos científicos mais citados de sua área. Saiba mais.
História da pesquisa em Materiais no Brasil
Cylon Gonçalves da Silva, primeiro diretor do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS), compartilhou com nosso boletim algumas anedotas sobre a participação da indústria brasileira na construção do laboratório – mais precisamente, sobre o uso de materiais nacionais na fabricação dos aceleradores do LNLS. Veja o artigo do professor Cylon.
Dicas de leitura
Especial.
Relato cativante da interessantíssima história da descoberta do quasicristal natural – encontrado na Sibéria e produzido… no espaço. A reportagem foi vencedora do Physics Journalism Prize, edição 2015, do Institute of Physics (IOP) e do Science and Technology Facilities Council (STFC). Aqui.
Divulgação científica internacional de papers destacados.
Hidrogel de polímero e nanopartículas, de produção simples, tem potencial para liberação controlada de fármacos(divulgação de paper da Nature Communications). Aqui.
Hipertermia magnética: nanopartículas com formato de flor geram mais calor para destruir células do câncer (divulgação de paper do Journal of Applied Physics). Aqui.
Notícias de INCTs e CEPIDs.
Novo biovidro desenvolvido no âmbito do CeRTEV melhora o desempenho de implantes dentários e ortopédicos de titânio ao ser depositado na sua superfície. Aqui.
CDMF apresenta produtos de parcerias com empresas em evento em São Carlos. Aqui.
Oportunidades
Pós-doutorado PNPD no PPGFSC/UFSC, em Física da Matéria Condensada e outras áreas. Aqui.
Chamada de propostas FAPESP (São Paulo) – M-ERA NET (Europa) em Ciência e Engenharia de Materiais. Aqui.
Microtomógrafo do LNNano revela em 3D a morfologia de regiões da amostra, além de porosidade, diâmetro etc. Projetos para usar o equipamento podem ser submetidos a avaliação. Aqui.
Próximos eventos da área
Simpósio Internacional em Materiais e Biossistemas (SIMBI) 2015. Lavras, MG (Brasil). 28 e 29 de abril de 2015. Site.
4th School of SAXS Data Analysis. Campinas, SP (Brasil). 11 a 15 de maio de 2015. Site.
VII Método Rietveld. Fortaleza, CE (Brasil). 6 a 10 de julho de 2015. Site.
São Paulo School of Advanced Sciences (ESPCA) on Recent Developments in Synchrotron Radiation. Campinas, SP (Brasil). 13 a 24 de julho de 2015. Site.
Advanced School on Glasses and Glass-Ceramics (G&GC São Carlos). São Carlos, SP (Brasil). 1 a 9 de agosto de 2015. Site.
Primeira Conferência de Materiais Celulares (MATCEL 2015). Aveiro (Portugal). 7 e 8 de setembro de 2015. Site.
XIV Encontro da SBPMat. Rio de Janeiro, RJ (Brasil). 27 de setembro a 1º de outubro de 2015. Site.
13th International Conference on Plasma Based Ion Implantation & Deposition (PBII&D 2015). Buenos Aires (Argentina). 5 a 9 de outubro de 2015. Site.
10th Ibero-American Workshop on Complex Fluids 2015. Florianópolis, SC (Brasil). 25 a 29 de outubro de 2015. Site.
14th International Union of Materials Research Societies – International Conference on Advanced Materials (IUMRS-ICAM 2015). Jeju (Coreia). 25 a 29 de outubro de 2015. 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.
O professor Oswaldo Luiz Alves. (Crédito: Gustavo Morita)
Foi nos clubes de ciência da escola pública e do bairro Perdizes, na cidade de São Paulo, que Oswaldo Luiz Alves começou a se interessar por ciência, durante a adolescência, fazendo experimentos de Química e Biologia. Aos 20 anos, formou-se em um dos primeiros cursos técnicos de Química Industrial da América do Sul, na Escola Técnica Oswaldo Cruz, contando com bolsa de estudo da Secretaria de Educação do Estado de São Paulo. Durante o curso, realizou um estágio no Instituto Biológico, do governo do Estado de São Paulo, onde teve seus primeiros contatos com a técnica de espectroscopia de infravermelho.
Após uma experiência de um ano trabalhando na indústria, ingressou nos cursos de bacharelado e licenciatura em Química da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), e concluiu ambos em 1973. Durante a graduação, foi monitor do Instituto de Química da universidade e bolsista de iniciação científica. Assim que se formou, Alves, na época com 25 anos, foi contratado como docente pelo Instituto de Química da Unicamp e, simultaneamente, iniciou seu doutorado sem realizar previamente o mestrado, desenvolvendo um trabalho de pesquisa sobre aplicação da espectroscopia vibracional (Raman e infravermelha) em complexos moleculares. Em 1979, partiu para a França com bolsa da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp) para realizar um pós-doutorado no qual trabalhou novamente com espectroscopia vibracional, inclusive utilizando um dos primeiros espectrômetros de infravermelho por transformada de Fourier. Dessa maneira, Oswaldo Alves vivenciou na própria pele o início de uma época da Química de profícuo desenvolvimento e aplicação de novas técnicas de análise, sobretudo espectroscópicas, e suas aplicações. Além disso, Alves também se deixou motivar por outro movimento, iniciado na década de 1970, que ocorria fortemente na comunidade dos químicos na Europa: o desenvolvimento e estudo de novos materiais dentro da chamada Química do Estado Sólido.
De volta ao Brasil depois de quase dois anos na França, nos quais atuou como professor convidado na Universidade de Lille, encontrou um panorama diferente do europeu. Por aqui, quase nenhum químico trabalhava ainda na área de Estado Sólido. Assim, Alves se dedicou a introduzi-la e, em 1985, fundou o Laboratório de Química do Estado Sólido (LQES) no Instituto de Química da Unicamp. Desde então, o cientista tem feito relevantes contribuições à Ciência e Tecnologia de Materiais, em temas diversos como materiais vítreos para telecomunicações, técnicas de síntese de materiais bidimensionais, desenvolvimento de sistemas químicos integrados, purificação de nanotubos de carbono e interação de novos nanomateriais baseados em carbono com biossistemas.
Atualmente com 67 anos, Oswaldo Alves é professor titular da Unicamp, onde atua como coordenador científico do LQES e do Laboratório de Síntese de Nanoestruturas e Interação com Biossistemas (NanoBioss/SisNano). Em 40 anos de docência, orientou mais de 50 mestrados e doutorados. Pesquisador 1 A do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), ele é autor de mais de 200 artigos publicados em periódicos científicos, os quais totalizam mais de 2.400 citações, além de mais de 20 patentes depositadas, 5 concedidas e uma licenciada, esta última referente a uma tecnologia voltada à remediação de efluentes de indústrias papeleiras e têxteis. No campo da divulgação científica, atua como editor científico de dois boletins de notícias, o “LQES News” e o “Nano em Foco”.
Oswaldo Alves é membro titular da Academia Brasileira de Ciências e da Academia de Ciências do Estado de São Paulo, comendador da Ordem Nacional do Mérito Científico e fellow da TWAS (The World Academy of Sciences for the advancement of science in developing countries) e da Royal Society of Chemistry. Recebeu prêmios de diversas entidades, como a Unicamp, a Associação Brasileira de Indústrias Químicas (Abiquim) e a Sociedade Brasileira de Química, da qual foi presidente de 1998 a 2000, além de fundador e primeiro diretor de sua divisão de Química de Materiais.
Segue uma entrevista com o cientista.
Boletim da SBPMat: – Como se despertou seu interesse pela ciência? O que o levou a se tornar um cientista e a trabalhar em Química do Estado Sólido/Materiais?
Oswaldo Luiz Alves: – Lá se vão muitos anos. Antes de entrarmos para a Universidade participamos muito dos clubes de ciência de nossa escola pública e do nosso bairro na cidade de São Paulo (Perdizes). No clube de ciências do bairro tínhamos um pequeno laboratório com materiais doados por um dos bisnetos do cientista Vital Brazil, onde fizemos muitas experiências de Química e Biologia. Logo em seguida veio um estágio realizado no Instituto Biológico, este mais formal, como requisito do curso técnico de Química Industrial, onde trabalhamos com espectroscopia no infravermelho e polarografia (eletrodo gotejante de mercúrio) aplicadas à determinação de pesticidas. Quando entramos na Unicamp, em 1969, depois de uma experiência na indústria (Bayer do Brasil), para nós já estava claro que continuaríamos os estudos após a graduação, o que nos fez logo engajarmos em pesquisas com compostos de terras-raras, através de uma Bolsa de Iniciação Científica da FAPESP, já pensando em nos tornar professor universitário e pesquisador. Fizemos o doutoramento direto (isto não era muito comum nos anos 70) trabalhando com as espectroscopias Raman-laser e no infravermelho e cálculos teóricos de campos de força moleculares. Em 1979, fomos para a França realizar o pós-doc no Laboratoire de Spectrochimie Infrarouge et Raman do CNRS (CNPq Francês) para trabalhar com espectroscopia Raman com resolução espacial, efeito SERS e CARS e comissionar um dos primeiros espectrômetros infravermelhos que operavam com transformada de Fourier. Nesta época ocorria na Europa e, principalmente na França (Bordeaux, Rennes e Orsay), uma fortíssima atividade em Química do Estado Sólido, dentro da perspectiva de materiais. Deixamo-nos contaminar!
Ao retornar ao Brasil vimos a oportunidade de fundar o Laboratório de Química do Estado Sólido – LQES (1985), com muita dificuldade, pois a quase totalidade da Química brasileira trabalhava em solução. Em função disso migramos para a comunidade de Física onde permanecemos por cerca de 10 anos, chegando, inclusive, a coordenar atividades ligadas aos materiais nas célebres reuniões da Sociedade Brasileira de Física (SBF) em Caxambu. De lá para cá, sempre estivemos envolvidos com Química do Estado Sólido e Materiais participando do Projeto Fibras Ópticas (Telebras) onde trabalhamos com vidros dopados com quantum dots para telecomunicações, vidros para óptica não linear e, no LQES, em atividades ligadas aos materiais bidimensionais (lamelares), nanocompósitos envolvendo polímeros condutores, sistemas químicos integrados, vitrocerâmicas e vidros porosos, nanopartículas de sílica com funcionalizações complexas, nanotubos de carbono, óxido de grafeno e carbon dots. Nestes três últimos temas nossos esforços estão voltados para o estudo da interação destes novos carbonos com biossistemas dentro da perspectiva da avaliação dos riscos das nanotecnologias (regulação).
Boletim da SBPMat: – Quais são, na sua própria avaliação, as suas principais contribuições à área de Materiais?
Oswaldo Luiz Alves: – Sempre é muito difícil fazer estas avaliações, entretanto acredito que alguns pontos podem ser elencados.
Em termos da pesquisa científica, nossas principais contribuições foram as pesquisas com vidros dopados com quantum dots e vidros para óptica não linear, o desenvolvimento de técnicas de síntese de vários materiais bidimensionais e sua química de intercalação, o desenvolvimento de sistemas químicos integrados (vidro-polímero condutor, vidro-semicondutores), purificação de nanotubos de carbono (efeito dos debris oxidados) e interação de novos carbonos com biossistemas (efeito “corona” protêico e agregação) e nanopartículas de sílica com funcionalização antagônica para “drug-delivery“.
Criamos o Laboratório de Química do Estado Sólido (LQES), laboratório pioneiro em pesquisas em Química do Estado Sólido no Brasil, onde atuamos até hoje como Coordenador Científico. Outra contribuição que acreditamos merece destaque foi a nossa atuação como Coordenador do “Programa de Química para Materiais Eletrônicos da FINEP” (final dos anos 80). Muitos dos mais importantes grupos de pesquisa em Materiais que atuaram, ou ainda atuam no Brasil em alto nível, em vários estados, receberam financiamentos deste exitoso programa. Merece ser mencionada nossa participação como fundador e primeiro Diretor da Divisão de Química de Materiais da Sociedade Brasileira de Química. Coordenamos o projeto FAPESP que financiou a construção da primeira linha de EXAFS (XAS), inclusive com participação direta nos programas de formação de usuários em uma técnica espectroscópica que nunca tinha sido utilizada no Brasil. Atualmente estamos atuando como Coordenador Científico do Laboratório de Síntese de Nanoestruturas e Interação com Biossistemas (NanoBioss/SisNano).
Em 2014 completamos 40 anos de docência no Instituto de Química da Unicamp onde formamos mais de 50 alunos (mestrado e doutorado) muitos dos quais hoje são lideres de pesquisa destacados no cenário nacional e internacional e que exercem suas atividades em vários estados brasileiros.
Atuamos como editor científico de dois boletins de notícias. O primeiro é o LQES News, quinzenal, veiculado há 14 anos, com linha editorial ligada aos desenvolvimentos da ciência, tecnologia e inovação (geral) e nanotecnologias. O segundo é o Boletim NANO em Foco, editado em parceria com a Agência Brasileira de Desenvolvimento Industrial, mensal, veiculado há 7 anos, com uma linha editorial ligada aos produtos comerciais, riscos e regulação das nanotecnologias. Além disso, publicamos, também em parceria com a ABDI, a “Cartilha sobre Nanotecnologia” (duas edições) destinada à introdução das nanotecnologias para o grande público.
Os diversos sistemas e materiais estudados e desenvolvidos no LQES permitiram o depósito de 27 patentes de processo e aplicação, inclusive algumas internacionais, e um licenciamento de uma tecnologia inovadora para o setor produtivo. Além disso, participamos, como consultor, de dois processos relacionados com o Programa de Subvenção Econômica para Empresas (Nanotecnologia) da FINEP, que levaram ao desenvolvimento de 8 produtos comerciais.
Ao longo destes muitos anos, tivemos a participação em várias atividades relacionadas com a política científica brasileira. Dentre elas destacamos: Coordenador dos CAs (Química) do CNPq e Fapesp. Membro do Conselho Deliberativo do CNPq (2 mandatos) e do Conselho Consultivo da Nanotecnologia (MCTI/SisNano) em todas as suas composições. Atuamos, até o momento, como consultor para a área das nanotecnologias da Agência Brasileira de Desenvolvimento Industrial (ABDI) e Centro de Gestão e Estudos Estratégicos (CGEE). Prestamos consultoria ao Conselho Estadual de Ciência e Tecnologia da Secretaria de Desenvolvimento Econômico, Ciência, Tecnologia e Inovação do Estado de São Paulo para a área de nanotecnologia. Fazemos parte do conselho cientifico da APAE de São Paulo.
Boletim da SBPMat: – Deixe uma mensagem para nossos leitores que estão iniciando suas carreiras de cientistas.
Oswaldo Luiz Alves: – Primeiramente, gostaria de dizer que a carreira científica é fascinante, sobretudo nos tempos em que vivemos, onde as quebras de paradigmas ocorrem amiúde. Outro aspecto, não menos fascinante, é o conviver com a inter, multi e transdisciplinaridade que, ao mesmo tempo em que ampliam nossos conhecimentos apontam para nossas limitações. Nestas relações fica claro que o conhecimento sólido e aprofundado de conceitos, técnicas e ferramentas é fundamental. Trata-se de um processo que passa por uma atitude de abertura e pela aquisição de uma “língua franca” que possibilitam a interação de diferentes especialistas e expertises, na resolução de problemas, muito bem identificados, de ciência, tecnologia e inovação. Assim, sempre que possível, devemos procurar um equilíbrio entre atitudes de pesquisa paper oriented e knowledge oriented e, sobretudo, não nos esquecermos de fazer uma segunda leitura de nossos resultados de pesquisa buscando, assim, examinar sua possível conexão com as necessidades do cidadão brasileiro e do desenvolvimento nacional.
O artigo científico com participação de membros da comunidade brasileira de pesquisa em Materiais em destaque neste mês é: 10 to 25-fold increase in the transport superconducting critical current density of spark-plasma sintered Bi-2223 superconductors. E. Govea-Alcaide, I. F. Machado, and R. F. Jardim. Journal of Applied Physics 117, 043903 (2015). DOI: 10.1063/1.4906560.
Puxando os limites de um supercondutor
Um trabalho recentemente publicado no Journal of Applied Physics, assinado por dois pesquisadores brasileiros e um cubano, traz relevantes contribuições ao estudo dos materiais supercondutores – aqueles que permitem o fluxo de corrente elétrica sem resistência (literalmente, com resistência elétrica zero).
A supercondutividade ocorre em certos materiais sob condições determinadas. Existe, por exemplo, uma condição chamada de “temperatura crítica supercondutora”, acima da qual a supercondutividade não ocorre. E existe também uma “densidade de corrente crítica” (a quantidade de corrente elétrica que passa por determinada área), acima da qual a supercondutividade é destruída.
No trabalho reportado no Journal of Applied Physics, os autores apresentam uma rota que permite aumentar a densidade de corrente crítica do Bi-2223 em mais de 25 vezes na temperatura do nitrogênio líquido (77 K, ou seja, uns 195 °C negativos).
Esquema representativo do processo de sinterização a plasma (SPS).
O método parte de pó de Bi-2223 (óxido misto de bismuto, estrôncio, cálcio e cobre), consolidado por meio da técnica de sinterização por plasma (spark plasma sintering, SPS) em temperaturas próximas de 800 °C e tratado termicamente a 750 °C por 5 minutos. A rota abre possibilidades em diversas aplicações do material. “A otimização de propriedades supercondutoras de interesse, como é o caso da corrente crítica supercondutora, nos parece ser de grande relevância para a área de aplicações de supercondutores de maneira geral”, avalia o físico Renato de Figueiredo Jardim, autor do trabalho e professor do Instituto de Física da USP.
Além disso, no artigo, os autores propuseram quais são os mecanismos que ocorrem na microestrutura do material para que aconteça o aumento nessa propriedade supercondutora.
Imagem de microscopia de varredura de elétrons retro espalhados da microestrutura do Bi-2223 consolidado pela técnica de SPS a 750 °C: grãos com forma de lâmina.
Inicialmente, os cientistas puderam confirmar que, após o processo de sinterização a plasma, o Bi-2223 apresentou grãos alongados com forma de lâminas, compostos por casca e caroço (shell-core). Os pesquisadores conferiram que a casca, que é a borda do grão, era deficiente em oxigênio, o que constitui de certa forma um problema, desde que esse elemento é fundamental para melhorar as propriedades supercondutoras do Bi-2223 ao otimizar suas propriedades intergranulares.
Entretanto, o breve tratamento térmico realizado após a consolidação do material trouxe resultados de impacto. “O tratamento térmico foi fundamental para o restabelecimento, mesmo que parcial, de propriedades supercondutoras robustas no material preparado via SPS”, diz Renato Jardim. Concretamente, o tratamento diminuiu a largura da casca deficiente em oxigênio, fato que propiciou o aumento da condução da corrente elétrica entre os grãos. “O restabelecimento de oxigênio no material ocorre via os contornos de grão e certamente não é total, ou seja, ele ocorre em certas porções dos contornos de grãos, estabelecendo “caminhos” com baixa resistência elétrica, por onde corrente elétrica, por exemplo, pode conectar os grãos supercondutores do material”, resume o professor.
De acordo com o professor Jardim, a sua colaboração científica com o primeiro autor do artigo, o físico Ernesto Govea Alcaide, atualmente professor da Universidade de Granma (Cuba), já tem mais de 15 anos, e se remonta à pesquisa de doutorado de Govea Alcaide, realizada entre 2001 e 2005 dentro de um convênio CAPES/MES (Brasil/Cuba) coordenado pelos professores Jardim (pela USP) e Pedro Mune (pela Universidade de Oriente, em Cuba). Na ocasião, Govea Alcaide iniciou um estudo sistemático da preparação de compostos supercondutores visando a aplicações tecnológicas.
“É importante ressaltar que materiais supercondutores com potencial para aplicações tecnológicas requerem algumas características bem especificas, ou seja, os materiais devem apresentar: (i) fase cristalográfica única; (ii) alta textura; (iii) alta densidade; e (iv) contornos de grãos de baixa resistência elétrica”, explica o professor Jardim.
Com essas características em mente, em uma missão de trabalho dentro do convênio bilateral, Govea-Alcaide iniciou a preparação de materiais supercondutores. Em uma visita a São Paulo, relata Jardim, Govea Alcaide teve contato com o grupo da professora Izabel Machado, também autora do artigo, e, utilizando as facilidades do seu laboratório, produziu amostras de Bi-2223 por meio da técnica de SPS a partir de pós desse material de alta qualidade, cuja produção já era dominada no laboratório do professor Jardim.
De acordo com o professor Jardim, um conjunto maior de artigos científicos, no mesmo tópico do artigo aqui mencionado e publicados recentemente pelos professores Govea Alcaide, Machado e Jardim, entre outros pesquisadores, acaba de ser agraciado com um prêmio da Academia de Ciências de Cuba como um dos trabalhos de maior contribuição científica no ano de 2014.
O trabalho cujos resultados foram reportados no artigo do Journal of Applied Physics contou com financiamento do Brasil (Fapesp, CNPq, CAPES e Petrobrás) e do Ministerio de Educación Superior (MES) de Cuba.
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Você gostaria de sugerir, para a seção “Artigo em destaque” do Boletim da SBPMat, um artigo publicado em revista científica renomada e assinado por pesquisadores atuantes no Brasil? Entre em contato: comunicacao@sbpmat.org.br.
O Programa de Pós-Graduação em Física da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC – Florianópolis) anuncia a disponibilidade de 1 (uma) bolsa de pós-doutorado PNPD/CAPES, para o período de 2 (dois) anos, com possível prorrogação. A mensalidade da bolsa é de 4.100 reais e o valor de custeio anual é de 12.000 reais.
Projeto – Fortalecimento das linhas de pesquisa do Programa de Pós-Graduação da Física da UFSC: O candidato pode atuar em linhas de pesquisa TEÓRICAS ou EXPERIMENTAIS, em uma das seguintes áreas: Astrofísica, Física Atômica e Molecular, Física da Matéria Condensada e Mecânica Estatística, Física Nuclear e de Hádrons e Física Matemática e Teoria de Campos.
2) Descrição de interesses científicos, incluindo projeto de pesquisa para o período (março/2015 a fevereiro/2017) com no máximo 10 páginas;
3) Nome e e-mail de duas pessoas para eventuais cartas de recomendação;
4) O candidato deve, no ato da inscrição, informar o título do projeto para o qual estará concorrendo.
*Toda documentação deve ser enviada em um único e-mail. Os documentos1 e 2 devem ser anexados ao e-mail, ambos em formato pdf.
Período de inscrições: 30/03/2015 a 17/04/2015
Divulgação do Resultado: até o dia 24 de Abril de 2015.
Critérios para seleção:
Os candidatos terão sua documentação avaliada pelos seguintes quesitos:
– Potencial e domínio do candidato em sua área de pesquisa;
– Diversidade de sua formação;
– Qualidade e quantidade de sua produção intelectual;
– Autonomia e maturidade científica;
– Potencialidade de interação efetiva com os grupos de pesquisa do Programa.
Requisitos do candidato à bolsa
O candidato indicado para recebimento da bolsa de pós-doutorado deverá atender aos seguintes requisitos:
a) ser brasileiro ou, no caso de candidatos estrangeiros, será concedido um prazo de até 24 (vinte e quatro) meses para que o mesmo decida pela opção de obter visto permanente no País;
b) estar em dia com as obrigações eleitorais;
c) não ser beneficiário de outra bolsa de qualquer natureza;
d) dedicar-se integralmente às atividades do projeto;
e) não ter vínculo empregatício (celetista ou estatutário);
f) ter obtido o título de doutor há, no máximo, 5 (cinco) anos, quando da implementação da bolsa. Em caso de diploma obtido em instituição estrangeira, este deverá possuir o reconhecimento de validação, conforme dispositivo legal;
g) ter seu currículo atualizado e disponível na Plataforma Lattes.
Foto do anel de armazenamento da fonte de luz síncrotron, no LNLS (Campinas, SP), em dezembro de 1996, época do início de seu funcionamento, 7 meses antes da inauguração do laboratório. (Crédito M.B.Jr)
Quando demos a partida na construção do LNLS, em 1986, e muito antes disto, na sua “pré-história”, havia já a intenção de envolver a indústria nacional na construção dos equipamentos. Olhando de 2015, é difícil imaginar o que era a indústria brasileira em 1985. Ainda é mais difícil conceber que, em alguns setores, entre eles o metal-mecânico, ela era mais sofisticada do que é hoje. A abertura da economia brasileira, necessária, porém conduzida de forma atabalhoada e amadora pelo Governo Collor, acabou com boa parte da indústria mais sofisticada que havia no País então. De todos os materiais necessários para construir os aceleradores, dois se destacavam por seu peso (literalmente): aço e cobre. Para os imãs e câmaras de vácuo necessitávamos de aço e para as bobinas dos eletroímãs, de cobre OFHC de baixo conteúdo de oxigênio.
Lembro-me da visita feita a nosso galpão, por um especialista em ultra-alto vácuo da Balzers que nos declarou, de forma arrogante, que “é impossível fabricar câmaras de ultra-alto-vácuo” com o aço brasileiro. “Vocês vão ter de importar.” Não é necessário dizer que isto foi um belo incentivo para que procurássemos um fornecedor brasileiro para nossas necessidades. Ricardo e eu compartilhávamos um saudável desprezo por este tipo de especialista. Acho que nós dois pensávamos, sem falar em voz alta, quando ouvíamos declarações deste tipo, mais ou menos a mesma coisa: “Ah é! Não dá? Você vai ver!”. Para a fabricação dos ímãs e das câmaras de vácuo, havia duas perguntas não respondidas. Haveria no Brasil aço com as características requeridas? E o método de corte a laser que pretendíamos utilizar não afetaria negativamente as propriedades magnéticas do material nas suas bordas? Ninguém tinha utilizado esta técnica para fabricar eletro-ímãs de precisão até o LNLS considerá-la como uma opção, dadas as condições muito especiais que enfrentávamos. Quando começamos, ninguém tinha as respostas para estas perguntas. A experiência mostrou que havia o aço necessário no Brasil, tanto para os ímãs (SAE1006, adquirido no mercado nacional e relaminado pela Mangels) quanto para as câmaras (AISI 316L), e que o corte a laser era uma técnica viável e muito flexível para a produção de lotes relativamente pequenos de eletro-ímãs*. Isto, naturalmente, não aconteceu da noite para o dia. Eventualmente, a longa história do desenvolvimento dos processos para os aços, por exemplo, no caso das câmaras de vácuo, de limpeza e soldagem, e no caso dos ímãs, da melhoria das propriedades magnéticas, poderia muito bem ser contada.
Uma outra história, mais divertida, é a do cobre para as bobinas dos eletro-ímãs. O CERN nos havia recomendado a empresa finlandesa Outokumpu, que era a fornecedora deles. É claro que, com esta recomendação, estávamos tranquilos quanto à qualidade do produto finlandês. Mas, eu não estava satisfeito em ter de importar cobre. Uma pesquisa revelou a existência em São Paulo da Termomecânica, de propriedade de Salvador Arena. Consultados os meus “especialistas”, todos foram unânimes em dois pontos: tratava-se de uma empresa da melhor qualidade e de um empresário excepcional, dos mais dedicados ao desenvolvimento tecnológico de seus produtos, apenas um tantinho temperamental. Achei que ele se encaixava no perfil de um fornecedor potencial para o LNLS e lá fui eu explicar-lhe o projeto do LNLS e suas necessidades. Fui muito bem recebido, ouvi durante algumas horas uma exposição sobre o belo programa educacional que era o seu projeto do coração, pude expor nosso projeto brevemente, mas neste, Arena foi taxativo – “Neste negócio não me meto. Não quero nada com o governo. Não vai dar certo. Esqueça, vocês não vão conseguir. A Termomecânica não vai fornecer para vocês.” (Coloco entre aspas o texto, com a ressalva de que podem não ter sido as palavras exatas de Arena, mas o sentido é o mesmo.)
Confesso que fiquei decepcionado, mas a conversa não foi em vão. Serviu para eu entender como ele pensava e para traçar uma estratégia para dobrá-lo. Importamos, com a ajuda do CERN, uma tonelada de cobre OFHC da Outokumpu (uma fração do que precisaríamos) nas especificações necessárias para as bobinas dos dipolos do anel. O cobre fornecido pela Outokumpu foi OFHC/OFE – 99,99 % mínimo Cu com até 0,0010 % max de oxigênio. Assim que o material chegou, liguei para Salvador Arena para dizer-lhe: “O Sr. não quis nos fornecer, importei da Outokumpu, sua concorrente.” O que se ouviu do outro lado da linha não pode ser reproduzido na riqueza dos palavrões nos quais Arena era pródigo. Por baixo, fui chamado de moleque, e ele me assegurou nos termos mais enfáticos que nunca tinha dito que a Termomecânica não iria nos fornecer o cobre de baixo conteúdo de oxigênio que precisávamos. E praticamente ordenou que eu voltasse lá imediatamente com as especificações que eles desenvolveriam o material para nós. E foi o que fizeram. Graças à estratégia da importação da Outokumpu, o cobre fornecido pela Termomecânica está até hoje cumprindo seu papel com galhardia não apenas nos dipolos, mas em todos os eletro-ímãs do LNLS (certificado OFHC/OF – 99.95 % mínimo Cu + Ag com até 0,0010 % max de oxigênio, mas com qualidade OFE). Aqui também, há uma longa história de desenvolvimento feito pela equipe do LNLS dos materiais até o produto acabado. Mas, isto fica para outra ocasião.
Prof. Cylon Gonçalves da Silva
*Agradeço a Guilherme Franco, Osmar Bagnato e Ricardo Rodrigues, da equipe do LNLS, por me refrescar a memória sobre os tipos de aço empregados, bem como os detalhes técnicos do cobre OFHC.
Você gostaria de sugerir um tema de história da pesquisa em Materiais no Brasil para uma reportagem do Boletim da SBPMat? Gostaria de escrever um texto sobre esse tema para publicação em nosso boletim? Entre em contato: comunicacao@sbpmat.org.br.
O pesquisador Victor Carlos Pandolfelli, professor titular do Departamento de Engenharia de Materiais da Universidade Federal de São Carlos (DEMa-UFSCar) foi nomeado editor associado do Journal of the American Ceramic Society. A revista científica tem ocupado os primeiros lugares na área de Ciência de Materiais – Cerâmicas nos Journal Citation Reports da Thomson Reuters.
De acordo com Pandolfelli, nos 98 anos de existência do periódico, esta é a segunda vez que um brasileiro é escolhido para tal posição. O professor José Arana Varela, atual diretor presidente do Conselho Técnico Científico da FAPESP, era, até a nomeação de Pandolfelli, o único latino-americano a pertencer ao grupo de editores associados.
Pandolfelli é membro titular da Academia Brasileira de Ciências, da World Academy of Ceramics e da Academia Nacional de Engenharia, fellow da American Ceramic Society e guest professor da Wuhan University of Science and Technology (China). Pandolfelli é membro do comitê editorial de 12 revistas técnicas na área de materiais cerâmicos. É membro do advisory board da World Academy of Ceramics (2014-2018) e coordenador latino-americano da Federation for International Refractories Research and Education (FIRE), que envolve 11 universidades em diferentes países e 16 empresas globais na área de refratários. Publicou mais de 450 artigos em periódicos científicos com revisão por pares e recebeu 12 prêmios internacionais. Possui um livro publicado e 8 patentes registradas.
A SBPMat, representada por seu presidente, Roberto Mendonça Faria, faz parte do comitê organizador da IUMRS-ICAM 2015 (14º Conferência Internacional sobre Materiais Avançados organizada pela União Internacional de Sociedades de Pesquisa em Materiais). Em particular, o professor Faria compõe o conselho internacional da conferência junto a outros cientistas do mundo, entre eles, dirigentes das sociedades de pesquisa em Materiais da Austrália, Europa (E-MRS), Japão, Singapura e Taiwan.
A submissão de resumos para apresentar trabalhos nos simpósios da conferência está aberta até 31 de maio.
Notícias da SBPMat: XIV Encontro - Rio de Janeiro, 27/09 a 01/10 de 2015
Simpósios aprovados e submissão de resumos: 27 simpósios e 2 workshops (número recorde na história dos encontros da SBPMat) compõem esta edição do nosso evento anual.
Até 30 de maio, você pode submeter resumos para apresentar seu trabalho nos simpósios ou workshops do evento.
Patrocinadores e expositores: 16 empresas já reservaram seu lugar no XIV Encontro da SBPMat. Contato para expositores e demais patrocinadores: rose@metallum.com.br.
Mais dois pontos no mapa dos university chapters da SBPMat: na UNESP de Presidente Prudente (o University Chapter Nanomaterials) e na UNESP de Ilha Solteira. Já vão 8 unidades criadas nas regiões Sul, Sudeste, Nordeste e Norte do Brasil desde o lançamento do programa, no início do ano passado.Saiba mais sobre os novos university chapters.
Artigo em destaque
Uma equipe da UFPE, em colaboração com um grupo da UFS, desenvolveu um laser randômico emissor de luz ultravioleta usando pó de óxido de zinco, cujas partículas funcionaram como centros espalhadores de luz. Os cientistas provaram que a emissão foi induzida pelo mecanismo de “absorção de 3 fótons”. O trabalho, cujos resultados foram recentemente publicados na Nanoscale, abre possibilidades para aplicações em diversas áreas, principalmente medicina.Veja nossa matéria de divulgação.
Gente da nossa comunidade
Em 30 anos de carreira científica, Helio Chacham fez relevantes contribuições à área de Materiais. Inicialmente, dedicou-se à investigação teórica de materiais sob ultra-alta pressão. Desde meados de 1990, colaborando frequentemente com grupos experimentais, ele vem estudando nanomateriais, em particular materiais bidimensionais. Em entrevista ao Boletim da SBPMat, o professor Chacham falou sobre suas principais contribuições nesses temas, além de contar um pouco sobre sua infância e adolescência em Belo Horizonte, entre outros assuntos. Veja nossa entrevista com o cientista.
História da pesquisa em Materiais no Brasil
Apresentamos a segunda parte da reportagem sobre a história do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS). Entre 1986 e 1997, em Campinas (SP), uma equipe de cientistas e outros colaboradores projetou, construiu e testou a fonte de luz síncrotron e os instrumentos das estações experimentais do laboratório. Para isso, o time trabalhou, sucessivamente, em uma sala da Unicamp, uma casa e um galpão industrial, antes de se instalar no campus definitivo do LNLS. Reportamos uma breve cronologia dessa epopeia e compartilhamos depoimentos de alguns de seus líderes. Veja.
Dicas de leitura
Divulgação científica internacional de papers destacados.
Nova estratégia de engenharia de materiais para obter baterias de íons lítio mais leves, seguras e duráveis (divulgação de paper da Advanced Functional Materials). Aqui.
Filmes finos de óxidos complexos integrados a cristais ferroelétricos: potencial para armazenar informação (divulgação de paper da Advanced Functional Materials). Aqui.
Cientistas conseguem dispor moléculas orgânicas dentro de nanotubos e, a partir disso, demonstram aplicação para Internet mais rápida (divulgação de paper da Nature Nanotechnology). Aqui.
Novo método permite crescer flocos de dissulfeto de molibdênio, com precisão, em locais determinados (divulgação de paper da Nature Communications). Aqui.
Notícias de INCTs e CEPIDs.
No marco de uma colaboração entre o CeRTEV (CEPID da FAPESP em materiais vítreos) e o International Materials Institute for New Functionality in Glass, o professor Edgar Zanotto ministrará uma aula a distância sobre vitrocerâmicos para um grupo internacional. Aqui.
Oportunidades
Pós-doutorado PNPD institucional em Astrofísica na UFSC. Aqui.
Próximos eventos da área
4th School of SAXS Data Analysis. Campinas, SP (Brasil). 11 a 15 de maio de 2015. Site.
São Paulo School of Advanced Sciences (ESPCA) on Recent Developments in Synchrotron Radiation. Campinas, SP (Brasil). 13 a 24 de julho de 2015. Site.
Advanced School on Glasses and Glass-Ceramics (G&GC São Carlos). São Carlos, SP (Brasil). 1 a 9 de agosto de 2015. Site.
Primeira Conferência de Materiais Celulares (MATCEL 2015). Aveiro (Portugal). 7 e 8 de setembro de 2015. Site.
XIV Encontro da SBPMat. Rio de Janeiro. 27 de setembro a 1º de outubro de 2015. Site.
13th International Conference on Plasma Based Ion Implantation & Deposition (PBII&D 2015). Buenos Aires (Argentina). 5 a 9 de outubro de 2015. Site.
10th Ibero-American Workshop on Complex Fluids 2015. Florianópolis, SC (Brasil). 25 a 29 de outubro de 2015. 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.
