Esperamos vê-los no XIII Encontro da Sociedade Brasileira de Pesquisa em Materiais, a ser realizado de 28 de setembro a 02 de outubro de 2014, em João Pessoa, PB, Brasil. Este ano, o encontro aceitou 2.141 resumos e, até o momento, conta com cerca de 2.000 inscrições, vindas do Brasil e de outros 27 países.
O XIII Encontro será formado por 19 simpósios, seguindo o modelo empregado em encontros tradicionalmente organizados por Sociedades de Pesquisa em Materiais, tratando de tópicos como a síntese de novos materiais, simulações computacionais, propriedades ópticas, magnéticas e eletrônicas, materiais tradicionais como argilas e cimentos, metais avançados, nanoestruturas de carbono e grafeno, nanomateriais para nanoestruturas, sistemas de armazenamento de energia, compósitos, engenharia de superfícies e outros. Uma novidade será um simpósio dedicado à inovação e à transferência de tecnologia na pesquisa em materiais. O programa também inclui 7 palestras plenárias, apresentadas por pesquisadores de renome internacional.
Neste ano, a SBPMat fará apresentações sobre os resultados de duas importantes ações de nossa sociedade. A primeira será a reunião da diretoria da SBPMat com os grupos do programa University Chapters(UCs) já estabelecidos e com estudantes interessados em estabelecer novos UCs. A segunda é o lançamento de uma publicação do Institute of Physics IOP em nome da SBPMat, intitulada Materials Science Impact, relatando os avanços da pesquisa em Materiais no Brasil.
A cerimônia de abertura será seguida pela Palestra Memorial “Joaquim Costa Ribeiro” sobre a evolução da pesquisa em materiais no Brasil, apresentada pelo Professor José Arana Varela. Durante a cerimônia de encerramento, os coordenadores dos simpósios irão entregar o “Prêmio Bernhard Gross” aos estudantes pelo melhor pôster e pela melhor apresentação oral de cada simpósio.
Em nome do comitê organizador, gostaríamos de agradecer aos funcionários e à direção da SBPMat, além de suas agências contratadas, aos coordenadores de simpósio e membros dos comitês de programa, local e nacional, por sua dedicação e pelos grandes esforços empregados para que este encontro seja possível.
Esperamos que os participantes aproveitem um encontro muito agradável, marcado pela troca estimulante de informações científicas e pela criação de novas colaborações.
Ieda M. Garcia dos Santos e Severino Jackson Guedes de Lima
Prof. Chang e outros desenvolvedores de Nanocos, um jogo de cartas que incentiva estudantes a aprender conceitos de ciência e seu papel na escala nano.
Robert Chang é professor de Ciência e Engenharia de Materiais no primeiro departamento acadêmico de Ciência de Materiais do mundo, criado há mais de 50 anos na Northwestern University, na qual ele também é diretor do Instituto de Pesquisa em Materiais.
Ele recebeu o título de Bacharel em Ciências, com habilitação em Física, no Massachusetts Institute of Technology (MIT) e o de doutor em Física de Plasmas na Princeton University. Por 15 anos, ele conduziu pesquisas básicas na Bell Labs. Durante os últimos 28 anos na Northwestern University, também dirigiu diversos centros e programas de pesquisa e educação na área de materiais da National Science Foundation (NSF).
O professor Chang foi presidente da Sociedade de Pesquisa em Materiais dos Estados Unidos, a Materials Research Society (MRS)em 1989. Ocupa o cargo de Secretário Geral e Presidente Fundador da União Internacional de Sociedades de Pesquisa em Materiais (IUMRS, na sigla em inglês). Recebeu várias distinções por seu trabalho, como o Prêmio Woody, da MRS, em 1987, a bolsa Siu Lien Ling Wong, da Universidade Chinesa de Hong Kong, em 1999, e o Prêmio Director´s Distinguished Teaching Scholar da NSF, em 2005. Além de membro da Sociedade Americana de Vácuoe da MRS, ele é membro honorário das Sociedades de Pesquisa em Materiais da Índia, Japão e Coreia.
Ele é (co)autor de 400 artigos em publicações arbitradas, com aproximadamente 13.000 citações e um índice H de 56.
Segue a nossa entrevista com o professor Chang, que dará uma palestra plenária no XIII Encontro da SBPMat.
BoletimSBPMat: – No seu ponto de vista, quais sãos as suas principais contribuições para a área de Ciência e Engenharia de Materiais?
Robert Chang: 1. O processamento a plasma de materiais semicondutores;
2. Materiais baseados em carbono, como o diamante, fulerenos e nanotubos de carbono, e os dispositivos relacionados a eles;
3. Células solares de 3ª geração;
4. Materiais plasmônicos infravermelhos e sensores.
5. Filmes finos de óxidos para dispositivos eletrônicos e fotônicos.
Publicações mais importantes abaixo.
H. Cao, Y. G. Zhao, S. T. Ho, E. W. Seelig, Q. H. Wang, and R. P. H. Chang. Random Laser Action in Semiconductor Powder. Phys. Rev. Lett. 82, 2278 (1999); DOI:http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.82.2278.
Michael D. Irwin, D. Bruce Buchholz, Alexander W. Hains, Robert P. H. Chang, and Tobin J. Marks.p-Type semiconducting nickel oxide as an efficiency-enhancing anode interfacial layer in polymer bulk-heterojunction solar cells. PNAS, vol. 105 no. 8, 2783–2787 (2008); doi: 10.1073/pnas.0711990105.
Q. H. Wang, A. A. Setlur, J. M. Lauerhaas, J. Y. Dai, E. W. Seelig and R. P. H. Chang. A nanotube-based field-emission flat panel display. Appl. Phys. Lett. 72, 2912 (1998);http://dx.doi.org/10.1063/1.121493.
Quanchang Li, Vageesh Kumar, Yan Li, Haitao Zhang, Tobin J. Marks, and Robert P. H. Chang. Fabrication of ZnO Nanorods and Nanotubes in Aqueous Solutions. Chem. Mater., 2005, 17 (5), pp 1001–1006. DOI: 10.1021/cm048144q.
Boletim SBPMat: – E quais são as suas principais contribuições para a educação científica, especialmente na área de Ciência de Materiais?
Robert Chang: – Nos últimos 20 anos, eu conduzi o desenvolvimento do programa Materials World Modules para ensinar estudantes pré-universitários sobre materiais e nanotecnologia: materialsworldmodules.org; nclt.us; gsasprogram.org; imisee.net.
Boletim SBPMat: – Poderia nos dar uma prévia da sua palestra plenária no Encontro da SBPMat? Do que o senhor pretende tratar?
Robert Chang: – Mobilizar cidadãos do mundo a solucionar problemas globais, juntos!
Boletim SBPMat: – Fique à vontade para deixar uma mensagem aos nossos leitores na comunidade de Pesquisa em Materiais, se quiser.
Robert Chang: – A pesquisa e a educação em materiais e nanotecnologia são a força que impulsionará todas as tecnologias futuras, inclusive nas áreas de energia, meio ambiente, saúde e segurança.
Estarão abertas, no período de 06 a 24 de outubro de 2014, as inscrições para o curso de Mestrado e Doutorado do Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciências de Materiais na Faculdade de Zootecnia e Engenharia de Alimentos, Universidade de São Paulo (USP), campus de Pirassununga.
Os cursos compreendem as linhas de pesquisa de “Tecnologia de Polímeros Naturais” e “Materiais Cerâmicos e Compósitos”.
Aos alunos classificados no exame de seleção, o programa oferece bolsas de estudos distribuídas de acordo com as cotas disponíveis.
Inscrição: 06 a 24 de outubro de 2014
Início do processo seletivo: 10 de novembro de 2014.
O Programa de Pós-Graduação em Física da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC-Florianópolis) anuncia a disponibilidade de 4 (quatro) bolsas de pós-doutorado PNPD/CAPES, para o período de 2 (dois) anos, com possível prorrogação. A mensalidade da bolsa é de 4.100.00 reais e o valor de custeio anual é de 12.000,00 reais.
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, Física de Partículas e Campos. Informações sobre os projetos e linhas de pesquisa:
– Duas (2) bolsas para o projeto “Fortalecimento das linhas de pesquisa do Programa de Pós-Graduação da Física da UFSC” link projeto
– Uma (1) bolsa para o projeto “Fronteiras da Física Teórica e Computacional” link projeto
– Uma (1) bolsa para o projeto “Nanotecnologia e Instrumentação Virtual” link projeto
O candidato deverá enviar e-mail para com os seguintes documentos*:
1) Curriculum Vitae Lattes atualizado;
2) Descrição de interesses científicos, incluindo projeto de pesquisa para o período (outubro/2014 a setembro/2016) 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 documentos 1 e 2 devem ser anexados ao e-mail, ambos em formato pdf.
Período de inscrições: 26/08/2014 a 12/09/2014
Divulgação do Resultado: até o dia 22 de setembro de 2014.
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 (item 4.4 do Edital da CAPES)
O candidato indicado para recebimento da bolsa do PNPD deverá atender aos seguintes requisitos:
a) ser brasileiro ou possuir visto permanente no País. No caso de candidato estrangeiro, este deverá estar, no momento da implementação da bolsa, em situação regular no País;
b) estar em dia com as obrigações eleitorais;
c) possuir em seu currículo Lattes qualificações que demonstrem capacitação suficiente para desenvolver o projeto;
d) não ser beneficiário de outra bolsa de qualquer natureza;
e) dedicar-se integralmente e exclusivamente às atividades do projeto;
f) não ter vínculo empregatício (celetista ou estatutário);
g) não ser aposentado ou encontrar-se em situação equiparada;
h) estar apto a iniciar as atividades relativas ao projeto tão logo seja aprovada a sua candidatura pela respectiva agência;
i) ter obtido o título de doutor há, no máximo, 5 (cinco) anos quando da implementação da bolsa, estando de posse do seu diploma. Em caso de diploma obtido em instituição estrangeira, este deverá possuir o reconhecimento de validação, conforme dispositivo legal;
j) ter seu currículo atualizado e disponível na Plataforma Lattes.
– Algumas opções de hospedagem, locação de carros, traslados e passeios: veja na página inicial do site do evento. Aqui.
Entrevistas com plenaristas
Entrevistamos o físico alemão Karl Leo, especialista em semicondutores orgânicos. Além de ser autor de mais de 550 papers com mais de 23.000 citações e de 50 famílias de patentes, o cientista já participou da criação de 8 empresas spin-off. Na sua palestra plenária no XIII Encontro da SBPMat, Karl Leo falará sobre dispositivos orgânicos de alta eficiência, como OLEDs e células solares. Veja nossa entrevista com Karl Leo (traduzida ao português).
Também entrevistamos o físico português Luís António Ferreira Martins Dias Carlos, da Universidade de Aveiro, que dará uma palestra plenária em nosso encontro de João Pessoa sobre luminescência aplicada à nanomedicina. Na entrevista, o professor compartilhou conosco seus trabalhos mais destacados na área de Materiais. Ele também nos falou sobre alguns desafios da área de luminescência para aplicações médicas, tanto no diagnóstico por imagens quanto no mapeamento da temperatura intracelular, e citou exemplos de aplicações de materiais luminescentes que estão no mercadoe já são utilizadas no diagnóstico e tratamentos de diversas doenças. Veja nossa entrevista com Luís Dias Carlos (em português).
Artigo em destaque
Ao fazer pequenos ajustes na técnica de deposição de filmes finos conhecida comomagnetron sputtering, um grupo de cientistas conseguiu controlar a direção da magnetização na fabricação de válvulas de spin, dispositivos formados por camadas nanométricas de materiais magnéticos e não magnéticos, usados, por exemplo, na leitura de dados dos discos rígidos. Este trabalho de spintrônica, conduzido por pesquisadores da Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG), foi recentemente publicado na Applied Physics Letters.
Você pode sugerir artigos da área de Materiais com significativa participação brasileira publicados em periódicos com alto fator de impacto para ser divulgados na seção “Artigo em destaque” do boletim: comunicacao@sbpmat.org.br.
História da pesquisa em Materiais no Brasil
Somamo-nos às comemorações do Programa de Pós-Graduação em Materiais da Universidade de Caxias do Sul (UCS) por seus 10 anos de existência, com uma matéria e fotos sobre a história do programa e sua interação com a indústria da região. Veja aqui.
Você pode sugerir temas para esta seção histórica do boletim: comunicacao@sbpmat.org.br.
Dicas de leitura
– Contribuição da nanotecnologia ao diagnóstico por imagens de problemas do intestino delgado (divulgação de paper da Nature Nanotechnology). Aqui.– Com um AC-TEM, cientistas testam e observam ao vivo propriedades elétricas do grafeno e a relação com sua estrutura (divulgação de paper da Nanoletters). Aqui.– Xerox faz P&D em grafeno, e patente nº 2.000 da empresa é sobre nanofolhas de grafeno. Aqui.
– Material para blocos cerâmicos para a construção civil desenvolvido na Universidade Estadual de Maringá (UEM) aproveita resíduos (lodo) de lavanderias da região. Aqui.
– Flexível, resistente e biodegradável, teia de aranha fabricada em laboratório da Embrapa pode ter diversas aplicações. Aqui.
Oportunidades
– Pós-doutorado no Center for Research, Technology and Education in Vitreous Materials (CeRTEV), em São Carlos. Aqui.– Concurso para professor no Instituto de Física da Universidade Federal de Goiás (Goiânia, GO). Aqui.– Concurso de comunicação/popularização científica por meio de science slams para pesquisadores atuantes no Brasil. Aqui.
– Prêmio da EDP para projetos de empreendimentos para cidades inteligentes (eficiência energética, energias renováveis). Aqui.
Próximos eventos da área
– 13th European Vacuum Conference + 7th European Topical Conference on Hard Coatings + 9th Iberian Vacuum Meeting. Aqui.– 19th International Conference on Ion Beam Modification of Materials. Aqui.– XIII Encontro da SBPMat. Aqui.
– International Symposium on Crystallography – 100 years of History. Aqui.
– Congresso Brasileiro de Engenharia Biomédica (CBEB). Aqui.
–MM&FGM 2014 – 13th International Symposium on Multiscale, Multifunctional and Functionally Graded Materials. Aqui.
– X Brazilian Symposium on Glass and Related Materials (X-BraSGlass). Aqui.
Para divulgar novidades, oportunidades, eventos ou dicas de leitura da área de Materiais, escreva para comunicacao@sbpmat.org.br.
Mutirão de professores, estudantes e funcionários para receber, através de uma janela desmontada, equipamentos para o Laboratório de Caracterização de Materiais I do PGMAT-UCS. Ano 2007. (Foto do acervo do PGMAT-UCS)
Este mês de agosto registra o 10º aniversário de um dos 31 programas de pós-graduação recomendados atualmente pela Capes dentro da Área de Materiais: o Programa de Pós-Graduação em Materiais (PGMAT) da Universidade de Caxias do Sul (UCS) – universidade comunitária presente em nove cidades do nordeste do Rio Grande do Sul, com sede em Caxias do Sul.
A história do PGMAT-UCS remonta-se ao ano de 2003, quando Israel Baumvol, físico e pesquisador da área de Materiais, foi convidado por autoridades da UCS a liderar a criação de um programa de pós-graduação nesse campo do conhecimento. Baumvol estava, na época, se aposentando de seu cargo de professor titular na Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS).
Em agosto de 2004, após realizar um processo seletivo que teve 85 inscritos para 15 vagas, o PGMAT-UCS iniciava as atividades de seu curso de mestrado recém aprovado pela CAPES com nota 3, sob a coordenação do professor Baumvol. O programa contava então com alguns laboratórios que já existiam na universidade e poucos professores com diploma de doutor, e oferecia o único curso de pós-graduação da universidade na área de Ciências Exatas e Engenharias.
Hoje com nota 5 na CAPES (conceito “muito bom”), o programa possui mais de 20 laboratórios e um corpo docente com 70% de bolsistas de produtividade. Desde 2012, o PGMAT oferece também um curso de doutorado, que tem atualmente 19 alunos.
No mesmo local da foto anterior, hoje funciona o Laboratório de Caracterização de Superfícies em Nanoescala. Frente à janela, um equipamento para análises pela técnica GDOES. (Foto do acervo PGMAT)
Outra conquista do programa foi a assinatura de um convênio com a Escola Europeia de Engenheiros em Engenharia de Materiais (EEIGM, na sigla em francês) para dupla diplomação em nível de mestrado. Duas mestras já se formaram com esse duplo diploma depois de realizar atividades acadêmicas na UCS e na EEIGM, sediada na cidade francesa de Nancy.
Quanto à produção científica, mais de 300 artigos foram publicados em periódicos internacionais pelos docentes e discentes do programa em seus 10 anos de existência.
Impacto da pesquisa na indústria
Desde o início, a equipe do PGMAT-UCS procurou a interação com empresas da região, embasada na afinidade que a Ciência e a Engenharia de Materiais têm com quase todos os segmentos industriais. Assim, já em 2003, os docentes da UCS envolvidos na criação do programa visitaram empresas de Caxias do Sul para levantar suas demandas.
Em várias oportunidades ao longo de sua história, o PGMAT-UCS pôde contar com recursos de empresas e entidades do setor industrial, principalmente, do Sindicato das Indústrias Metalúrgicas, Mecânicas e de Material Elétrico de Caxias do Sul (SIMECS), os quais complementaram as verbas públicas na compra de equipamentos para os laboratórios do programa.
Inauguração do Laboratório de Engenharia de Superfícies e Tratamentos Térmicos, realizada em 2007, contou com representantes da indústria. Ao microfone, o prof. Israel Baumvol, na época coordenador do PGMAT-UCS. (Foto do acervo da UCS)
Em seus 10 anos de existência, o PGMAT-UCS diplomou 90 mestres. Dentre eles, 45% trabalham em empresas da região, 10% são docentes universitários e 30% fazem ou fizeram doutorado.
Em alguns casos, os próprios trabalhos de mestrado foram fundamentais para o desenvolvimento de novos produtos na região. Esse foi o caso do Celtrav®, um material de alto desempenho para ser usado em molas e batentes, que compõe o portfólio de produtos da empresa Travi. Uma pesquisa de mestrado no PGMAT também foi importante no desenvolvimento de um revestimento para ornamentos utilizados em algumas linhas de calçados da fabricante Grendene. Segundo informações da empresa, cerca de 18 milhões de pares de calçados com esses enfeites foram comercializados em 2013.
Jovens empreendedores que fundaram empresas de base tecnológica a partir de trabalhos desenvolvidos no PGMAT também estão entre os estudantes e egressos do programa. A Plasmar Tecnologia, uma dessas empresas spin-off, atende hoje centenas de indústrias da região com tratamentos de superfície a plasma que melhoram o desempenho e a vida útil de moldes, matrizes e outras peças e componentes. O outro exemplo é a Fineza, empresa recém-lançada ao mercado, dedicada a fabricar e comercializar produtos de casa e cozinha com revestimentos decorativos que foram otimizados dentro de um trabalho de mestrado do programa.
O artigo científico com participação de membros da comunidade brasileira de pesquisa em Materiais em destaque neste mês é:
T. E. P. Bueno, D. E. Parreiras, G. F. M. Gomes, S. Michea, R. L. Rodríguez-Suárez, M. S. Araújo Filho, W. A. A. Macedo, K. Krambrock and R. Paniago. Noncollinear ferromagnetic easy axes in Py/Ru/FeCo/IrMn spin valves induced by oblique deposition. Appl. Phys. Lett. 104, 242404 (2014). DOI: 10.1063/1.4883886.
Artigo de divulgação:
Engenharia precisa na fabricação de válvulas de spin.
A produção e caracterização de válvulas de spin é o tema de um trabalho de colaboração entre pesquisadores do Departamento de Física da Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG), do Laboratório de Física Aplicada do Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear (CDTN) e da Pontifícia Universidade Católica do Chile, cujos resultados foram recentemente publicados no prestigiado periódico Applied Physics Letters (APL).
Válvulas de spin são dispositivos formados por três ou mais camadas de espessura nanométrica compondo um sanduíche de materiais magnéticos e não magnéticos. Sensores constituídos por tais estruturas cumprem papel fundamental na leitura das informações gravadas nos discos rígidos, entre outras aplicações.
O funcionamento das válvulas de spin se baseia num efeito chamado “magnetorresistência gigante”, que foi o motivo do Prêmio Nobel de Física de 2007. A magnetorresistência gigante nas válvulas de spin consiste numa grande alteração da resistência elétrica frente à ação de um campo magnético. Essa resistência depende da orientação relativa entre as magnetizações das camadas compostas por material magnético.
A magnetização de um material magnético é determinada pela orientação dos spins de seus elétrons. Os elétrons possuem duas características intrínsecas: carga elétrica e momento magnético, esta última conhecida como spin. Explorar o grau de liberdade do spin do elétron em adição à sua carga levou ao surgimento de um novo campo de pesquisa, denominado spintrônica.
Então, na magnetorresistência gigante das válvulas de spin, quando as camadas de material magnético têm a mesma direção e sentido de magnetização, o dispositivo diminui sua resistência elétrica e se torna um melhor condutor da eletricidade. Já quando as camadas magnéticas adquirem sentidos opostos de magnetização, acontece um significativo aumento da resistência elétrica.
Para compreender melhor esse efeito e, mais adiante, os resultados apresentados no artigo da APL, é importante lembrar que a magnetização é uma grandeza física vetorial e que, portanto, além de possuir uma intensidade (chamada módulo), ela tem uma direção (paralela, perpendicular) e um sentido (indicado pela ponta da seta que representa o vetor). Geralmente, multicamadas metálicas compostas por materiais magnéticos separados por uma camada não magnética, como as válvulas de spin, têm as magnetizações das camadas ferromagnéticas acopladas, explica Thiago Bueno, primeiro autor do artigo da APL e aluno do Doutorado em Física da UFMG, orientado pelo professor Roberto Magalhães Paniago. Esse acoplamento pode resultar em magnetizações paralelas (chamadas “colineares”) com mesmo sentido ou com sentidos opostos, e também em magnetizações não colineares, como mostra esta figura:
Camadas ferromagnéticas “sanduichando” uma camada não magnética de rutênio. As setas vermelhas e verdes representam a direção e o sentido da magnetização das camadas compostas por Py e FeCo, respectivamente. (a) Magnetizações paralelas e com mesmo sentido; (b) Magnetizações paralelas com sentidos opostos; (c) Magnetizações perpendiculares entre si.
Entretanto, magnetizar as camadas magnéticas da válvula de spin não ocorre de forma homogênea em todas as direções; elas apresentam a chamada anisotropia magnética. “A anisotropia magnética é uma importante propriedade magnética, pois estabelece a direção fácil de magnetização”, destaca Thiago Bueno. “Esta propriedade é determinada por uma série de fatores, dentre eles os tipos de materiais, a espessura das camadas, e os detalhes do método de fabricação de amostras”.
No trabalho que originou o artigo da APL, a equipe de cientistas realizou alguns ajustes no método de fabricação das válvulas de spin, conseguindo interessantes resultados nas propriedades desses dispositivos.
Controlando a direção da magnetização
“Este trabalho só foi possível devido à ótima colaboração entre as partes, da preparação de amostras de ótima qualidade, medidas experimentais precisas, interpretação dos dados, até a publicação dos resultados”, destaca Thiago Bueno.
Inicialmente, no Laboratório de Física Aplicada do CDTN, localizado em Belo Horizonte (MG), a equipe fabricou filmes finos compostos por multicamadas com espessura de algumas dezenas de nanometros. Os filmes foram obtidos por meio da técnica conhecida como magnetron sputtering, na qual íons de argônio são acelerados contra os alvos que contêm os materiais a ser depositados, arrancando seus átomos. Com o auxílio dos magnetrons, esses átomos são depositados sobre um substrato, formando as camadas dos filmes. “Por meio dessa técnica é possível obter filmes com composição química, espessura e morfologia estrutural bem determinada”, explica Thiago Bueno.
Esquema de deposição oblíqua com 5 fontes de sputtering (magnetrons) fazendo um ângulo de 72o entre elas. O ângulo (β) entre a direção de deposição e a normal do filme é estimado em 38o para todas as fontes.
Neste estudo, os cientistas montaram um esquema de deposição oblíqua ao dispor os magnetrons do equipamento fazendo um ângulo de 72o entre eles e inclinados com relação à amostra, conforme mostra a imagem à direita.Usando esse esquema de deposição oblíqua, os cientistas fabricaram válvulas de spin com camadas ferromagnéticas de até 10nm de espessura, compostas pelas ligas metálicas permalloy(Py) e FeCo, e separadas por uma camada não magnética de rutênio (Ru) de espessura entre 1 nm e 3,5 nm. Os dispositivos foram caracterizados no Departamento de Física da UFMG usando ressonância ferromagnética (FMR), uma técnica extremamente sensível que fornece relevantes informações sobre a magnetização dos materiais.
Após a interpretação dos resultados experimentais, da qual participaram pesquisadores da Pontifícia Universidade Católica do Chile, os cientistas concluíram que a deposição oblíqua induziu direções de magnetização não paralelas (não colineares) nas camadas ferromagnéticas das válvulas de spin fabricadas. “O ângulo entre os eixos fáceis, aproximadamente igual ao ângulo entre os magnetrons, fora determinado pela geometria de fabricação”, reforça o autor Bueno. “Uma das principais contribuições do nosso trabalho é a demonstração de que é possível se fabricar válvulas de spin onde os eixos de fácil magnetização das camadas ferromagnéticas (Py e FeCo) são não colineares”, resume.
De acordo com o doutorando, que foi o idealizador do projeto, ao iniciar o trabalho os autores já conheciam os efeitos da deposição oblíqua em bicamadas ferromagnética/antiferromagnética. Com este estudo, a equipe deu um passo além e investigou esses efeitos em uma estrutura mais complexa, a válvula de spin.
“Acreditamos que nosso trabalho impulsionará outros pesquisadores a fabricar esses dispositivos buscando novas configurações magnéticas entre as camadas da válvula de spin, além das tradicionalmente usadas”, completa Bueno.
“Luminescência aplicada à nanomedicina” é o tema de uma das palestras plenárias que a comunidade de pesquisa em Materiais vai poder assistir em nosso XIII Encontro da SBPMat (João Pessoa, 28 de setembro a 2 de outubro). O palestrante será o físico português Luís António Ferreira Martins Dias Carlos, professor titular da Universidade de Aveiro (Portugal), o qual obteve seu Doutorado pela Universidade de Évora (Portugal) em 1995 com um trabalho sobre fotoluminescência de eletrólitos poliméricos incorporando sais de lantanídeos.
Na Universidade de Aveiro, em 2000, Luís Carlos fundou um grupo de pesquisa voltado para híbridos orgânico-inorgânicos funcionais. O grupo estabeleceu uma rede internacional de contatos dedicada a esses materiais híbridos luminescentes, contando com mais de 30 grupos de pesquisa na Europa, China, Japão, Singapura, Brasil e Austrália. Também em Aveiro, desde 2009, Luís Carlos é o vice-diretor do Centro de Investigação em Materiais Cerâmicos e Compósitos (CICECO) , um dos maiores institutos europeus de pesquisa em Materiais e Nanotecnologia.
Ele é membro da Academia das Ciências de Lisboa (seção de Física) desde 2011. Também foi professor visitante da Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” (UNESP) em 1999, 2012 e 2013, e da Universidade de Montpellier 2 (França) em 2008. Além disso, recebeu uma bolsa de “Pesquisador Visitante Especial” do CNPq, através do Programa Ciência em Fronteiras, em 2013.
Ele é coautor de mais de 345 trabalhos em publicações internacionais, 8 artigos de revisão convidados, 5 capítulos de livros e 2 patentes internacionais. Conta com mais 8.000 citações, tendo um índice H de 47. Já apresentou 40 palestras plenárias e convidadas em conferências. Também é o editor associado do Journal of Luminescence.
Segue nossa entrevista com o palestrante.
Boletim da SBPMat: – Existem aplicações de materiais luminescentes em nanomedicina que já estejam no mercado/na sociedade? Por favor, dê alguns exemplos de impacto.
Luís Carlos: – Sim, sem dúvida, existem materiais luminescentes com importantes aplicações em nanomedicina que estão já no mercado. Posso destacar dois exemplos:
– Complexos orgânicos de iões lantanídeos (como, por exemplo, criptatos e β-dicetonatos) são comercializados como agentes de contraste para imagem por ressonância magnética (usando essencialmente Gd3+) e como marcadores luminescentes (usando Eu3+, Sm3+ e Tb3+) para fluoroimunoensaios. Fluoroimunoensaio é um método de imunologia para diagnóstico clínico particularmente relevante na triagem neonatal e pré-natal e na detecção de proteínas, vírus, anticorpos, bio marcadores tumorais e resíduos de fármacos. É interessante mencionar neste contexto o trabalho realizado por vários pesquisadores do INCT INAMI (Brasil) na implementação em ambiente hospitalar de um protótipo para o desenvolvimento de métodos de diagnóstico por fluoroimunoensaio da leishmaniose tegumentar americana, do câncer da próstata (PSA) e da lipoproteína de baixa densidade (LDL) utilizando antígenos recombinantes marcados com complexos de iões lantanídeos (e.g. Eu3+, Tb3+ e Nd3+). O mercado mundial de agentes de contraste e marcadores luminescentes baseados em iões lantanídeos é avaliado em várias centenas de milhões de dólares americanos.
– Nanopartículas luminescentes (“quantum dots”, QDs – ou pontos quânticos, em português -, e nanocristais incorporando iões lantanídeos) têm ganho um protagonismo incrível nos últimos anos graças a importantíssimas aplicações no diagnóstico por imagem óptica e em técnicas de terapia. Estimativas recentes avaliam o mercado mundial de nanopartículas luminescentes na área da saúde em mais de 20 milhões de dólares americanos. Um exemplo a destacar no tratamento de tumores é a hipertermia local. A hipertermia local, também designada como termoterapia local, é um tipo de tratamento em que os tecidos biológicos (geralmente células cancerosas) são expostos a temperaturas superiores a 45°C danificando-os irreversivelmente e provocando a sua morte (as lesões colaterais nos tecidos normais circundantes ao tumor são, em geral, mínimas). Inúmeros ensaios clínicos de hipertermia são realizados actualmente em todo o mundo para melhor compreender e aperfeiçoar a técnica. Por exemplo, a utilização de nanopartículas luminescentes ou magneto-luminescentes (com iões magnéticos como o Ferro ou o Cobalto) vectorizadas para se ligarem a pontos específicos nas células cancerígenas, para permitir, respectivamente, o aquecimento local por absorção de radiação electromagnética e por indução magnética é um novo tipo de hipertermia local. O controlo preciso da temperatura na área de irradiação limitando os efeitos deste aumento de temperatura sobre outras partes do corpo é, ainda, um desafio decisivo para a vulgarização da técnica.
Boletim da SBPMat: – Muito brevemente, quais seriam os principais desafios na área de luminescência aplicada à nanomedicina?
Luís Carlos: – Destaco dois exemplos. A melhoria de técnicas de imagem de diagnóstico e o desenvolvimento de micro/nanotermómetros luminescentes que permitam mapear com uma resolução da ordem do décimo de grau a temperatura intracelular.
Centros emissores na região do infravermelho próximo (e.g. iões lantanídeos como o Nd3+ e o Yb3+, QDs e corantes orgânicos) têm grandes vantagens relativamente aos emissores na região do visível para aplicações de imagem em nanomedicina. Por exemplo, os tecidos biológicos têm uma menor autofluorescência na janela do infravermelho próximo, permitindo uma melhor discriminação sinal-ruído e melhorando a sensibilidade à detecção. Além disso, os fotões no infravermelho próximo interagem menos com os tecidos biológicos, em comparação com os fotões na região do visível, diminuindo, assim, o risco de perturbar ou danificar os sistemas biológicos que estão a ser observados. Assim, a síntese de novas nanopartículas luminescentes emitindo eficientemente no infravermelho próximo (apresentando, nalguns casos, luminescência persistente, isto é, emissão de luz que se prolonga por minutos, horas ou mesmo dias, após o final da excitação) provocará, sem dúvida, uma revolução na microscopia de fluorescência com o desenvolvimento de técnicas de imagem in vitro e in vivo no infravermelho próximo (cuja radiação penetra mais profundamente nos tecidos biológicos, quando comparada com a luz visível).
O desenvolvimento de micro/nanotermómetros luminescentes que permitam mapear a temperatura intracelular, em particular em células cancerígenas, vai, seguramente, melhorar a percepção que temos actualmente sobre a sua patologia e fisiologia optimizando diagnósticos prematuros e processos terapêuticos (como vimos acima no caso da hipertermia local). Estes termómetros não invasivos serão uma ferramenta decisiva para compreendermos melhor um conjunto de processos celulares que são acompanhados por alterações da temperatura, por exemplo, a divisão celular, a expressão genética, ou alterações na actividade metabólica. Finalmente, o desenvolvimento de nanotermómetros luminescentes na região do infravermelho próximo capazes de sensoriamento térmico e penetrando mais profundamente nos tecidos biológicos abrirá a porta para o sensoriamento térmico e de imagem in vivo (numa primeira fase em pequenos animais).
Boletim da SBPMat: – Na sua própria avaliação, quais são as principais contribuições à Ciência e Engenharia de Materiais que você fez durante sua carreira científica? Por favor, acrescente à resposta uma seleção de 3 ou 4 publicações destacadas da sua autoria.
Luís Carlos: – Normalmente os nossos trabalhos mais recentes têm tendência a parecer-nos os mais importantes…Apesar desta constatação, entendo que as minhas principais contribuições para a Ciência e Engenharia de Materiais estão relacionados com o desenvolvimento de i) materiais híbridos orgânicos-inorgânicos luminescentes, ii) nanotermómetros raciométricos baseados na emissão característica de pares de iões lantanídeos (Eu3+/Tb3+ e Er3+/Yb3+) e iii) nanoplataformas combinando nanoaquecedores (partículas metálicas de Ouro ou Prata) e nanotermómetros, que permitem o aumento local da temperatura por irradiação laser e simultaneamente a medida precisa desse mesmo aumento de temperatura. Os quatro trabalhos seguintes ilustram estas contribuições:
1. Full Colour Phosphors From Eu(III)-Based Organosilicates. L. D. Carlos, Y. Messaddeq, H. F. Brito, R. A. Sá Ferreira, V. de Zea Bermudez, S. J. L. Ribeiro, Adv. Mater. 12, 594–598 (2000)
2. Nanoscopic Photoluminescence Memory as a Fingerprint of Complexity in Self-Assembled Alkylene/Siloxane Hybrids. L. D. Carlos, V. de Zea Bermudez, V. S. Amaral, S. C. Nunes, N. J. O. Silva, R. A. Sá Ferreira, J. Rocha, C. V. Santilli, D. Ostrovskii, Adv. Mater. 19 341–348 (2007)
3. A Luminescent Molecular Thermometer for Long-Term Absolute Temperature Measurements at the Nanoscale. C. D. S. Brites, P. P. Lima, N. J. O. Silva, A. Millán, V. S. Amaral, F. Palacio, L. D. Carlos, Adv. Mater. 22, 4499–4504 (2010)
4. All-In-One Optical Heater-Thermometer Nanoplatform Operative From 300 to 2000 K Based on Er3+ Emission and Blackbody Radiation. M. L. Debasu, D. Ananias, I. Pastoriza-Santos, L. M. Liz-Marzan, J. Rocha, L. D. Carlos, Adv. Mater. 25, 4868–4874 (2013)
O físico alemão Karl Leo estudou Física na Universidade Albert Ludwig de Friburgo (Alemanha) e obteve o título de “Diplomphysiker” com uma dissertação sobre células solares pelo Instituto Fraunhofer para Sistemas de Energia Solar (Alemanha). Em 1988, concluiu seu Doutorado na Universidade de Stuttgart graças à tese apresentada no Instituto Max Planck de Pesquisa em Física do Estado Sólido. Entre 1989 e 1991, conduziu seu pós-doutorado nos Laboratórios AT&T Bell (Estados Unidos). Em 1991, ele entrou para a Universidade RWTH Aachen (Alemanha) como professor assistente e conseguiu sua Habilitação. Em 1993, foi contratado pela Universidade Técnica de Dresden (Alemanha) como professor de Optoeletrônica. No Instituto Fraunhofer para Microssistemas Fotônicos, entre 2001 a 2013, foi chefe de departamento e, na sequência, diretor.
O professor Leo recebeu alguns dos mais prestigiados prêmios alemães na área de ciência, tecnologia e inovação, como o Prêmio Leibniz (2002) e o German Future Prize (2011).
Também é o autor de mais de 550 publicações arbitradas, com mais de 23.000 citações, tendo um índice H = 73 (Google Scholar). Além disso, é (co)inventor de aproximadamente 50 famílias de patentes.
Desde 1999, já cofundou 8 empresas spin-off, como Heliatek e Novaled, as quais empregaram mais de 250 pessoas e geraram mais de 60 Mi € até a atualidade.
O prof. Karl Leo segurando um módulo de célula solar orgânica em teste num teto da universidade KAUST, na Arábia Saudita.
Segue nossa entrevista com o plenarista.
Boletim da SBPMat: – Na sua própria avaliação, quais são as suas principais contribuições para a área de Ciência e Engenharia de Materiais? Por favor, considere trabalhos, patentes, empresas derivadas, produtos etc.
Karl Leo: – Eu dediquei a maior parte das últimas décadas a aprimorar semicondutores orgânicos e desenvolver novos conceitos de dispositivos desses materiais. Um exemplo é o desenvolvimento da dopagem eletrônica controlada, que permite condutividades elétricas muito maiores. Como resultado disso, nós conseguimos, por exemplo, produzir diodos orgânicos para emitir luz branca que são mais eficientes do que lâmpadas fluorescentes. Como princípio para um dispositivo, também poderia citar o desenvolvimento de novos transistores verticais, capazes de conduzir correntes muito elevadas, e que, portanto, podem ser usados para alimentar displays de diodos orgânicos emissores de luz (OLEDs, na sigla em inglês).
Boletim da SBPMat: – Poderia nos adiantar o que pretende abordar em sua palestra plenária no XIII Encontro da SBPMat?
Karl Leo: – Vou abordar dispositivos orgânicos de alta eficiência, incluindo tanto OLEDs quanto células solares orgânicas. Também pretendo descrever os desafios na pesquisa em materiais e a importância de novos conceitos de dispositivos.
Boletim da SBPMat: – Poderia escolher algumas das suas principais publicações (por volta de 3 ou 4) sobre os temas da sua palestra plenária para dividi-las com nosso público?
Karl Leo: –
1. Doped Organic Transistors: Inversion and DepletionRegime. Lüssem, B., Tietze, M.L., Kleemann, H., Hoßbach, C., Bartha, J.W., Zakhidov, A. and Leo, K. , Nature Comm. 4, 2775 (2013).
2. Phase-locked coherent modes in a patterned metal-organic microcavity. Brückner, R. Zakhidov, A., Scholz, R., Sudzius, S., Hintschich, S.I., Fröb, H., Lyssenko, V.G. and Leo, K., Nature Photonics 6, 322–326 (2012).
3. White organic light-emitting diodes with fluorescent tube efficiency. Reineke, S.; Lindner, F.; Schwartz, G. et al., Nature 459, 234 (2009).
Boletim da SBPMat: – Fique à vontade para deixar uma mensagem para nossos leitores da comunidade de pesquisa em Materiais.
Karl Leo: – A área de pesquisa em Materiais nunca foi tão empolgante, e, no campo dos semicondutores orgânicos, ainda estamos começando, talvez no mesmo ponto em que estávamos com o silício em 1970…
Estamos selecionando candidatos a duas bolsas de pós-doutorado para a realização de pesquisa fundamental ou aplicada no Center for Research, Technology and Education in Vitreous Materials (CeRTEV) em São Carlos, Brasil. O período das bolsas é de dois anos, com início em janeiro de 2015, renovável por mais dois anos, mediante consentimento mútuo.
O CeRTEV resultou de esforço conjunto da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), Universidade de São Paulo (USP) e da UNESP, visando a realização de investigação fundamental e aplicada na área de vidros funcionais e vitrocerâmicas. O centro é composto por 14 docentes / pesquisadores, incluindo especialistas em materiais vítreos e técnicas de caracterização estrutural. A investigação focalizará em novos vidros e vitrocerâmicas e estudos da estrutura / cristalização / propriedades (mecânicas, ópticas, elétricas, catalíticas ou biológicas) para aplicações tecnológicas.
Os candidatos devem ter recebido o grau de doutor em Física, Química, Ciência dos Materiais e Engenharia há menos de 5 anos, e ter um interesse genuíno na condução de pesquisa interdisciplinar em um ambiente internacional. Experiência anterior em ciência do vidro, física do estado sólido ou química é vantajosa. As bolsas mensais (não tributáveis) incluem aproximadamente R$ 6.000 mais de 15% de reserva técnica. Por favor, envie a sua candidatura incluindo CV, lista de publicações, uma proposta de pesquisa de 2-3 páginas, e os nomes e endereços de e-mail de duas pessoas capacitadas a dar referências até o dia 15 de Outubro de 2014 ao Prof. Edgar D. Zanotto (dedz@ufscar.br).
Caros leitores,
