Estão abertas as inscrições do concurso para professor do Departamento de Física Aplicada da Universidade de São Paulo (USP) na área “Estrutura de Líquidos e Sólidos: Cristalografia”.
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Author: Verónica Savignano
Boletim SBPMat – edição 6 – fevereiro 2013.
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XII Encontro da SBPMat: simpósios e calendário do evento. Submissões e inscrições abertas.
O Encontro da SBPMat deste ano, que será realizado em Campos do Jordão (SP), de 29 de setembro a 3 de outubro, contará com 16 simpósios.
Seguem os nomes dos simpósios e o calendário de submissão de trabalhos para os simpósios. A submissão de trabalhos e as inscrições já estão abertas!
Simpósios do XII Encontro da SBPMat
- Symposium A. Sol-gel materials: from fundamentals to advanced applications.
- Symposium B. Inorganic thin films methods and applications.
- Symposium C. Synthesis and properties of nanometric materials.
- Symposium D. Materials and devices for renewable energy, sustainability and environmental protection.
- Symposium E. Structure-properties relationship of advanced metallic materials.
- Symposium F. Organic electronics and hybrids: materials and devices.
- Symposium G. Molecular modeling materials science.
- Symposium H. New trends in biomaterials and nanomaterials applied to biosystems.
- Symposium I: Biohybrids and biomaterials.
- Symposium J: Damage inspection – techniques and applications.
- Symposium K: X-ray tomography and radiography imaging.
- Symposium L: Surface characterization: techniques and applications.
- Symposium M: Electron microscopy: from micro to nanoanalysis.
- Symposium N: Materials education symposium.
- Symposium O: Science, engineering, and commercialization of next generation of industrial, electronic and biomedical devices.
- Symposium P: Advanced materials – poster session.
Datas
Data inicial de submissão: 01/03/2013
Data final de submissão: 20/05/2013
Divulgação dos aceites: 24/06/2013
Mais informações: http://sbpmat.org.br/12encontro/.
Entrevista sobre materiais biomiméticos com o engenheiro e cientista de Materiais brasileiro André Studart.
Ossos, dentes e conchas marinhas podem ser considerados exemplos de materiais complexos desenvolvidos pela natureza e seu principal parceiro, o tempo. Como resultado de muitíssimos anos de evolução, materiais como esses apresentam propriedades de grande interesse para o ser humano, mas o desenvolvimento de rotas artificiais de fabricação para chegar a essas propriedades vem colocando grandes desafios aos cientistas.
O Grupo de Materiais Complexos do ETH (Instituto Federal de Tecnologia de Zurique, Suíça), fundado pelo brasileiro André Studart, de 38 anos, está dedicado a esse tipo de desafios. Studart se formou em 1997 em Engenharia de Materiais pela Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), onde também realizou seu doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais, sob orientação do professor Victor Pandolfelli, desenvolvendo uma pesquisa sobre métodos de processamento de concretos refratários e cerâmicas avançadas próximas do formato final desejado. Durante o doutorado, teve sua primeira experiência como pesquisador na Suíça, no ETH, com uma bolsa de doutorado-sanduíche. A ETH é conhecida, especialmente, por contar com 21 ganhadores de prêmios Nobel entre seus ex-alunos, ex-professores e professores, como o próprio Albert Einstein.
Logo após defender o doutorado na UFSCar, Studart voltou ao ETH, onde ficou por cinco anos trabalhando no grupo de materiais inorgânicos não metálicos. Da Suíça foi para os Estados Unidos fazer um pós-doutorado na Universidade de Harvard. Ali estudou materiais inorgânicos porosos obtidos usando técnicas de microfluidos. No início de 2009, Studart retornou novamente ao ETH para ser professor assistente e fundou o Laboratório de Materiais Complexos, que lidera até hoje. O grupo reúne jovens de cinco nacionalidades diferentes – uma mistura interessante não apenas para a pesquisa, mas também para os eventos sociais que a equipe realiza, como a picanha invertida e a competição de tortas multifuncionais e complexas.
A seguir, uma breve entrevista com Studart sobre materiais complexos e biomimética, a imitação do mundo biológico por parte do ser humano.
Boletim da SBPMat (B.S.): – Qual a relação entre materiais complexos e biomimética? Seu grupo de pesquisa estuda materiais complexos biomiméticos?
André Studart (A.S.): – O termo “materiais complexos” é bem amplo. Eu diria que os materiais biológicos e os biomiméticos exibem estruturas bastante complexas em escala nano e micrométrica, e por isso podem ser considerados materiais complexos. Mas esse termo pode também ser utilizado para descrever muitos outros tipos de materiais sintéticos ou naturais, incluindo, por exemplo, as emulsões e espumas que estudamos no grupo. Portanto, a nossa pesquisa é centrada em alguns tipos de materiais complexos, dentre os quais se incluem os materiais biomiméticos.
B.S.: – Como ocorre, na prática do grupo de pesquisa, a inspiração na Natureza?
A.S.: – A inspiração acontece buscando na literatura exemplos de materiais biológicos que apresentam propriedades especiais que normalmente são difíceis de se obter com materiais sintéticos. Essa literatura inclui tanto artigos antigos escritos por zoólogos interessados principalmente em evolução como também trabalhos mais recentes de pesquisadores de varias áreas que buscam extrair princípios de design dos materiais biológicos utilizando técnicas mais avançadas para sua caracterização.
B.S.: – Comente um pouco sobre a evolução mundial da pesquisa em materiais complexos biomiméticos.
A.S.: – A pesquisa em materiais biomiméticos começou com alguns trabalhos nos anos 80, em que a estrutura de conchas marinhas começou a ser investigada por uns poucos pesquisadores sob a perspectiva da ciência de Materiais (não da zoologia), com o objetivo de entender o seu design e possivelmente utilizá-lo em materiais artificiais. Na verdade, a maior parte desses pesquisadores não tinham esse tópico como foco principal da pesquisa, mas o estudavam motivados puramente pela curiosidade cientifica. Com o passar dos anos, percebeu-se que os materiais biológicos são exemplos muito ricos de como se pode “engenheirar” a microestrutura de materiais para resolver problemas mecânicos desafiadores impostos pelo meio ambiente, e isso desencadeou o forte interesse nessa área dos últimos anos. Atualmente, é até difícil acompanhar todos os avanços, tamanha a quantidade de artigos no assunto. Tem-se avançado muito na área de caracterização de materiais biológicos com técnicas elaboradas, como tomografia in situ de materiais sob tensão mecânica, mapeamento com espectroscopia Raman, entre várias outras.
B.S.: – Na sua opinião, quais são os próximos desafios da pesquisa e desenvolvimento em materiais complexos biomiméticos?
A.S.: – No meu ponto de vista, o grande desafio atualmente é desenvolver técnicas sintéticas de processamento para possibilitar a fabricação de fato de materiais que reproduzam alguns desses princípios de design já encontrados em materiais biológicos. A natureza fabrica esses materiais utilizando processos biológicos muito complexos coordenados pelas células, como a biomineralização. Apesar do grande interesse e avanços em pesquisas que estudam o processo de biomineralização, acredito que o desenvolvimento de técnicas artificiais terá um impacto mais rápido na área. Esse é o foco atual da pesquisa no nosso grupo.
B.S.: – Conte um pouco sobre como você começou a pesquisar materiais complexos e biomiméticos após vários anos estudando cerâmicas avançadas.
A.S.: – O interesse em materiais biomiméticos começou ainda no doutorado quando me deparei com esses trabalhos muito interessantes sobre as conchas marinhas. Naquela época, o foco da minha pesquisa eram as cerâmicas refratárias com altas propriedades mecânicas. Apesar de não serem refratárias, conchas contêm em torno de 95% de carbonato de cálcio, e por isso podem ser consideradas um material cerâmico com microestrutura muito rica e elaborada. Não cheguei a utilizar esse conceito nas cerâmicas refratárias. A oportunidade só apareceu no final do meu primeiro pós-doc em Zurique, junto com um aluno de doutorado que se interessou em tentar obter estruturas com a organização em lamelas da concha. Vi então os enormes desafios encontrados quando se tenta replicar essa estrutura artificialmente e percebi que o meu conhecimento em processamento de pós cerâmicos poderia ser de grande utilidade para abordar esses desafios. Então, isso se tornou a parte central da minha pesquisa quando tive a oportunidade de iniciar o meu próprio grupo independente.
B.S.: – Há grupos no Brasil estudando esses temas?
A.S.: – Acredito que alguns grupos tenham começado a explorar essa área no Brasil, com foco em materiais orgânicos supramoleculares. A expectativa é de que em breve o tópico terá um impulso importante no país. A ideia é que um dos primeiros alunos de doutorado do meu grupo estabeleça um laboratório nessa área no estado de São Paulo ainda neste ano.
Para saber mais.
Artigos científicos do grupo selecionados por André Studart para os interessados em materiais complexos biomiméticos:
– Studart, A. R., Towards High-Performance Bioinspired Composites. Advanced Materials 2012, 24, (37), 5024-5044.
– Libanori, R.; Erb, R. M.; Reiser, A.; Le Ferrand, H.; Süess, M. J.; Spolenak, R.; Studart, A. R., Stretchable heterogeneous composites with extreme mechanical gradients. Nature Communications 2012, 3, 1265.
– Erb, R. M.; Libanori, R.; Rothfuchs, N.; Studart, A. R., Composites Reinforced in Three Dimensions by Using Low Magnetic Fields. Science 2012, 335, (6065), 199-204.
Artigo científico em destaque: variações no diâmetro de nanofios e o papel das instabilidades no crescimento.
O artigo científico de membros da comunidade brasileira de pesquisa em Materiais em destaque neste mês é:
D. S. Oliveira, L.H.G. Tizei, D. Ugarte, M. A. Cotta. Spontaneous Periodic Diameter Oscillations in InP Nanowires: The Role of Interface Instabilities. Nano Letters, 2013, 13 (1), pp 9–13. DOI: 10.1021/nl302891b.
Texto de divulgação:
Nanofios semicondutores com variações periódicas de diâmetro: instabilidades no crescimento dos nanofios.
Ao produzir nanofios do composto semicondutor fosfeto de índio (InP), pesquisadores do Instituto de Física Gleb Wataghin (IFGW) da Unicamp observaram no microscópio eletrônico de varredura uma particularidade interessante. Um dos grupos de nanofios exibia marcadas variações de seu habitual formato cônico, apresentando partes mais grossas, tipo pneuzinhos, periodicamente ao longo do nanofio.
As variações no diâmetro apareciam em quase 80% dos nanofios de cinco nanometros de diâmetro no ápice, os mais finos, e eram muito mais visíveis perto do topo do nanofio do que na base dele. As variações tinham se gerado de maneira espontânea, mas os pesquisadores tinham mantido constantes os parâmetros de produção durante todo o processo. Por que, então, essas variações morfológicas? Os cientistas tinham pela frente o desafio de elucidar os detalhes da cinética de crescimento dos nanofios. O modelo desenvolvido por eles seria publicado, em janeiro deste ano, no periódico Nano Letters.
O crescimento dos nanofios de fosfeto de índio
Para compreender a explicação desenvolvida pelos pesquisadores brasileiros sobre a origem dessas oscilações periódicas de diâmetro, é necessário entender o processo de produção dos nanofios.
Dentre as diferentes formas de produzir um nanofio, a mais popular atualmente utiliza o mecanismo de crescimento “vapor-líquido-sólido”, conhecido pela sigla VLS. No VLS, uma pequena partícula catalisadora é depositada em um substrato dentro de uma câmera de crescimento, na qual se introduz vapor do material que vai compor o nanofio.
Na pesquisa do artigo da Nano Letters, os pesquisadores utilizaram uma nanopartícula de ouro como catalisador, um substrato de arseneto arseneto de gálio (GaAs) e uma câmera de crescimento epitaxial por feixe químico (CBE). Como o intuito era fazer nanofios de fosfeto de índio, usaram, como vapor, fosfina (PH3) e trimetil-índio (TMI), que são os precursores do índio e do fósforo para o crescimento.
Seguindo o percurso normal do processo VLS, o vapor foi absorvido pela nanopartícula de ouro mais rapidamente do que pelo substrato. Dessa maneira, a nanopartícula ficou supersaturada de índio e fósforo, possibilitando a seguinte etapa do processo, a nucleação. Assim, um núcleo sólido de fosfeto de índio se formou entre a nanopartícula de ouro, que estava em fase líquida, e o substrato. Esse núcleo se propagou e formou uma monocamada de fosfeto de índio. Com sucessivas nucleações, novas monocamadas se formaram uma em cima da outra, gerando um nanofio cada vez mais comprido. A nanopartícula catalisadora, como em todo processo VLS, ficou no topo do nanofio.
O modelo da cinética de crescimento dos nanofios
A pesquisa abordada no artigo da Nano Letters foi realizada no contexto do mestrado do aluno Douglas Soares de Oliveira, realizado no IFGW – Unicamp e orientado pela professora Mônica Cotta. Douglas está agora fazendo o doutorado com a mesma orientadora, ainda em nanofios semicondutores – tema que vem estudando desde sua primeira iniciação científica, iniciada em 2008. Também participaram da pesquisa publicada na Nano Letters o professor Daniel Ugarte (IFGW-Unicamp) e seu ex-aluno de doutorado Luiz Tizei. “A participação deles foi imprescindível para o resultado final obtido”, diz Cotta.
Os grupos de Cotta e Ugarte têm uma longa história de colaborações e tinham publicado em 2011 um outro trabalho [Chiaramonte, T., Tizei, L. H. G., Ugarte, D., & Cotta, M. A. Kinetic Effects in InP Nanowire Growth and Stacking Fault Formation: The Role of Interface Roughening. Nano Letters, 2011, 11 (5), PP 1934–1940. DOI:10.1021/nl200083f] que motivou o tema do mestrado de Douglas. “Queríamos compreender melhor a rota de incorporação de átomos do grupo III, ao qual pertence o índio, na nanopartícula catalisadora, e o papel da deformação induzida na interface entre a nanopartícula e a fase sólida (substrato ou nanofio)”, contextualiza a professora Cotta.
Para isso, os pesquisadores introduziram um grande fluxo de TMI (o vapor do índio) durante o processo VLS. “Acreditamos que nesse regime ocorre uma competição entre as duas rotas mais prováveis para a incorporação de índio no nanofio durante o crescimento, que são: via interior da nanopartícula para o nanofio, ou, diretamente, da fase vapor no ambiente para o local de crescimento na interface”, justifica Cotta.
Segundo o modelo proposto pelos pesquisadores da Unicamp, essa competição entre as rotas pode modificar estruturalmente a interface entre a nanopartícula de ouro e o nanofio durante o crescimento, alterando assim o ângulo de contato entre eles ou, em outras palavras, gerando instabilidades. “Com um ângulo de contato diferente, não é mantido o equilíbrio de forças que mantém a nanopartícula no topo do nanofio. Isso induz a nanopartícula, líquida, a descer e englobar parte do nanofio. A descida da nanopartícula pela lateral do nanofio favorece a formação de novos núcleos de fosfeto de índio que aumentam o diâmetro do nanofio”, explica a professora.
Mas por que as oscilações do diâmetro são periódicas? Porque o processo é cíclico. A professora Cotta explica que, quando a nanopartícula engloba uma parte da lateral do nanofio, o balanço das forças muda novamente, empurrando a nanopartícula para o topo do nanofio. E tudo volta a começar.
Relevância do trabalho
O modelo da cinética foi desenvolvido com base na análise da geometria, morfologia e composição de pouco mais de 100 nanofios, usando as técnicas de microscopia eletrônica de varredura (MEV) com dispersão de energia de raios X (EDS) e microscopia eletrônica de transmissão. A pesquisa foi inteiramente realizada em Campinas (SP), no IFGW-Unicamp e no Laboratório de Microscopia Eletrônica do LNNANO/CNPEM.
“O estudo da cinética de crescimento de nanofios por si só já é muito importante para o desenvolvimento de materiais semicondutores com novas propriedades”, afirma Cotta. Nesse sentido, o trabalho publicado na Nano Letters mostrou um novo mecanismo para o controle, não apenas morfológico, mas também cristalográfico, dos nanofios de fosfeto de índio. Mas o fato de os nanofios de Douglas e Cotta apresentarem ápices de até cinco nanometros de diâmetro agrega ainda mais valor ao trabalho. “Em estruturas tão pequenas, pesquisas recentes indicam que variações de diâmetro têm grande potencial para aplicações na conversão de energia, por exemplo, utilizando o efeito termoelétrico”, completa a professora.
Para saber mais:
Dissertação de mestrado de Douglas Soares de Oliveira, intitulada Nanofios semicondutores: síntese e processos de formação: http://webbif.ifi.unicamp.br/tesesOnline/teses/IF1549.pdf
INCT de Fotônica divulga dados de pesquisa sobre vidros luminescentes.
Pesquisadores do INCT conseguiram gerar luz branca em vidros germanatos dopados com íons de holmio, itérbio e túlio. Veja o material de divulgação.
José Arana Varela recebe prêmio internacional na área de cerâmicas.
O professor José Arana Varela, presidente do Conselho Técnico-Administrativo da FAPESP, coordenador da Divisão de Pesquisa do INCT dos Materiais em Nanotecnologia e ex-presidente da SBPMat, foi homenageado na sessão de abertura da “37th International Conference and Expo on Advanced Ceramics and Composites” no dia 28 de Janeiro de 2013 em Daytona Beach, Flórida, Estados Unidos.
Na ocasião o professor Varela recebeu o 2013 Global Star Award das mãos do presidente da American Ceramic Society, Dr. Richard K. Brow. O prêmio reconhece “relevantes contribuições” à área de pesquisa, segundo a American Ceramic Society (Acers), promotora do evento e mais importante instituição do gênero no mundo.
Veja a notícia da Agência Fapesp: http://agencia.fapesp.br/16810.
Boletim SBPMat – edição 5 – janeiro 2013.
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Alguns dados sobre a obra científica do professor Gross.
Grande parte da atividade científica do prof. Bernhard Gross que vem antes dos seus estudos sobre eletretos é pouco comentada, mas tem um valor inestimável. Os trabalhos sobre eletretos ganham destaque e repercussão internacional a partir dos anos 1970, e continuaram nos primeiros anos de 1980. Vou comentar um pouco o que ele produziu desde o início de sua carreira até a década de 1960.
Ainda na Alemanha, em Stuttgart, ele publicou alguns trabalhos sobre correções de latitude em detectores usados nos estudos de raios cósmicos na atmosfera [referências 1 e 2]. Esses artigos foram publicados em alemão. Seu trabalho foi logo generalizado por E. J. Williams e publicado na revista Nature [3]. Posteriormente essa correção ficou conhecida como “transformação de Gross”. Num célebre livro sobre raios cósmicos, publicado em 1950 [4], o capítulo 3 é dedicado à “transformação de Gross”.
Seu primeiro trabalho no Brasil foi sobre propriedades elétricas de zeólitas [5], que junto ao trabalho sobre efeitos retardados em sólidos dielétricos [6] e, mais tarde, sobre cargas estáticas em dielétricos [7], marcaram o início de suas pesquisas na área de Materiais, que culminaria com os famosos estudos sobre eletretos a partir dos anos 1960. No entanto, foram marcantes os trabalhos seminais que realizou sobre modelos matemáticos aplicados a sistemas viscoelásticos. Esses trabalhos foram publicados nos últimos anos da década de 1940 [8-11]. Como resultado desse trabalho, Gross publicou um livro sobre o assunto que ainda hoje é referência fundamental na área de reologia de sólidos [12].
Em meados da década de 1950, Gross realizou uma série de trabalhos sobre efeitos da radiação em sistemas vítreos e poliméricos [13,14]. Com esses trabalhos foi descobridor de uma corrente elétrica em sólidos dielétricos, a qual estava relacionada ao efeito Compton, e que gerou outro célebre e seminal trabalho [15]. Esse efeito explicou o fenômeno até então sem explicação que ocorria em usinas nucleares. As janelas de vidro usadas como proteção de radiação estilhaçavam espontaneamente depois de algum tempo de uso. Gross foi convidado pelo Centro de Pesquisa em Radiação, em Nova Iorque, e em conjunto com os pesquisadores locais provou que as correntes Compton eram responsáveis pela degradação dos vidros [16]. Logo depois, Gross inventou o dosímetro Compton [17], o qual patenteou nos Estados Unidos, mas perdeu o direito da patente para o exército americano depois de uma batalha judicial.
Ainda no Brasil, Gross iniciou seus primeiros estudos sobre eletretos [18, 19], sendo o primeiro a fabricar os chamados radioeletretos. Ao se aposentar do Instituto Nacional de Tecnologia, foi convidado para ocupar a direção do Departamento de Informação Científica e Técnica da Agência Internacional de Energia Atômica, em Viena, onde fica até o final da década de 1960. Publica alguns trabalhos relevantes sobre informação científica [20], e volta à ativa como pesquisador na área de eletretos na década de 1970.
Professor Roberto Mendonça Faria
Pesquisador do Grupo de Polímeros “Prof. Bernhard Gross” (USP São Carlos)
Estudante de doutorado do prof. Bernhard Gross entre 1980 e 1984
Veja também
Nossa matéria “Bernhard Gross: pai da pesquisa em eletretos no Brasil”: http://sbpmat.org.br/bernhard-gross-pai-da-pesquisa-em-eletretos-no-brasil/
Referências
[1] For the Pressure Dependence of the Ionization by Cosmic Ray (Zur Druckabhängigkeit der Ionisation durch. Ultrastrahlung), B. Gross, ZEITSCHRIFT FUR PHYSIK Volume: 78 Issue: 3-4 Pages: 271-278 DOI: 10.1007/BF01337596 Published: MAR 1932.
[2] For the absorption of the ultra radiation (Zur Absorption der Ultrastrahlung), ZEITSCHRIFT FUR PHYSIK, B. Gross, Volume: 83 Issue: 3-4 Pages: 214-221 DOI: 10.1007/BF01331141 Published: MAR 1933.
[3] Spectrum and latitude variation of penetrating radiation, E. J. Williams, Nature, 512 (1933).
[4] Cosmic rays, L. Janossy (1950), Oxford at Clarendon Press.
[5] On the electric conductivity of Zeolite, B. Gross, ZEITSCHRIFT FUR KRISTALLOGRAPHIE Volume: 92 Issue: 3/4 Pages: 284-292 Published: DEC 19.
[6] On after-effects in solid dielectrics, B. Gross, PHYSICAL REVIEW Volume: 57 Issue: 1 Pages: 57-59 DOI: 10.1103/PhysRev.57.57 Published: JAN 1940.
[7] STATIC CHARGES ON DIELECTRICS, B. Gross, BRITISH JOURNAL OF APPLIED PHYSICS Volume: 1 Issue: OCT Pages: 259-267 DOI: 10.1088/0508-3443/1/10/304 Published: 1950.
[8] ON CREEP AND RELAXATION, B. Gross, PHYSICAL REVIEW Volume: 71 Issue: 2 Pages: 144-144 Published: 1947.
[9] ON CREEP AND RELAXATION, B. Gross, JOURNAL OF APPLIED PHYSICS Volume: 18 Issue: 2 Pages: 212-221 DOI: 10.1063/1.1697606 Published: 1947.
[10] ON CREEP AND RELAXATION .2, B. Gross, JOURNAL OF APPLIED PHYSICS Volume: 19 Issue: 3 Pages: 257-264 DOI: 10.1063/1.1715055 Published: 1948.
[11] FRICTIONAL LOSS IN VISCO-ELASTIC SUBSTANCES, B. Gross, JOURNAL OF APPLIED PHYSICS Volume: 21 Issue: 2 Pages: 185-185 DOI: 10.1063/1.1699622 Published: 1950.
[12] Mathematical structure of the theories of Viscoelasticity, B. Gross, Paris, Hermann Press (1953).
[13] IRRADIATION EFFECTS IN BOROSILICATE GLASS, B. Gross, PHYSICAL REVIEW Volume: 107 Issue: 2 Pages: 368-373 DOI: 10.1103/PhysRev.107.368 Published: 1957.
[14] IRRADIATION EFFECTS IN PLEXIGLAS, B. Gross, JOURNAL OF POLYMER SCIENCE Volume: 27 Issue: 115 Pages: 135-143 DOI: 10.1002/pol.1958.1202711511 Published: 1958.
[15] THE COMPTON CURRENT, B. Gross, ZEITSCHRIFT FUR PHYSIK Volume: 155 Issue: 4 Pages: 479-487 DOI: 10.1007/BF01333129 Published: 1959.
[16] BETA-PARTICLE TRANSMISSION CURRENTS IN SOLID DIELECTRICS, B. Gross, A. Bradley & A. P. Pinkerton, JOURNAL OF APPLIED PHYSICS Volume: 31 Issue: 6 Pages: 1035-1037 DOI: 10.1063/1.1735740 Published: 1960.
[17] Compton Dosimeter for measurements of penetrating x-rays and gamma rays, B. Gross, RADIATION RESEARCH Volume: 14 Issue: 2 Pages: 117-& DOI: 10.2307/3570883 Published: 1961.
[18] GAMMA IRRADIATION EFFECTS ON ELECTRETS, B. Gross & R. J. D. Moraes, PHYSICAL REVIEW Volume: 126 Issue: 3 Pages: 930-& DOI: 10.1103/PhysRev.126.930 Published: 1962.
[19] POLARIZATION OF ELECTRET, B. Gross & R. J. D. Moraes, JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS Volume: 37 Issue: 4 Pages: 710-& DOI: 10.1063/1.1733151 Published: 1962.
[20] PRESENT AND FUTURE TRENDS OF SCIENTIFIC INFORMATION, B. Gross, ATOMIC ENERGY REVIEW Volume: 4 Issue: DEC Pages: 85-& Published: 1966.
Bernhard Gross: pai da pesquisa em eletretos no Brasil.
Em junho de 1933, desembarcava na cidade do Rio de Janeiro o engenheiro e físico de Sttutgart (Alemanha) Bernhard Gross. Após ter desenvolvido algumas pesquisas sobre raios cósmicos, como colaborador, e constatando que era difícil conseguir um emprego como físico em seu país de origem, o jovem de 28 anos tinha decidido tentar a vida no Brasil. Nesse momento Gross já possuía algumas publicações científicas.
Por que Gross veio ao Brasil, um país que, na época, tinha pouquíssimas instituições, infraestrutura e recursos humanos para pesquisa? Numa entrevista realizada em 1976, Gross relatou que seu interesse pelo Brasil surgiu na infância, durante uma viagem que realizou com a família pelas cidades do Rio de Janeiro, São Paulo, Porto Alegre e Pelotas, e na qual sentiu um gostinho de aventura e romantismo.
Logo após a sua chegada ao Rio, Gross deu algumas palestras sobre raios cósmicos na Escola Politécnica do Largo de São Francisco e, assim, começou a conhecer pessoas ligadas à ciência na cidade. Em janeiro de 1934 obteve seu primeiro emprego, no Instituto de Meteorologia. No mesmo ano, publicou o primeiro de seus artigos científicos escritos no Brasil. Em 1999, com 94 anos, publicaria o último de cerca de duzentos.
Em vários temas, tais como raios gama, circuitos elétricos e materiais dielétricos, Gross fez contribuições de relevância e impacto internacional com trabalhos de pesquisa desenvolvidos no Brasil. Gross abordava os desafios científicos com muita competência, tanto do ponto de vista teórico quanto do experimental, e dava uma particular atenção à aplicação da Matemática à Física.
Além de fazer ciência de acordo com padrões internacionais, Gross, desde as décadas de 1930-40, publicava os resultados de seus trabalhos em periódicos do Brasil e do exterior, como os Anais da Academia Brasileira de Ciências, o Journal of Applied Physics, Physical Review, Journal of Chemical Physics e a revista alemã Zeitschrift für Angewandte Physik, entre outros periódicos. Ademais, Gross circulou bastante pelo mundo, tendo passado alguns períodos trabalhando nos Estados Unidos (nos laboratórios Bell e no Massachusetts Institute of Technology), na Inglaterra (na Electrical Research Association) e na Áustria (como membro do comitê científico da Agência Internacional de Energia Atômica, organização internacional dedicada aos usos pacíficos da energia atômica), entre outros destinos. Finalmente, Gross conseguiu, em várias oportunidades, trazer para o Brasil pesquisadores do exterior.
Trabalhando continuamente em diversos temas, Gross iniciou no Brasil, de forma pioneira, a pesquisa em Física da Matéria Condensada, pilar da Ciência e Engenharia dos Materiais.
Os eletretos
Um dos campos que recebeu mais contribuições científicas de Bernhard Gross é o estudo dos eletretos, materiais dielétricos (isolantes) que, por estarem permanentemente polarizados, possuem carga elétrica permanente.
A gênese das pesquisas de Gross sobre eletretos remonta a um dos primeiros trabalhos feitos por Gross no Brasil, em 1934: um pedido da empresa de energia elétrica e telefonia Light, que queria saber qual era a resistência do isolamento de seus cabos telefônicos. Fazendo medidas, Gross notou que os fios apresentavam um fenômeno que o fascinava havia tempo, conhecido como “absorção dielétrica”.
Na entrevista de 1976, Gross relata: “Aquilo que a Light queria saber, eu podia resolver em tempo razoável. Agora, aproveitei isto para estudar o comportamento de isoladores, de maneira mais básica”. Gross enxergava como muito importante o interesse tecnológico das atividades de pesquisa, sem que isso significasse uma limitação da curiosidade científica à mera resolução do problema tecnológico.
No início da década de 1940, Gross e seu grupo ainda pesquisavam os materiais dielétricos no Instituto Nacional de Tecnologia (INT), no Rio de Janeiro. Bernhard Gross tinha lido sobre os eletretos e, por mera curiosidade, começou a fazer uma série de medidas junto a uma pesquisadora francesa, Line Ferreira – Denard, que estava trabalhando no INT. O trabalho, de base experimental, gerou duas publicações iniciais em 1945 e em 1948 e permitiu explicar, pela primeira vez, o comportamento dos eletretos. Em 1957, Gross realizou ainda um estudo sistemático sobre o comportamento dos campos que se produzem quando, ao injetar elétrons em sólidos carregados, os elétrons ficam presos em “armadilhas”.
Foi também nesse contexto dos estudos sobre dielétricos e eletretos que Joaquim da Costa Ribeiro desenvolveu a compreensão do efeito termodielétrico ou “efeito Costa Ribeiro”, no qual um dielétrico adquire polarização e carga permanente sem aplicação de um campo elétrico externo.
O microfone de eletretos
O conhecimento desenvolvido por Gross sobre eletretos permitiu o avanço nas aplicações industriais desses materiais, das quais uma das mais difundidas é o microfone de eletretos, criado no contexto dos laboratórios Bell por Gerhard Sessler e James West, que solicitaram a patente da invenção em 1962. Este tipo de microfone vem sendo produzido em milhões ou bilhões de unidades por ano.
Para chegar ao microfone de eletretos, Sessler e West utilizaram a teoria desenvolvida por Gross e o método descrito por ele para carregar materiais por meio de feixes de elétrons. Mas os pesquisadores dos laboratórios Bell utilizaram como matéria-prima folhas de teflon, material cujas propriedades mecânicas, baixíssima condutividade e possibilidade de ser fabricado em finas folhas permitiram sua aplicação no microfone. A fina folha de teflon, carregada, move-se pela ação das vibrações sonoras e induz cargas elétricas, transformando vibrações sonoras em vibrações elétricas.
“Admito que na ocasião não pensava em aplicações práticas”, disse Gross na entrevista de 1976, a respeito das pesquisas sobre eletretos. O cientista explicou os motivos: não dispunha de materiais adequados a aplicações industriais (usava cera de carnaúba e plexiglás), a dificuldade de realizar um pedido de patente na época era grande e ele precisaria reunir diversas competências para chegar num dispositivo como o microfone.
O microfone de Sessler não foi o único baseado nos conhecimentos desenvolvidos por Gross. Na história do físico de Sttutgart e os eletretos, existiu um caso de transferência tecnológica mais direta, o de Preston Murphy, seu assistente estadunidense especializado em eletrostática. Gross o conheceu numa de suas viagens e conseguiu para ele um contrato para trabalhar no Rio de Janeiro pela Comissão Nacional de Energia Nuclear. Murphy veio ao Brasil por volta de 1957 e ficou por cerca de seis anos, nos quais adquiriu conhecimentos e técnicas. De acordo com Gross, “quando voltou aos Estados Unidos, associou-se a uma companhia, onde desenvolveu um tipo de microfone de eletreto com base nos conhecimentos que adquirira aqui, valendo-se daquela facilidade extraordinária dos americanos para fazer gadgets, virtude que não possuo. Arranjou contratos por lá e montou uma grande linha de produção de microfones de eletretos.”
O reconhecimento às contribuições de Gross em eletretos
Os avanços promovidos por Gross na pesquisa em eletretos foram e são reconhecidos mundialmente. O próprio Gerhard Sessler dedicou o livro “Electrets”, editado por ele inicialmente em 1980, a Bernhard Gross. Em um artigo publicado no Brazilian Journal of Physics em 1999, Sessler afirma que Gross assentou as pedras fundamentais da pesquisa moderna em eletretos, guiou a sua evolução durante mais de meio século e ajudou a estabelecer esse campo como uma disciplina respeitada da ciência moderna.
Além disso, eventos internacionais na área também homenagearam o físico alemão, como o 3º e 5º Simpósio Internacional sobre Eletretos, realizados respectivamente em São Carlos (Brasil) e Heidelberg (Alemanha) na ocasião do 70º e 80º aniversário de Gross.
No Brasil, muitos cientistas se formaram sob sua influência. Entre outros, pode-se mencionar Armando Dias Tavares, Francisco Oliveira Castro, Guilherme Leal Ferreira, Joaquim Costa Ribeiro, Plínio Sussekind Rocha, Roberto Faria, Sérgio Mascarenhas, Yvonne Mascarenhas. Grupos de pesquisa se constituiram inspirados por Gross, principalmente no Rio de Janeiro e em São Carlos, como o Grupo de Polímeros “Bernhard Gross“, criado em meados da década de 1970 na USP São Carlos, a partir das visitas do físico de Sttutgart a essa universidade.
Em 2002, Bernhard Gross faleceu em São Carlos, aos 97 anos.
Veja também
Texto do professor Roberto Mendonça Faria sobre outros trabalhos do professor Bernhard Gross, feito para o boletim da SBPMat: http://sbpmat.org.br/?p=999
Saiba mais
Material sobre Bernhard Gross (resumo da entrevista de 1976, fotografias etc.): http://www.canalciencia.ibict.br/notaveis/bernhard_gross.html
Gerhard. M. Sessler. Bernhard Gross and the evolution of modern electret research. Braz. J. Phys., vol. 29 n.2, São Paulo, June 1999. http://dx.doi.org/10.1590/S0103-97331999000200003.
Sergio Mascarenhas. Bernhard Gross and his contribution to physics in Brazil. Braz. J. Phys., vol.29, n.2, São Paulo, June 1999. http://dx.doi.org/10.1590/S0103-97331999000200002.
Gerhard M. Sessler. Bernhard Gross and Electret Research: His Contributions, our Collaboration, and what Followed. IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation Vol. 13, No. 5, October 2006.
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