Foi na iniciação científica que Edson Roberto Leite, hoje diretor científico do LNNano, começou a trabalhar com pesquisa em sinterização. Na época ele era aluno de Engenharia de Materiais da UFSCar e o seu orientador era o professor José Arana Varela, destacado cientista de materiais falecido em 2016, que foi sócio fundador e presidente da SBPMat.

Utilizada desde a Antiguidade, a sinterização é um processo de aglutinação de partículas sólidas que resulta em um material compacto. Nesse processo, os espaços entre as partículas ou grãos (os poros) vão sendo preenchidos por átomos que se desprendem da superfície do material. 

“Sempre fui muito ligado nesse tema e curioso para saber como é o transporte a nível atômico durante o processo de sinterização”, relembra Edson Leite.

Mais de trinta anos depois desse primeiro trabalho científico, Leite acalmou essa curiosidade. Junto a outros pesquisadores do LNNano, ele conseguiu visualizar, em tempo real e com resolução atômica, o processo de eliminação de poros em uma cerâmica de óxido de zircônio nanométrica. O trabalho foi recentemente publicado no prestigiado periódico científico Nano Letters.

“Com certeza o Prof. Varela iria se orgulhar e gostar deste trabalho”, diz Leite, que, aliás, recebeu o Prêmio José Arana Varela da SBPMat no ano passado em reconhecimento à sua trajetória científica.

Para chegar à publicação do artigo, o primeiro passo foi dado quatro anos atrás, quando Leite e a sua equipe desenvolveram uma metodologia que permitiu preparar monocamadas de nanopartículas auto suportadas (sem substrato). Quando levaram esses finíssimos filmes a um microscópio eletrônico de transmissão (TEM), os pesquisadores notaram que o feixe de elétrons induzia o transporte de átomos, mesmo a temperatura ambiente. A equipe enxergou então a possibilidade de estudar o processo de sinterização in situ. Isto é, poder acompanhar no microscópio as mudanças no preenchimento dos poros, passo a passo e sem precisar retirar a amostra no meio do processo.

A possibilidade tomou forma no TEM de alta resolução do LNNano, um HRTEM, que permite visualizar átomos. “Montamos um time formado pelo Jefferson Bettini  (pesquisador do LNNano), minha pós-doc Tanna Rodrigues Fiuza e o Marlon Muniz da Silva (estagiário do LNNano e hoje aluno de doutorado no LNLS) e começamos a trabalhar duramente para visualizar a sinterização em escala atômica”, conta Leite.

Inicialmente, a equipe preparou filmes cerâmicos formados por grãos nanométricos de óxido de zircônio e focou os esforços em estudar o processo que ocorre no final da sinterização: a eliminação dos poros isolados que ficam nos contornos dos grãos. 

O trabalho foi tão instigante quanto desafiador, não apenas pelas horas passadas ao microscópio na coleta, tratamento e análise de imagens, mas principalmente pelo esforço dos pesquisadores para compreender o que estavam vendo. “No final fomos bastante felizes e demonstramos quais as transformações que ocorrem durante o fechamento dos poros em escala atômica”, conta Leite.

Neste vídeo, filmado pelos autores do artigo usando o HRTM, é possível visualizar átomos migrando dos grãos adjacentes e preenchendo o poro:

O trabalho deve ter um importante impacto acadêmico, já que seus resultados mostram que a realidade das cerâmicas nanométricas não se encaixa, em alguns aspectos, nos modelos teóricos que são utilizados para explicar processos de sinterização. “A maioria dos modelos existentes envolvendo a cinética de sinterização considera a energia superficial e a energia dos contornos de grão isotrópicos. Nós mostramos que isso não ocorre em cerâmicas nanométricas”, explica o professor Leite. “Além disso, mostramos que ocorre uma transição em que uma superfície rugosa é eliminada e que ocorre o aparecimento de superfícies facetadas, indicando que possa existir uma barreira termodinâmica, além de uma barreira cinética para o transporte atômico”, completa. “Em resumo, podemos dizer que é necessário modificar os modelos existentes para explicar o processo de sinterização em nanoescala”, conclui o cientista.

De acordo com os autores, o trabalho também deve ter um impacto na indústria cerâmica, já que a melhor compreensão do processo de sinterização pode levar ao desenvolvimento de cerâmicas nanoestruturadas com porosidade e tamanho de partícula controlados e, portanto, com propriedades mecânicas e eletrônicas diferenciadas.

Referência do artigo científico: Visualization of the Final Stage of Sintering in Nanoceramics with Atomic Resolution. Tanna Elyn Rodrigues Fiuza, Marlon Muniz da Silva, Jefferson Bettini, and Edson Roberto Leite. Nano Lett.2022, 22, 1978 – 1985. https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.1c04708

Contato do autor: edson.leite@lnnano.cnpem.br

[Texto do professor Petrus Santa Cruz (DQF/UFPE), sócio da SBPMat]

Difícil avaliar os impactos indiretos da pandemia de Covid-19, e mais difícil ainda é receber, ainda a essa altura, notícias das vítimas diretas, como a de um colaborador de longa data, Hernán Valenzuela, que nos deixou no dia 7 deste mês de março.

Como representante sênior do Instituto Fraunhofer ENAS (Fraunhofer-Instituts für Elektronische Nanosysteme ENAS) na América Latina, há quase 20 anos Hernán passou a reunir pesquisadores envolvidos em aplicações de novos materiais em nanotecnologias nos Minapim Seminar, série bienal da qual Hernán foi chairman desde sua primeira edição em 2004, juntamente com a criação da MTM Minapim News Technology Magazine, iniciativas apoiadas inicialmente pela Superintendência da Zona Franca de Manaus (SUFRAMA). Na edição de 2018 do Minapim Seminar, houve destaque para a consolidação do acordo de cooperação internacional do Instituto Fraunhofer ENAS e a UFPE, tendo interagido em eventos envolvendo novas tecnologias desde os primeiros eventos internacionais na área, desde em 2003 na Nanofair (Suíça) e NanoTech (Japão).

Em 2013 deu suporte para realização do Workshop do Biotério de Espécies Nanoestruturadas BEN da UFPE na sede da SUFRAMA (Manaus), envolvendo discussões sobre Biodiversidade e Bioinspiração, no âmbito do Projeto Capes Nanobiotec Brasil.

Fruto das colaborações catalisadas por Hernán, em março de 2020 uma equipe incluindo o Diretor Presidente do Fraunhofer ENAS à época, Dr. Thomas Otto, esteve na Ponto Quântico Nanodispositivos (Positiva, LandFoton/UFPE), ocasião em que a Ponto Quântico passou a ser o Hub do Acordo de Cooperação do Fraunhofer ENAS com a UFPE, tendo a equipe sido recebida pelo Reitor Alfredo Gomes, alguns dias antes do lockdown do campus Recife, quando a OMS declarou o início da pandemia em curso.

Hernán, que era sociólogo, deixa esposa, quatro filhos, cinco netos e muitos amigos, vários deles de nossa comunidade científica.

Prof. Petrus Santa Cruz (DQF/UFPE)

Assim como os outros setores da economia, a construção civil enfrenta um importante desafio: o de reduzir progressivamente as emissões de gases do efeito estufa e se tornar cada vez mais sustentável. Nesse sentido, existem esforços na comunidade científica para desenvolver materiais de construção que tenham impacto ambiental positivo em todas as fases da edificação, começando pela extração das matérias-primas, passando pelo uso dos prédios e chegando à reciclagem dos resíduos no final da vida útil da obra. Para isso, uma das estratégias que vêm sendo exploradas é a incorporação de matérias-primas naturais, como a terra crua e a biomassa, aos materiais de construção.

Em artigo recentemente publicado no periódico Construction and Building Materials, uma equipe científica brasileira reporta o desenvolvimento e estudo de argamassas baseadas em terra crua e resíduos de biomassa vegetal (partículas de bambu) com potencial para uso como reboco de paredes internas.  Além de analisar as propriedades dessas argamassas, os autores avaliaram seu impacto ambiental, principalmente com relação às emissões de dióxido de carbono envolvidas na sua preparação, uso e descarte.

“A principal contribuição deste trabalho é evidenciar a viabilidade da produção de argamassas baseadas em recursos naturais localmente disponíveis (terra crua e biomassa vegetal – bambu) na construção de um portfólio de soluções construtivas de baixo carbono e de baixo consumo energético”, diz Romildo Dias Toledo Filho, professor do Programa de Engenharia Civil  da Coppe, o instituto de pós-graduação e pesquisa em Engenharia da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), quem liderou o trabalho.

Para produzir as argamassas, a equipe científica utilizou terra crua, partículas de bambu, cal hidratada, cimento Portland e areia natural, entre outros ingredientes. As partículas de bambu foram obtidas a partir de resíduos do setor moveleiro do estado do Rio de Janeiro e processadas para obter fibras de algumas centenas de micrômetros de diâmetro e até 2 cm de comprimento.

A pesquisa mostrou bons resultados para as argamassas de terra e bambu e explicitou o peso de cada fator nas emissões de carbono envolvidas, apontando caminhos para reduzi-las ainda mais. As argamassas de terra, principalmente aquela com maior proporção de bambu, apresentaram emissões menores do que as convencionais devido ao estoque de carbono do bambu. De fato, vegetais da biomassa extraem dióxido de carbono da atmosfera por meio da fotossíntese e o utilizam para crescer. Quando essa biomassa é incorporada a uma argamassa, o carbono permanece armazenado e a sua emissão é evitada. Esse ganho ambiental se potencializa quando os resíduos do processamento de biomassa são aproveitados como fonte de matéria-prima, como ocorreu no trabalho da Coppe.

Além disso, os testes de densidade, condutividade térmica e resistência mostraram que as argamassas de terra com bambu, principalmente a que continha 6% de biomassa, podem ter um desempenho muito bom como reboco de paredes internas de prédios, por ter aderência e resistência adequadas e melhorar a eficiência energética dos ambientes. “As argamassas de terra que incorporam biomassa vegetal apresentam a peculiaridade da porosidade aberta, e essa característica confere às mesmas o potencial de atuar como revestimento e material passivo de regulação higrotérmica do microclima interno dos ambientes, tornando-os mais salubres, proporcionando melhores condições de saúde aos ocupantes e diminuindo o consumo de energia para climatização artificial da edificação”, explica o professor Romildo.

O trabalho foi desenvolvido dentro do doutorado em Engenharia Civil de Rayane de Lima Moura Paiva, com financiamento do CNPq e FAPERJ e orientação do professor Romildo e do professor Lucas Rosse Caldas. O estudo faz parte de uma linha de pesquisa em argamassas de terra e biomassa que está em andamento no Núcleo de Materiais Sustentáveis da Coppe em parceria com um grupo da ETH Zürich (Suíça).

A Profa. Ana Flavia Nogueira (UNICAMP), sócia da SBPMat, tornou-se editora associada de dois importantes periódicos da Royal Society of Chemistry: Materials Advances e Journal of Materials Chemistry C. 

Na SBPMat, a cientista foi eleita membro titular do Conselho Deliberativo, com mandato de 2022 a 2026.

Dois sócios da SBPMat constam no grupo de 30 palestrantes de diferentes países e setores (indústria, academia, mídia, museus, arte) que vão falar na Cerimônia de Abertura do Ano Internacional do Vidro (2022), estabelecido pela Organização das Nações Unidas (ONU).

Trata-se do professor Edgar Zanotto (UFSCar), sócio fundador da SBPMat, quem proferirá uma palestra sobre educação na área de vidros, e a professora Andrea S. S. de Camargo (IFSC-USP), atual diretora científica da Sociedade, que vai falar sobre ciência de vidros no Brasil.

O evento, gratuito, será realizado nos dias 10 e 11 de fevereiro no Palácio das Nações (Genebra, Suíça) e será transmitido ao vivo neste link https://media.un.org/en/webtv/.

Mais informações sobre o evento: https://iyog2022oc.org/.

Ricardo D. Rodrigues (1951-2020). Excepcional ser humano e verdadeiro polímata.

Antonio Ricardo Droher Rodrigues (Ricardo para seus colegas e amigos) faleceu há dois anos, em 3 de janeiro de 2020. Ricardo liderou os projetos e as construções das duas fontes de luz sincrotron do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS), entidade pertencente na atualidade ao Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), Campinas – SP.

Ricardo graduou-se como Engenheiro Civil em 1974 na Universidade Federal do Paraná, Curitiba – UFPR, iniciou suas atividades científicas em 1974 no Grupo de Ótica de Raios X do Departamento de Física da UFPR e realizou seu doutorado em Física, desde 1976 a 1979, no King’s College da University of London, Reino Unido. No seu trabalho de tese “X-ray optics for synchrotron radiation” Ricardo propôs e caracterizou monocromadores de raios X de dois cristais quase paralelos para supressão de componentes harmônicos, que são hoje utilizados em muitos laboratórios de luz síncrotron do mundo. Em 1977 ele realizou os testes desses monocromadores em Hasylab (Hamburg), sendo assim o primeiro brasileiro que foi usuário de uma fonte de luz síncrotron.

Logo depois de seu retorno ao Brasil em 1981, Ricardo participou ativamente no Projeto Radiação Síncrotron (PRS/CNPq) desenvolvido no Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF), Rio de Janeiro, desde 1980 a 1985. O PRS foi o projeto precursor que conduziu à criação do LNLS. Como parte das atividades do PRS, um grupo de cientistas brasileiros liderado por Ricardo fez um estágio de três meses no Stanford Synchrotron Radiation Lightsource (SSRL), em Stanford, USA, durante o qual elaboraram o primeiro projeto de fonte de luz brasileira, que foi depois o projeto inicial do LNLS.

Logo depois de ser criado o LNLS em 1986 em Campinas, Ricardo foi designado Chefe de Projeto. Durante um período total de 10 anos ele implantou a infraestrutura básica inicial, formou os jovens técnicos e engenheiros de sua equipe e desenvolveu as diversas ações que conduziram à construção e bem-sucedido funcionamento da primeira fonte de luz do LNLS – com energia dos elétrons de 1,37 GeV – denominada UVX. A construção da fonte UVX foi completada em 1996 e aberta a pesquisadores externos do Brasil e do exterior em julho de 1997, oferecendo-se assim aos usuários de numerosas áreas da ciência uma instrumentação moderna que existe hoje em poucos países do mundo. Nessa época a fonte UVX era a única fonte de luz síncrotron do Hemisfério Sul, e ainda hoje o LNLS é o único Laboratório Nacional dotado de uma fonte de luz síncrotron na América Latina. As qualidades de clara liderança, extrema dedicação e indiscutível competência tanto científica quanto técnica do Ricardo foram de fundamental importância para o desenvolvimento da primeira fonte de luz sincrotron brasileira. Além do papel decisivo do Ricardo na construção da primeira fonte de luz do LNLS, ele participou ativamente também no desenvolvimento de nova instrumentação científica para várias linhas de luz. A fonte UVX funcionou satisfatoriamente e foi utilizada durante 22 anos, até 2019, por mais de 6.000 pesquisadores principalmente brasileiros e de também de outros países.

No ano de 2001, já com a fonte UVX funcionando de forma rotineira, Ricardo decidiu se afastar do LNLS e criou em Campinas a empresa Skedio Tecnologia, na qual iniciou a produção de instrumentação industrial de precisão e dispositivos de interesse artístico. Permaneceu nessa empresa até 2009, quando recebeu e aceitou convite da diretoria do LNLS para voltar a essa instituição e enfrentar o segundo grande desafio de sua carreira profissional: o projeto e construção da segunda fonte de luz síncrotron brasileira.

A partir de 2009 Ricardo assumiu a função de Líder do Projeto Sirius com a missão de projetar e construir uma fonte de luz sincrotron de quarta geração com energia de elétrons de 3 GeV e com qualidades de emissão de luz muito superiores às da fonte UVX. Nessa época, a única fonte no mundo dessa excepcional qualidade estava em fase de projeto na Suécia. A construção desta nova e moderna fonte apresentou numerosos desafios de engenharia sem precedentes no Brasil nem no exterior. Contudo, Ricardo e sua equipe venceram esses desafios aplicando em muitos casos tecnologias brasileiras. Assim, o primeiro feixe de raios X produzido pela fonte Sirius com a energia nominal de 3 GeV foi emitido em dezembro de 2019. A fonte de luz Sirius é a terceira fonte de luz de última geração em funcionamento no mundo, depois das existentes em Lund (Suécia) e Grenoble (França). Foi assim que Ricardo como Líder do Projeto Sirius atingiu os ambiciosos objetivos do projeto e venceu assim o segundo grande desafio de sua carreira.

Ricardo demonstrou uma clara capacidade de liderança, seriedade extrema e sem concessões, e reconhecida competência tanto como físico na área de óptica de raios X como em diferentes áreas da engenharia: civil, mecânica e elétrica-eletrônica, com ênfase nas subáreas de circuitos elétricos, magnéticos e eletrônicos. Essa competência multifacetada lhe permitiu atuar eficientemente em todos os aspectos técnicos relevantes associados à construção das fontes de luz síncrotron do LNLS e demonstrar uma liderança respeitada por toda a equipe. Notavelmente, Ricardo não foi somente líder respeitado, físico excelente e engenheiro competente em várias especialidades, ele demonstrou também sensibilidade e competência como escultor, pintor e desenhista, havendo realizado uma produção artística que evidenciou sua fina sensibilidade. Isto demonstra que Ricardo possuía todas as características típicas de um verdadeiro polímata. Isto é, suas competencias multifacetadas não foram as que exibem os “generalistas”, mas as que demonstram os raros e distinguidos seres humanos que possuem profundos conhecimentos nas diversas ou mesmo numerosas áreas nas quais atuam.

O trabalho de Ricardo teve o reconhecimento unânime da equipe do LNLS e dos pesquisadores usuários que o conheceram. Também recebeu homenagens formais da Sociedade Brasileira de Cristalografia no ano 2000 e do LNLS/CNPEM em ocasião da celebração dos 30 anos do LNLS, em 2017. Ele recebeu em 2010 uma distinção da Presidência da República que o designou Comendador da Ordem Nacional do Mérito Científico.

Tive o privilégio de acompanhar o trabalho do Ricardo durante mais de 40 anos. Nosso primeiro encontro foi no XI Congresso da International Union of Crystallography (IUCr) realizado em Varsóvia em agosto de 1978, durante o qual conversamos sobre as novas possibilidades científicas abertas pelas fontes de luz síncrotron, de uso ainda incipiente nessa época no mundo. Desde 1981 até 1986 minha interação com Ricardo foi principalmente no CBPF, no Rio de Janeiro, durante o desenvolvimento do Projeto Radiação Síncrotron, desde 1987 até 2000 no LNLS, em Campinas, durante a construção da fonte UVX, de 2000 a 2009 na empresa Skedio Tecnologia, e finalmente, desde 2009 a 2019, novamente no LNLS. Nossa última conversação foi durante a última semana de dezembro de 2019, na qual ele me disse – serenamente e com contida satisfação – que a fonte Sirius tinha atingido sua energia nominal de 3GeV e os primeiros experimentos de uso foram realizados. Infelizmente, Ricardo faleceu em 3 de janeiro de 2020, poucos dias depois de ter vencido o segundo grande desafio de sua vida profissional.

Dois anos passaram desde o falecimento do Ricardo.  Perdeu-se fisicamente um excepcional ser humano, distinguido mestre, brilhante físico e engenheiro, e sensível artista. Os legados de Ricardo para a ciência brasileira são a moderna fonte de luz síncrotron Sirius aberta a cientistas usuários de todas as áreas da ciência do Brasil e do exterior, a competente equipe de engenheiros e técnicos do LNLS que ele formou e a numerosa comunidade de cientistas usuários do LNLS que se beneficiaram dos resultados de seu trabalho. Seu exemplo de vida e ímpar personalidade continuam e continuarão vivos na memória de todos os que tivemos o privilégio de tê-lo conhecido e de ter acompanhado seu fecundo trabalho. O falecimento de Ricardo enlutou a ciência e a engenharia brasileiras.

Após seu falecimento, o LNLS/CNPEM homenageou o Ricardo denominando sua escola anual sobre aplicações da luz síncrotron como Escola Ricardo Rodrigues de Luz Síncrotron e organizou, em 9 de novembro de 2020, uma Cerimônia de Homenagem a Ricardo Rodrigues. Nessa cerimônia, familiares, amigos e colegas apresentaram emocionados depoimentos com lembranças e visões pessoais sobre a vida do Ricardo. Na parte final, a SBPMat homenageou o Ricardo mediante a entrega de uma placa gravada com os dizeres: A Sociedade Brasileira de Pesquisa de Materiais (SBPMat) homenageia a contribuição fundamental de Ricardo Rodrigues para o êxito do desenvolvimento e implantação das fontes brasileiras de luz síncrotron UVX e Sirius, que colocaram o Brasil na vanguarda mundial da pesquisa em materiais.  Todos os depoimentos apresentados na Cerimônia de Homenagem foram registrados e podem ser acessados pelo link https://www.youtube.com/watch?v=hrmTDdnyv9s

Aldo F. Craievich
Professor Sênior
Instituto de Física
Universidade de São Paulo