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Tag: ciência de materiais
Artigo em destaque: Grafeno dopado e sem defeitos para uso em dispositivos eletrônicos.
O artigo científico de autoria de membros da comunidade brasileira de pesquisa em Materiais em destaque neste mês é: Chemical Doping and Etching of Graphene: Tuning the Effects of NO Annealing. G. K. Rolim, G. V. Soares, H. I. Boudinov, and C. Radtke. J. Phys. Chem. C, 2019, 123, 43, 26577-26582. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.9b02214.
Artigo em destaque: Grafeno dopado e sem defeitos para uso em dispositivos eletrônicos
O grafeno já é usado na fabricação de alguns produtos, desde capacetes que dissipam o calor até embalagens antiestáticas. Entretanto, o material maravilhoso, como costuma ser chamado, ainda tem muito a entregar à sociedade. Por ser bidimensional, flexível e excelente condutor da eletricidade, entre outras propriedades, o grafeno pode ser a base de uma série de dispositivos eletrônicos e optoeletrônicos miniaturizados e de altíssimo desempenho. Entretanto, para isso, é preciso produzir, em escala industrial, um grafeno cuja rede de átomos esteja livre de impurezas indesejadas, mas que contenha, além do carbono inerente ao grafeno, pequenas quantidades de outros elementos (dopagem) para, dessa maneira, controlar suas propriedades eletrônicas.
Em um trabalho totalmente realizado no Brasil, uma equipe científica propôs um processo que pode ajudar a produzir, em grande escala, um grafeno apto para dispositivos eletrônicos. “O processo desenvolvido em nosso grupo permite melhorar e ajustar as propriedades do grafeno, além da remoção de contaminantes da sua superfície”, disse o professor Cláudio Radtke (UFRGS), autor correspondente do artigo que reporta o trabalho, recentemente publicado no The Journal of Physical Chemistry C.
A equipe adquiriu amostras de grafeno produzidas por CVD (chemical vapor deposition) e transferidas a substratos de silício. Essa técnica é, no momento, uma das mais adequadas para a produção em larga escala de folhas de grafeno de área relativamente grande, mas deixa impurezas residuais e gera defeitos no grafeno. Para remover as impurezas, é comum a aplicação de um tratamento térmico em atmosfera de dióxido de carbono (CO2), o qual é eficiente na eliminação dos contaminantes, mas acaba gerando novos defeitos na folha de grafeno. A boa notícia é que esses defeitos podem ser neutralizados (passivados).
Procurando, justamente, estratégias de passivação desses defeitos, o então aluno de doutorado Guilherme Koszeniewski Rolim encontrou um artigo científico de 2011, que apontava, por meio de cálculos teóricos, a possibilidade de usar óxido nítrico (NO) para passivar os defeitos do grafeno com átomos de nitrogênio e, ao mesmo tempo, dopá-lo para modular suas propriedades eletrônicas (principalmente, transformá-lo em um material semicondutor, condição essencial para usá-lo em dispositivos eletrônicos).
A equipe decidiu então verificar experimentalmente a predição teórica e, depois de realizar o tradicional tratamento com CO2 a 500 °C, aplicaram nas amostras um segundo tratamento térmico, este em atmosfera de óxido nítrico e a diferentes temperaturas, desde temperatura ambiente até 600 °C.
Depois do processo, os pesquisadores usaram diversas técnicas de caracterização para conferir os resultados e confirmaram, com alegria, que a dopagem com nitrogênio tinha acontecido e que ela tinha passivado os defeitos, melhorando assim as propriedades eletrônicas do material. Entretanto, os pesquisadores observaram também um efeito indesejado do tratamento com óxido nítrico: a degradação (etching) das folhas grafeno em alguns pontos. Depois de bastante trabalho científico, a equipe conseguiu determinar a causa. Durante o aquecimento, ocorria uma conversão de NO em NO2, o qual, por ser um composto muito mais reativo que o primeiro, acabava oxidando o grafeno.
Contudo, a equipe brasileira foi capaz de encontrar uma solução para esse problema. O “eureca” ocorreu enquanto os pesquisadores tentavam determinar a quantidade de átomos de nitrogênio que tinham se incorporado ao grafeno, mediante uma técnica baseada na análise de reações nucleares desencadeadas pela ação de um feixe de íons nas amostras de grafeno. Para poder aplicar essa técnica, a equipe teve que utilizar, no tratamento térmico, um óxido nítrico isotopicamente enriquecido, o qual tem uma pureza de 99,9999% em vez dos 99,9% do gás utilizado anteriormente.
A análise não rendeu os resultados esperados, pois não conseguiu quantificar o nitrogênio, que estava abaixo do limite de detecção. Contudo, o uso do gás enriquecido acabou trazendo muita satisfação à equipe. De fato, quando os pesquisadores compararam as propriedades eletrônicas dos dois de tipos de amostra, eles constataram que o grafeno tratado com o gás enriquecido sempre apresentava propriedades superiores. “Inicialmente tal resultado gerou bastante confusão na interpretação dos resultados”, conta o professor Radtke. “Mas, após mais alguns experimentos, passou a ser um dos pontos mais importantes do artigo, evidenciando a importância da pureza do gás durante o processamento”, completa. Concretamente, a conclusão foi que controlar adequadamente a temperatura e a pureza do gás durante o tratamento elimina o problema da degradação do grafeno por oxidação.
Dessa maneira, com bastante conhecimento e método científico, além de uma pequena intervenção do acaso, a equipe da UFRGS conseguiu desenvolver um processo de remoção de resíduos, neutralização de defeitos e dopagem do grafeno, que melhorou as propriedades eletrônicas do material sem gerar efeitos colaterais deletérios. Por se tratar de um tratamento térmico em atmosfera de gases, etapa que já faz parte da produção industrial de grafeno, o processo proposto pela equipe brasileira poderia ser facilmente aplicado à fabricação de folhas de grafeno para dispositivos.
“A inserção de heteroátomos (como o nitrogênio) na rede do grafeno sem a degradação de suas propriedades é especialmente importante na produção de dispositivos optoeletrônicos, transistores de alta velocidade, eletrônica de baixa potência e células fotovoltaicas”, destaca Radtke, lembrando que a fabricação desses dispositivos baseados em grafeno pode ser uma realidade nos próximos anos. “O Graphene Flagship (consórcio europeu de indústrias, universidades e institutos) anunciou a implementação de uma planta piloto para integrar grafeno em diferentes etapas da produção de dispositivos já em 2020”, comenta o professor da UFRGS.
O estudo, que contou com apoio financeiro das agências brasileiras CNPQ (principalmente por meio dos INCTs Namitec e INES), Capes e Fapergs, foi desenvolvido dentro do doutorado em Microeletrônica de Guilherme Koszeniewski Rolim, realizado no Programa de Pós-Graduação em Microeletrônica da UFRGS e defendido em 2018. O trabalho experimental foi feito no Laboratório de Superfícies e Interfaces Sólidas da UFRGS e no Laboratório Nacional de Luz Sincrotron do CNPEM.
XIX B-MRS Meeting recebe 49 propostas de simpósios de 18 países diferentes.
Quarenta e nove (49) propostas foram submetidas pela comunidade científica internacional dentro da chamada de simpósios do XIX B-MRS Meeting + IUMRS ICEM. A quantidade de submissões é uma das maiores na história dos eventos da SBPMat. “Recebemos propostas de 18 países diferentes”, diz o professor Gustavo Dalpian, chair do evento.
O comitê organizador já está trabalhando na análise das propostas, de modo a resolver casos de sobreposição temática e garantir a adequação dos simpósios à estrutura do evento. Quando necessário, o comitê entrará em contato com os autores das propostas. A lista final de simpósios será divulgada assim que possível no site do evento, no site da SBPMat, Boletim da SBPMat e mídias sociais. Em fevereiro de 2020, será aberta a chamada de trabalhos (resumos) para apresentação oral e de pôster dentro dos simpósios.
Sobre o evento
O evento, que será realizado de 30 de agosto a 3 de setembro de 2020 no Hotel Rafain Palace, em Foz do Iguaçu (PR, Brasil), reunirá a décima nona edição do encontro anual da SBPMat e a décima sétima edição da conferência internacional sobre materiais eletrônicos organizada bienalmente pela IUMRS.
Além das apresentações dos simpósios, a programação incluirá palestras plenárias de cientistas de destaque internacional, tais como Alex Zunger (University of Colorado Boulder, EUA), Edson Leite (LNNano, Brazil), Hideo Hosono (Tokyo Institute of Technology, Japão), John Rogers (Northwestern University, EUA), Luisa Torsi (Università degli Studi di Bari “A. Moro”, Itália) e Tao Deng (Shanghai Jiaotong University, China).
O evento é coordenado pelos professores Gustavo Martini Dalpian (UFABC) na coordenação geral, Carlos Cesar Bof Bufon (LNNANO) na coordenação de programa e Flavio Leandro de Souza (UFABC) como secretário geral. No comitê internacional, o evento conta com cientistas da América, Ásia, Europa e Oceania.
Boletim da SBPMat. Edição especial: Reportagem do XVIII B-MRS Meeting!
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Chamada de propostas de simpósio para o XIX B-MRS Meeting + IUMRS-ICEM 2020: até 18 DE NOVEMBRO.
A Sociedade Brasileira de Pesquisa em Materiais (SBPMat/ B-MRS) e a União Internacional de Sociedades de Pesquisa em Materiais (IUMRS) convidam a comunidade científica internacional a enviar propostas de simpósio.
Está aberta, até 31 de outubro 18 DE NOVEMBRO de 2019, a chamada de propostas de simpósio para o evento que reunirá o XIX B-MRS Meeting (o evento anual da SBPMat/B-MRS) e o IUMRS – ICEM 2020 (décima sétima edição da conferência internacional sobre materiais eletrônicos organizada bienalmente pela IUMRS). O evento será realizado de 30 de agosto a 3 de setembro de 2020 em Foz do Iguaçu (Brasil), cidade turística próxima à fronteira com a Argentina e o Paraguai, que serve de base para as visitas às deslumbrantes Cataratas do Iguaçu e para os outros atrativos dos entornos.
As propostas de simpósio podem ser submetidas por grupos de pesquisadores, de preferência de composição internacional, que desejem organizar um simpósio temático dentro do evento. O evento terá um foco especial em materiais eletrônicos devido à realização do IUMRS-ICEM. Entretanto, como ocorre em todas as edições do B-MRS Meeting, o evento abrangerá um amplo leque de temas de Ciência e Tecnologia de Materiais. São bem-vindas, portanto, propostas de simpósios em temas relativos a todos os tipos de materiais, da síntese às aplicações.
Para submeter uma proposta de simpósio, basta preencher, em idioma inglês, o formulário online disponível em http://sbpmat.org.br/proposed_symposium/.
Os simpósios constituirão o eixo principal do evento junto às palestras plenárias, as quais contarão com cientistas internacionalmente destacados, tais como Alex Zunger (University of Colorado Boulder, USA), Edson Leite (LNNano, Brazil), John Rogers (Northwestern University, USA), Luisa Torsi (Università degli Studi di Bari “A. Moro”, Italy) e Tao Deng (Shanghai Jiaotong University, China).
As propostas de simpósio serão avaliadas pelo comitê do evento, e, até o final de 2019, será divulgada a lista dos simpósios aprovados. Em fevereiro de 2020, será aberta a chamada de trabalhos, os quais deverão ser submetidos dentro dos simpósios temáticos. Os organizadores dos simpósios serão responsáveis pela avaliação dos resumos submetidos e pela programação do simpósio.
O evento conjunto XIX B-MRS Meeting + IUMRS – ICEM 2020 é coordenado pelos professores Gustavo Martini Dalpian (UFABC) na coordenação geral, Carlos Cesar Bof Bufon (LNNANO) na coordenação de programa e Flavio Leandro de Souza (UFABC) como secretário geral. No comitê internacional, o evento conta com cientistas da América, Ásia, Europa e Oceania.
As últimas edições do B-MRS Meeting reuniram entre 1.100 e 2.000 participantes de vários países do mundo, que apresentaram seus trabalhos dentro dos simpósios.
Veja o site do evento: https://www.sbpmat.org.br/19encontro/ .
XVIII B-MRS Meeting: Students Awards and Prizes.
XVIII B-MRS Meeting (Balneário Camboriú, SC, Brazil, September 22 – 26, 2019)
Bernhard Gross Award
(Established by B-MRS in honor of Bernhard Gross, a pioneer of Brazilian materials research. It distinguishes the best oral and poster contributions presented by students in each symposium)
Symposium A
- Alessandra Mara Garbosa Mutti (poster). Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”, Campus de Presidente Prudente (UNESP).
- Marylyn Setsuko Arai (oral). Instituto de Física de São Carlos/USP (IFSC USP).
Symposium B
- Bruna Gregatti de Carvalho (poster). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
- Julia Andrea Carpenter (oral). Swiss Federal Institute of Technology / Eidgenössische Technische Hochschule ETH Zürich (ETHZ).
- Marzieh Kadivar (oral). Universidade de São Paulo (USP).
Symposium C
- Dhésmon Lima (poster). Universidade Estadual de Ponta Grossa (UEPG).
Symposium D
- Ana Rita Ferreira Alves Teixeira (oral). Universidade Federal da Paraíba (UFPB).
- Larissa Oliveira Garcia (poster). Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” – Campus Bauru (UNESP).
Symposium E
- Camila da Costa Pinto (poster). Universidade Federal do Amazonas (UFAM).
Symposium F
- Lucas Scalon (poster). Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR).
- Marlene Notelio Borges Luíza de Morais (oral). Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP).
- Priscila Cavassim (oral). University of Cambridge, Reino Unido da Grã-Bretanha e Irlanda do Norte, e Instituto de Física de São Carlos – Universidade de São Paulo (IFSC – USP).
Symposium G
- Airton Germano Bispo Jr (oral). Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” – Campus Presidente Prudente (UNESP).
- Lucas Fiocco Sciuti (poster). Instituto de Física de São Carlos – Universidade de São Paulo (IFSC – USP).
Symposium I
- Isabela Trindade Coutinho (oral). Universidade Federal do ABC (UFABC).
- Maiara Schein Trevisol (poster). Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS).
Symposium J
- Daniel Silva Costa (poster). Universidade Federal do Paraná (UFPR).
Symposium M
- Pamela Costa Carvalho (poster). Universidade de São Paulo (USP).
- Syed Adnan Raza (oral). Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF).
Symposium N
- Danilo Waismann Losito (oral). Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP).
- Janaína Arlete Prasniski (poster). Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN).
Symposium O
- Raquel Alvim Figueiredo Mansur (oral). Institute for Advanced Studies (IEAV).
Symposium P
- Marco Aurelio Horban (oral). Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE).
- Maya Alencar Medeiros (poster). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR).
Symposium Q
- Cristie Luis Kugelmeier (oral). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR).
- Luiz Felipe Bauri (poster). Escola Politécnica de Universidade de São Paulo (EPUSP).
Symposium R
- Carla da Silva (poster). Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE).
- Janine Karla França da Silva Braz (oral). Universidade Federal Rural do Semi-árido (UFERSA).
Symposium S
- Pedro G. Demingos (oral). Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS).
- Viviane Maciel Almeida (poster). Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP).
Symposium U
- Angela Elisa Crespi (oral). AddUp, Global Additive Solutions (ADDUP) e Paris-Sud University, França.
- Kelly Schneider Moreira (poster). Universidade Federal de Santa Maria (UFSM).
Symposium V
- Rodrigo Cezar de Campos Ferreira (oral). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Symposium X
- Letícia Silva De Bortoli (poster). Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC).
ACS Publications Prizes
(Sponsored by journals of ACS Publications, a division of the American Chemical Society. Prizes for the best student contributions of all the event)
ACS Publications Best Oral Presentation Prizes
- Airton Germano Bispo Jr (UNESP, Brazil).
- Marzieh Kadivar (USP).
- Priscila Cavassin (University of Cambridge, UK and IFSC, Brazil).
- Rodrigo Cezar de Campos Ferreira (UNICAMP, Brazil).
- Syed Adnan Raza (CBPF, Brazil).
ACS Publications Best Posters Prizes
- Daniel Silva Costa (UFPR, Brazil).
- Dhésmon Lima (UEPG, Brazil).
- Larissa Oliveira Garcia (UNESP, Brazil).
- Letícia Silva de Bortoli (UFSC, Brazil).
- Lucas Scalon (UTFPR, Brazil).
RSC Prizes
(Sponsored by journals of the Royal Society of Chemistry. Prizes for the best student contributions of all the event)
- Cristie Luis Kugelmeier (UFSCar, Brazil).
- Danilo Waismann Losito (UNIFESP, Brazil).
- Julia Andrea Carpenter (ETH, Switzerland).
- Maya Alencar Medeiros (UFSCar, Brazil).
See the online photo album of the Student Awards Ceremony, here.
Carta de Camboriú.
Por ocasião do XVIII Encontro da Sociedade Brasileira de Pesquisa em Materiais (SBPMat), que reuniu cerca de 1800 pesquisadores do Brasil e mais de uma dezena de outros países, de 22 a 26 de setembro de 2019, em Balneário Camboriú, Santa Catarina, a diretoria e o conselho da SBPMat vêm a público manifestar sua preocupação com os cortes e contingenciamentos de verbas para a educação e pesquisa no Brasil. Se persistirem os cortes nas universidades públicas e em órgãos de financiamento à pesquisa e pós-graduação, como a CAPES, CNPq e Finep, o País estará fadado ao retrocesso em seu processo de desenvolvimento. Ressaltamos que a necessidade de contenção de gastos públicos devido à crise econômica não justifica os cortes em ciência e educação, pois esses cortes são muito maiores – em porcentagem – do que em outras áreas do governo.
Como a história do progresso de nações mostra, a prosperidade e o bem-estar da população têm relação direta com a capacidade de um país de gerar e absorver conhecimento. É inacreditável que no Século XXI ainda seja necessário justificar investimentos em pesquisa e geração de conhecimento. Principalmente em uma era de viagens espaciais, longevidade sem precedentes para a humanidade, e tecnologias como as dos telefones celulares que permitem comunicação que há algumas décadas estava apenas em livros de ficção científica.
Gostaríamos de nos dirigir à sociedade brasileira que paga impostos para manter o sistema de ciência, tecnologia e inovação do País. Com tantas notícias falsas espalhadas atualmente, podem surgir dúvidas sobre as intenções da comunidade acadêmica e universitária. Pode-se perguntar se um manifesto como este não é apenas uma defesa corporativista de uma elite que vê seus interesses afetados pelas políticas adotadas com cortes e contingenciamentos. Essa é uma pergunta legítima, mas que pode ser respondida com firmeza pela comunidade da SBPMat. Fazer ciência e desenvolver novas tecnologias pressupõe a busca da verdade, de maneira que não podemos nos furtar de alertar a sociedade brasileira sobre as consequências das atuais políticas de ataques às universidades públicas e cortes de investimentos.
Mesmo que as pessoas não percebam no dia-a-dia, sua vida é altamente dependente da tecnologia: para ter energia e comunicação através de telefones celulares, para acesso a tratamentos médicos, disponibilidade de água limpa e comida a preços acessíveis. São muitos os exemplos de tecnologia brasileira que beneficiam a população e a economia brasileira, como naqueles mais óbvios em que o Brasil tem liderança mundial: exploração de petróleo em águas profundas, agronegócio e produção de aviões de médio porte. Por outro lado, a existência de laboratórios e pessoal treinado, fruto do investimento em ciência e tecnologia de muitas décadas, permitiu que o Brasil rapidamente desvendasse os mecanismos de ação do vírus Zika, causador da microcefalia em bebês; graças a este conhecimento, o mesmo vírus traz esperança de tratamento para tumores do cérebro ainda hoje sem chances de cura. Mencione-se, também, a necessidade de formação de profissionais capacitados que possam servir a população, só realizável com um sistema universitário pujante e que inclui pesquisa.
A comunidade acadêmica precisa ter a responsabilidade de não ser alarmista. Entretanto, ela também tem o dever de alertar o povo brasileiro sobre alguns dos efeitos que a destruição de nosso sistema de ciência, tecnologia e inovação trará – inevitável se as políticas de cortes persistirem. No mundo todo, o maior aporte de recursos para ciência e tecnologia é realizado pelo Estado; empresas em geral respondem pelo custeio de pesquisas mais aplicadas, construídas a partir do conhecimento básico adquirido em estudos mais fundamentais. É importante lembrar que a destruição desse sistema pode ser muito mais rápida do que as décadas necessárias para construí-lo.
Queremos encerrar este manifesto com uma nota de esperança. Em uma das palestras no XVIII Encontro da SBPMat, foi apresentada uma das conquistas que orgulha a ciência brasileira: o acelerador de partículas Sirius, instalado no Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais, em Campinas. Construído com 85% de tecnologia nacional, o Sirius está entre os mais avançados do mundo, e pode permitir geração de conhecimento essencial para muitas áreas estratégicas para a economia brasileira. A criação do Sirius é mais uma demonstração da capacidade da comunidade científica brasileira, que esperamos possa continuar seu trabalho. Isso só será possível, entretanto, se houver uma mudança nas políticas para educação e pesquisa no Brasil.
B-MRS Newsletter. Get ready for the XVIII B-MRS Meeting!
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Boletim da SBPMat. 84ª edição.
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Boletim da SBPMat. 83ª edição.
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