O artigo científico de membros da comunidade brasileira de pesquisa em Materiais em destaque neste mês é:
E. Longo, L. S. Cavalcante,D. P. Volanti, A. F. Gouveia, V. M. Longo, J. A. Varela, M. O. Orlandi and J. Andrés. Direct in situ observation of the electron-driven synthesis of Ag filaments on α-Ag2WO4 crystals. Scientific Reports 3, 2013, article number 1676. DOI: 10.1038/srep01676.
Texto de divulgação: Observação ao vivo da formação de nanofilamentos de prata por uma nova rota de síntese
Quando, no Instituto de Química do campus de Araraquara da Unesp, o microscópio eletrônico de transmissão mostrou o crescimento de protuberâncias nanométricas nos bastões de tungstato de prata que estavam sendo analisados, a equipe de pesquisadores se surpreendeu bastante. Na verdade, os cientistas estavam estudando as propriedades fotoluminescentes dos cristais de tungstato, mas, dando sequência à investigação dessas protuberâncias e após repetir o experimento e caracterizar as amostras, eles acabaram concluindo que se tratava de nanofilamentos de prata, gerados a partir da matriz de tungstato. Os pesquisadores tinham descoberto uma rota de síntese inovadora para esse material, chamada de eletrossíntese por ser produzida por elétrons.
Esta sequência de imagens de microscopia eletrônica de transmissão obtidas de cinco em cinco segundos, reproduz aproximadamente o que os cientistas viram nessa oportunidade. A setinha azul mostra os nanofilamentos crescendo.
Imagens extraídas do artigo da Scientific Reports.
A eletrossíntese se baseia no fenômeno, conhecido para os iniciados e provavelmente surpreendente para os leigos, da interação dos elétrons emitidos pelos microscópios eletrônicos com os objetos que estão sendo observados. Nesses microscópios, sejam eles de transmissão (MET) ou de varredura (MEV), feixes de elétrons são direcionados para as amostras. Da interação entre ambos resultam códigos que acabam gerando imagens que ampliam os objetos observados em até milhões de vezes. Porém, como “efeito colateral”, a alta energia desses elétrons pode produzir modificações nos materiais observados, como, por exemplo, o desgaste das amostras.
No caso da pesquisa com tungstato de prata, o efeito colateral foi, além de surpreendente, positivo e construtivo, dando início a um avanço relevante para a Ciência e Engenharia de Materiais. A pesquisa gerou um artigo assinado por oito pesquisadores: sete brasileiros ligados à Unesp e à UFSCar, e participantes do Centro Multidisciplinar para o Desenvolvimento de Materiais Cerâmicos (CMDC), e um cientista da Universidade Jaume I, da Espanha. O paper foi publicado, em abril deste ano, na Scientific Reports, periódico de acesso aberto do grupo Nature lançado em 2011.
Importância da descoberta
Nanopartículas de prata têm aplicações de impacto, principalmente devido a suas propriedades bactericidas. De fato, revestimentos de prata são realizados, por meio de métodos de deposição, para impedir a proliferação de bactérias em diversos materiais. Nesse sentido, os nanofilamentos de prata gerados por eletrossíntese a partir do tungstato de prata são ainda mais interessantes, desde que a radiação os torna três vezes mais bactericidas do que materiais similares obtidos por outras rotas.
Alguns aspectos da fabricação dos nanofilamentos de prata via eletrossíntese podem ser controlados. Por exemplo, ao se aumentar a energia dos elétrons, aumenta também a velocidade de crescimento dos nanofilamentos. Por isso o uso de microscópios de transmissão é mais eficiente do que o de microscópios de varredura na síntese dos nanofilamentos.
Entretanto, além das aplicações deste novo material, o importante avanço inicial trazido por esta pesquisa feita no Brasil foi a possibilidade de observar o crescimento dos nanofilamentos in situ e em tempo real através dos mesmos microscópios eletrônicos que estavam promovendo seu crescimento. Os pesquisadores puderam analisar o processo de nucleação (formação inicial da nanopartícula de prata a partir do cristal de tungstato) e, em seguida, o crescimento dos nanofilamentos. Complementando essas observações com técnicas de caracterização de materiais, cálculos e teorias, os cientistas puderam apresentar uma explicação científica de por que o material se comporta dessa maneira.
A explicação, ou mecanismo de crescimento, se baseia na compreensão da estrutura dos cristais de tungstato de prata. Ao receberem a irradiação de elétrons, os diversos clusters que constituem os cristais (AgO4, AgO2, WO6 e outros) se desorganizam e reorganizam, ocorrendo transferências de elétrons por meio de reações de redução-oxidação (redox). Dessas reações surgem as nanopartículas de prata, que brotam na superfície dos cristais e crescem axialmente formando os nanofilamentos.
Estão abertas, de 13 a 22 de maio de 2013, as inscrições ao Processo Seletivo para a contratação de 2 (dois) docentes, por prazo determinado, como Professor Contratado III (doutor), em Regime de Turno Parcial, em jornada de 12 (doze) horas semanais de trabalho, no Departamento de Física dos Materiais e Mecânica do Instituto de Física da Universidade de São Paulo, na seguinte área de conhecimento: Física da Matéria Condensada.
A contratação vigorará até 31 de dezembro de 2013. O salário é de R$ 1.510,67. O formulário de inscrição e o edital estão disponíveis no site http://web.if.usp.br/ataac/node/1770.
Informações adicionais poderão ser obtidas na Assistência Acadêmica do IFUSP. Telefones: (11) 3091-6020 e 3091-7000.
Elson Longo é professor da pós-graduação na Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho (Unesp) e Professor Emérito da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar). Coordena o Centro Multidisciplinar para o Desenvolvimento de Materiais Cerâmicos (CMDMC) e o Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia dos Materiais em Nanotecnologia (INCTMN).
Químico formado pela Unesp em 1969, com mestrado e doutorado em Físico-Química pela Universidade de São Paulo (USP), Longo conta com mais de 780 artigos publicados em revistas internacionais, que totalizam mais de 11.180 citações. O professor já foi orientador de mais de 50 mestres e mais de 60 doutores enquanto professor da UFSCar (1989-2005) e da Unesp (a partir de 2005).
Da sua carreira como pesquisador da área de Materiais, Longo destaca uma série de contribuições realizadas nos últimos vinte anos: varistores a base de óxido de zinco, óxido de estanho e titanato de cálcio e cobre; sensores; materiais fotoluminescentes a base de titanatos e tungstato; filmes finos ferroelétricos para utilização em memórias, e materiais fotodegradadores (materiais semicondutores). Também na área de Materiais, Longo participou, junto a empresas da indústria de refratários e siderúrgica, do desenvolvimento de novos tipos de refratários, pisos e azulejos e de cerâmica artística.
É membro titular da Academia Brasileira de Ciências, empossado neste ano, membro da Academia de Ciências do Estado de São Paulo e membro da Academia Internacional de Cerâmica (World Academy of Ceramics).
Atualmente é membro do Conselho da SBPMat. Foi presidente da sociedade de 2004 a 2005.
No XII Encontro da SBPMat, Longo será honrado com a Palestra Memorial “Joaquim Costa Ribeiro”, na qual falará sobre a evolução da pesquisa em Materiais no Brasil.
Segue uma breve entrevista com o palestrante.
Boletim da SBPMat (B.SBPMat): – O senhor tem vasta experiência em projetos realizados junto a empresas. O que teria a comentar sobre a relação da área de Materiais e a indústria no Brasil nesses 40 anos de Engenharia de Materiais? A inserção de engenheiros de Materiais na indústria tem ajudado a melhorar a qualidade, variedade e valor agregado dos produtos brasileiros?
Elson Longo(E.L.): – A área de Materiais evoluiu sobremaneira após a fundação e consolidação da primeira turma de Engenharia de Materiais da UFSCar. Este curso criou no país novas perspectivas para a indústria de um modo geral, pois contemplava três áreas extremamente carentes de especialistas: cerâmica, polímeros e compósitos. Na área de metais já existiam os engenheiros especializados formados em diferentes universidades do país. Vamos tomar somente dois exemplos: a indústria de refratários prosperou e tornou-se competitiva internacionalmente, o mesmo ocorrendo para a indústria de polímeros. Os produtos brasileiros são competitivos no mercado nacional e internacional em função do trabalho dos engenheiros de Materiais e demais categorias de engenharia que trabalham em consonância.
B.SBPMat: – Na sua visão, quais os principais resultados da evolução da formação de recursos humanos na área de Materiais nesses 40 anos no Brasil?
E.L.: – Mais importante que a formação de recursos humanos foi a estruturação de cursos de Engenharia de Materiais em nível de graduação e pós-graduação. Estes cursos hoje estão homogeneamente distribuídos pelo país beneficiando sobremaneira a nossa indústria.
B.SBPMat: – Como você consegue manter uma produtividade científica tão alta e com tantas citações?
E.L.: – A nossa produtividade é fruto de um trabalho em equipe que envolve pesquisadores de São Paulo, Rio Grande do Sul, Paraná, Rio de Janeiro, Minas Gerais, Goiás, Brasília, Sergipe, Paraíba, Rio Grande do Norte, Piauí, Maranhão e Pará. Devo destacar também as interações internacionais que proporcionam grandes oportunidades ao grupo de mostrar o nosso trabalho para a comunidade internacional.
B.SBPMat: – Enquanto participante ativo da história da SBPMat, o que você destacaria dos onze anos de existência da sociedade?
E.L.: – O principal ponto da SBPMat é a harmonia que existe entre os pesquisadores de todos os níveis e a saudável troca de informação entre os mesmos. Por outro lado, a SBPMat desde sua origem tem uma forte participação dos pesquisadores do exterior, o que a coloca na vanguarda do conhecimento.
Informações sobre a palestra de Elson Longo no XII Encontro da SBPMat Título: “Evolução da pesquisa em Materiais no Brasil” Resumo: Desde a fundação do curso de Ciência dos Materiais na UFSCar, São Carlos (SP), o país vem evoluindo de modo constante nesta área de conhecimento. É importante ressaltar que esse curso catalisou pesquisadores de Engenharia, Química e Física para o desenvolvimento de materiais cerâmicos, poliméricos e compósitos. Por outro lado, houve também uma ampliação dos cursos de Materiais a nível de graduação e pós graduação, o que contribuiu enormemente para o desenvolvimento da área. Com essa nova estrutura, houve a necessidade da criação da Sociedade Brasileira de Materiais, que vem evoluindo de modo positivo ao longo dos últimos 10 anos. Quando: 29 de setembro (domingo) das 20h00 às 21h00, após a abertura do evento e antes do coquetel.
O Centro Mackenzie de Pesquisas Avançadas em Grafeno e Nanomateriais (MackGrafe) convida os interessados a se candidatarem a uma bolsa de pós-doutoramento na área de guias de onda para aplicações fotônicas de grafeno, ligada a projeto de pesquisa FAPESP (programa SPEC).
O MackGrafe iniciou suas atividades em 2012 e tem um financiamento inicial de cerca de R$ 30 milhões, que inclui a construção de um novo prédio e a aquisição equipamentos de estado-da-arte para fabricação e caracterização de amostras e dispositivos de grafeno. O Centro visa a desenvolver pesquisa de nível mundial em grafeno e nanomateriais, com
uma abordagem de engenharia aplicada e foco em dispositivos fotônicos, optoeletrônicos e plasmônicos. O MackGrafe é um centro “irmão” do Graphene Research Centre da National University of Singapore (GC-NUS), trabalhando de forma complementar. Espera-se que os pesquisadores façam visitas de intercâmbio periódicas entre os centros.
Especificamente no presente projeto de pós-doutoramento, visa-se a projetar, simular numericamente, produzir e testar guias de onda com alto campo evanescente, de forma a excitar camadas de grafeno depositadas sobre os guias. Fibras ópticas (comercialmente obtidas) e guias de onda planares (a serem fabricados por fotopolimerização de 2 fótons) serão estudados. Desta forma, conhecimentos prévios de guias de onda (no visível, infravermelho próximo e infravermelho médio), microfabricação, simulação numérica e óptica não-linear são desejáveis.
As exigências e os benefícios estabelecidos em http://fapesp.br/bolsas/pd se aplicam. Entre os benefícios incluem-se: remuneração de R$ 5.908,80 por mês, auxílio deslocamento e/ou instalação (para bolsistas que não residam na cidade de São Paulo) e recursos de reserva técnica para custear viagens e outros itens necessários para a pesquisa. A bolsa será concedida por um período de 24 meses.
Os interessados deverão encaminhar os seguintes documentos para o e-mail cjsdematos@mackenzie.br até 20 de junho: (i) Curriculum Vitae (incluindo lista de publicações); (ii) uma carta indicando o nome do projeto de bolsa para o qual quer se candidatar e explicitando os motivos de interesse por este; e (iii) o nome e contato de dois doutores capazes de elaborar carta de recomendação a seu respeito.
O Centro Mackenzie de Pesquisas Avançadas em Grafeno e Nanomateriais (MackGrafe) convida os interessados a se candidatarem a uma bolsa de pós-doutoramento na área de fotônica em grafeno, ligada a projeto de pesquisa FAPESP (programa SPEC).
O MackGrafe iniciou suas atividades em 2012 e tem um financiamento inicial de cerca de R$ 30 milhões, que inclui a construção de um novo prédio e a aquisição equipamentos de estado-da-arte para fabricação e caracterização de amostras e dispositivos de grafeno. O Centro visa a desenvolver pesquisa de nível mundial em grafeno e nanomateriais, com uma abordagem de engenharia aplicada e foco em dispositivos fotônicos, optoeletrônicos e plasmônicos. O MackGrafe é um centro “irmão” do Graphene Research Centre da National University of Singapore (GC-NUS), trabalhando de forma complementar. Espera-se que os pesquisadores façam visitas de intercâmbio periódicas entre os centros.
Especificamente no presente projeto de pós-doutoramento, visa-se a construção e caracterização de uma família de cavidades lasers em fibra baseadas no efeito Raman para geração de pulsos ultracurtos utilizando absorvedores saturáveis baseados em grafeno cobrindo as diversas bandas de transmissão das comunicações ópticas. Explorando as características de ganho não ressonante do espalhamento Raman e as propriedades intrínsecas do carbono, é possível construir um laser operando em regime de acoplamento passivo de modos (mode-locking) em qualquer banda de transmissão. Ao longo do projeto, o bolsista deverá dominar técnicas de processamento de grafeno, assim como métodos
computacionais e experimentais de caracterização dos sistemas.
As exigências e os benefícios estabelecidos em http://fapesp.br/bolsas/pd se aplicam. Entre os benefícios incluem-se: remuneração de R$ 5.908,80 por mês, auxílio deslocamento e/ou instalação (para bolsistas que não residam na cidade de São Paulo) e recursos de reserva técnica para custear viagens e outros itens necessários para a pesquisa. A bolsa será concedida por um período de 24 meses.
Os interessados deverão encaminhar os seguintes documentos até 15 de junho para o e-mail thoroh@mackenzie.br: (i) Curriculum Vitae (incluindo lista de publicações); (ii) uma carta indicando o nome do projeto de bolsa para o qual quer se candidatar e explicitando os motivos de interesse por este; e (iii) o nome e contato de dois doutores capazes de elaborar carta de recomendação a seu respeito.
O Centro Mackenzie de Pesquisas Avançadas em Grafeno e Nanomateriais (MackGrafe) convida os interessados a se candidatarem a uma bolsa de pós-doutoramento na área de fotônica em grafeno, ligada a projeto de pesquisa FAPESP (programa SPEC).
O MackGrafe iniciou suas atividades em 2012 e tem um financiamento inicial de cerca de R$ 30 milhões, que inclui a construção de um novo prédio e a aquisição equipamentos de estado-da-arte para fabricação e caracterização de amostras e dispositivos de grafeno. O Centro visa a desenvolver pesquisa de nível mundial em grafeno e nanomateriais, com uma abordagem de engenharia aplicada e foco em dispositivos fotônicos, optoeletrônicos e plasmônicos. O MackGrafe é um centro “irmão” do Graphene Research Centre da National University of Singapore (GC-NUS), trabalhando de forma complementar. Espera-se que os pesquisadores façam visitas de intercâmbio periódicas entre os centros.
Especificamente este projeto propõe explorar as multifuncionalidades do laser a fibra dopada com Érbio com múltiplos regimes de operação simultâneos pela inserção de filtros espectrais na cavidade. Os filtros permitem a operação simultânea de vários comprimentos de onda, operando a taxas que podem ser moduladas de forma independente. Ao longo do projeto, o bolsista deverá dominar técnicas de processamento de grafeno, assim como métodos computacionais e experimentais de caracterização dos sistemas.
As exigências e os benefícios estabelecidos em http://fapesp.br/bolsas/pd se aplicam. Entre os benefícios incluem-se: remuneração de R$ 5.908,80 por mês, auxílio deslocamento e/ou instalação (para bolsistas que não residam na cidade de São Paulo) e recursos de reserva técnica para custear viagens e outros itens necessários para a pesquisa. A bolsa será concedida por um período de 24 meses.
Os interessados deverão encaminhar os seguintes documentos até 15 de junho para o e-mail thoroh@mackenzie.br: (i) Curriculum Vitae (incluindo lista de publicações); (ii) uma carta indicando o nome do projeto de bolsa para o qual quer se candidatar e explicitando os motivos de interesse por este; e (iii) o nome e contato de dois doutores capazes de elaborar carta de recomendação a seu respeito.
O Centro Mackenzie de Pesquisas Avançadas em Grafeno e Nanomateriais (MackGrafe) convida os interessados a se candidatarem a uma bolsa de pós-doutoramento na área de plasmônica em grafeno, ligada a projeto de pesquisa FAPESP (programa SPEC).
O MackGrafe iniciou suas atividades em 2012 e tem um financiamento inicial de cerca de R$ 30 milhões, que inclui a construção de um novo prédio e a aquisição equipamentos de estado-da-arte para fabricação e caracterização de amostras e dispositivos de grafeno. O Centro visa a desenvolver pesquisa de nível mundial em grafeno e nanomateriais, com uma abordagem de engenharia aplicada e foco em dispositivos fotônicos, optoeletrônicos e plasmônicos. O MackGrafe é um centro “irmão” do Graphene Research Centre da National University of Singapore (GC-NUS), trabalhando de forma complementar.
Espera-se que os pesquisadores façam visitas de intercâmbio periódicas entre os centros.
Especificamente no presente projeto de pós-doutoramento, visa-se a excitar modos plasmônicos em grafeno e em sistemas híbridos grafeno-nanopartículas metálicas. Ao longo do projeto, o bolsista deverá dominar técnicas de síntese química de nanopartículas metálicas e técnicas de processamento de grafeno, assim como métodos computacionais e experimentais de caracterização destas estruturas. Desta forma, conhecimentos prévios de plasmônica, síntese química, litografia e espectroscopia são desejáveis.
As exigências e os benefícios estabelecidos em http://fapesp.br/bolsas/pd se aplicam. Entre os benefícios incluem-se: remuneração de R$ 5.908,80 por mês, auxílio deslocamento e/ou instalação (para bolsistas que não residam na cidade de São Paulo) e
recursos de reserva técnica para custear viagens e outros itens necessários para a pesquisa. A bolsa será concedida por um período de 24 meses.
Os interessados deverão encaminhar os seguintes documentos para o e-mail cjsdematos@mackenzie.br: (i) Curriculum Vitae (incluindo lista de publicações); (ii) uma carta indicando o nome do projeto de bolsa para o qual quer se candidatar e explicitando os motivos de interesse por este; e (iii) o nome e contato de dois doutores capazes de elaborar carta de recomendação a seu respeito. Mais informações: http://www.fapesp.br/oportunidades/437.
No próximo dia 20 encerra o prazo para submissão de trabalhos. Não deixe de participar com seu trabalho em algum dos 16 simpósios do evento.Faça sua submissão.
Programação. Estão disponíveis no site do evento os horários das inscrições, palestras, simpósios, comemorações, mesa redonda etc. Veja aqui.
Programação. Veja o resumo da palestra memorial sobre evolução da pesquisa em Materiais no Brasil, que será proferida pelo professor Elson Longo. Veja aqui.
Outras novidades. O Humboldt Kolleg, evento satélite do nosso XII Encontro, vai apresentar oportunidades de pesquisa na Alemanha e aceita trabalhos em todas as áreas do conhecimento. Veja aqui.
Artigos científicos em destaque
Uma equipe multinacional e multidisciplinar que incluiu pesquisadores da Ufal e da UFC estudou nanopartículas de fluoreto de lantânio dopadas com neodímio e avançou em suas aplicações no campo da saúde. Em paper da ACS Nano, os cientistas demonstraram uma série de propriedades ópticas surpreendentemente adequadas para o uso das nanopartículas como nanotermômetros dentro de tecidos biológicosno tratamento do câncer por hipertermia.
O professor Edgar Dutra Zanotto, pesquisador da área de Materiais há 36 anos e um dos fundadores da SBPMat, foi honrado com o Prêmio Almirante Álvaro Alberto para Ciência e Tecnologia. Conversamos com ele sobre sua trajetória acadêmica, suas pesquisas em vidros e vitrocerâmicas e suas dicas para manter um grupo de pesquisa de excelência.
Falamos com alguns cientistas que participaram do processo de criação da SBPMat, prévio à fundação,ocorrido entre 1998 e 2001. Com base em documentos e nas lembranças dos professores Aldo Craievich, Edgar Zanotto, Elson Longo e Sergio Rezende, elaboramos uma matéria que procura resgatar esses primórdios da nossa sociedade.
Cientistas brasileiros aprimoram técnica de análise por ultrassom para obter detalhes da microestrutura de materiais (com base em paper da Physical Review E). Aqui.
Brasileiros descobrem um novo material fotoluminescente e bactericida e acompanham seu crescimento por meio de microscópios eletrônicos (matéria da revista Exame). Aqui.
Novo programa de pós-graduação em Engenharia e Ciência dos Materiais, na USP. Linhas de pesquisa: tecnologias de polímeros naturais e materiais cerâmicos e compósitos. Aqui.
A engenharia de Materiais é uma das áreas mais valorizadas pelas empresas no Brasil na interação com universidades (matéria do site Inovação Unicamp). Aqui.
Novo centro de P&D da Boeing será no Brasil. Metais e biomateriais avançados estão entre os focos do centro (matéria do site Inovação Unicamp). Aqui.
Trabalho de mestrado em Materiais sobre uso de bagaço de uva para remover fármacos das águas ganha prêmio Vale-Capes (matéria do site da UCS). Aqui.
História e desafios da empresa brasileira Nanox na exportação de antimicrobianos para embalagens de alimentos (matéria da Agência Fapesp). Aqui.
Fungos são usados por cientistas brasileiros para produzir nanopartículas de prata com propriedades antibacterianas (matéria da revista Pesquisa Fapesp). Aqui.
Novidades do exterior
Cientistas sintetizam germanano, material feito de germânio de um átomo de espessura, promissor para uso em chips (com base em paper da ACS Nano). Aqui.
IBM inventa o transistor líquido, inspirado no funcionamento do cérebro humano (matéria do site do LQES). Aqui.
Compatível com o silício, germânio é modificado para emitir mais fótons e ser usado em lasers da computação óptica (com base em paper da Nature Photonics). Aqui.
Avanços em células fototermossolares, que convertem luz e calor do sol em eletricidade (com base em paper da Nature Communications). Aqui.
Potencial eletrodo de carga e descarga ultrarrápida de baterias de íon-lítio: óxido de vanádio recoberto com grafeno (com base em paper da NanoLetters). Aqui.
A biomimética, em franco crescimento tanto na academia quanto na indústria (matéria da Agência Fapesp). Aqui.
Próximos eventos da área
Seminário “Materiais para a Eletrônica, ensino e pesquisa”. Aqui.
XXXIX Congresso Internacional de Químicos Teóricos de Expressão Latina (QUITEL 2013). Aqui.
22 International Congress on X-ray Optics and Microanalysis. Aqui.
Euromat 2013 – European Congress and Exhibition on Advanced Materials and Processes. Aqui.
8º Brazilian-German Workshop on Applied Surface Science. Aqui.
8th International Conference on High Temperature Ceramic Matrix Composites (HTCMC-8). Aqui.
Humboldt Kolleg 2013 – Sciences and technology in contemporary life: impacts and horizons. Aqui.
Agradecimentos ao professor Zanotto, coordenador do workshop junto ao professor Solórzano. (Arquivo pessoal de Edgar Zanotto).
Nas lembranças do professor Edgar Dutra Zanotto, um dos fundadores da Sociedade Brasileira de Pesquisa em Materiais (SBPMat), um marco importante no processo de criação da SBPMat foi o evento “Frontiers in Materials Research, Technology and Education. A Workshop to Advance Pan-American Collaboration”, ocorrido entre 7 e 10 de junho de 1998 no Rio de Janeiro. O evento foi organizado pela National Science Foundation (NSF) dos Estados Unidos, conjuntamente com instituições ligadas à ciência e tecnologia da Argentina, Brasil (CNPq, FINEP, MCT e PUC-Rio) e Chile, visando impulsionar o progresso na área de Materiais por meio de colaborações, não apenas entre diversas áreas do conhecimento, mas também entre os países do continente americano e entre a academia e a indústria. Os chairmen brasileiros do evento foram o próprio Zanotto (professor da UFSCar, formado em Engenharia de Materiais com mestrado em Física e doutorado em Tecnologia de Vidros) e o professor Guillermo Solórzano (professor da PUC-Rio com formação voltada à Engenharia de Materiais-Metalurgia).
O workshop foi uma oportunidade para discussões sobre temas já presentes no cenário brasileiro de pesquisa em Materiais: a fraca interação com pesquisadores latino e norte-americanos, a necessidade de interdisciplinaridade, a pouca interação existente entre empresas e universidades, a inexistência de uma revista científica forte e de uma sociedade científica interdisciplinar sobre Materiais.
Participantes do workshop panamericano, que foi um marco no processo que levou à fundação da SBPMat. (Foto do arquivo pessoal de Guillermo Solórzano)
De acordo com um documento de novembro de 2000 assinado por Zanotto e Solórzano, no workshop panamericano ficou evidente que a comunidade brasileira de Materiais necessitava uma sociedade científica organizada e que a representasse. “A própria comunidade internacional da área tem manifestado surpresa com a inexistência deste tipo de sociedade no Brasil”, diz o documento. De fato, a Materials Research Society dos Estados Unidos (MRS), que serviu como modelo à SBPMat para dar os primeiros passos, tinha sido fundada em 1973. Outro exemplo era a Asociación Argentina de Materiales, fundada em 1993.
Esse mesmo documento afirma que “tem crescido progressivamente na comunidade brasileira o contingente de pesquisadores de Materiais”. Nas lembranças do professor Elson Longo, na época “as publicações em Materiais dos grupos principais já eram relevantes e ligadas a revistas internacionais especializadas de alto nível, mas a criação da SBPMat incrementou ainda mais esse tipo de publicação ”. Longo, químico com mestrado e doutorado em Físico-Química e então professor da UFSCar, participou da gênese da SBPMat dando apoio e fazendo ampla propaganda da importância da criação da sociedade para o desenvolvimento da pesquisa no Brasil. Num segundo momento, assumiu a direção da sociedade junto ao professor Roberto Mendonça Faria, e presidiu a SBPMat de 2004 a 2005.
O segundo a partir da esquerda na fila da frente é o professor Solórzano, um dos coordenadores do evento. (Foto do arquivo pessoal de Guillermo Solórzano)
O físico Aldo Craievich (USP) comenta que, no ano 2000, já havia um importante número de grupos de pesquisa em Materiais, o qual foi aumentando durante a última década. “Os pesquisadores que realizavam pesquisas básicas no início deste século já publicavam principalmente em revistas internacionais, enquanto os pesquisadores em áreas tecnológicas/industriais publicavam uma fração importante de seus trabalhos em revistas nacionais, tais como a Revista da Associação Brasileira de Metalurgia, Materiais e Mineração (ABM) e os Anais do Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais (CBECiMat), em muitos casos em português”, diz o professor Craievich.
O professor Sergio Machado Rezende (UFPE), engenheiro eletrônico com mestrado e doutorado em Física, que também apoiou desde o início a iniciativa de fundação da SBPMat, recorda que “até a criação da sociedade, na engenharia, a área de Materiais ficava no departamento de Metalurgia das universidades, porque as engenharias tradicionais (civil, mecânica, eletrônica) não tinham muita pesquisa em Materiais”.
Em outubro do mesmo ano do workshop pan-americano (1998), foi publicada a primeira edição da revista científica Materials Research – Revista Ibero-Americana de Materiais (ISSN 1516-1439). “É interessante notar que esse periódico de natureza interdisciplinar também surgiu de discussões realizadas mais ou menos na mesma época, na década de 1990, nas assembleias do CBECiMat”, comenta o professor Zanotto, que foi o primeiro editor-chefe desse periódico e permaneceu nesse cargo durante treze anos, até outubro de 2010. O CBECiMat vinha sendo organizado desde 1974 com o apoio da ABM, da Associação Brasileira de Cerâmica (ABC) e da Associação Brasileira de Polímeros (ABPol), associações das quais participavam pesquisadores, principalmente engenheiros, e entidades de classe ligadas à indústria. Essas três associações foram as fundadoras da revista Materials Research, que aos poucos passou a congregar também quatro sociedades parceiras: a Sociedade Brasileira de Crescimento de Cristais (SBCC), a Sociedade Brasileira de Cristalografia (SBCr), a Sociedade Brasileira de Microscopia e Microanálise (SBMM) e a própria SBPMat.
Outros eventos que reuniam uma parte dos pesquisadores de Materiais brasileiros eram as reuniões que a MRS organizava duas vezes por ano nos Estados Unidos. “Muitos físicos já participavam naquela época desses encontros da MRS”, lembra o professor Rezende.
Apresentação da proposta à comunidade brasileira
No início do ano 2000, após um estágio nos Estados Unidos, no qual participara de um encontro da MRS, Guillermo Solórzano deu início aos esforços realizados para fundar uma sociedade brasileira de pesquisa em Materiais. “Nesse momento ele iniciou conversas com pesquisadores brasileiros que poderiam se interessar por essa empreitada”, diz Edgar Zanotto. O professor Solórzano é, de fato, lembrado por Zanotto como “nucleador da SBPMat” e por Rezende como “principal articulador da ideia da criação da SBPMat”. Aldo Craievich diz ainda que Solórzano foi “o pesquisador que fez a primeira proposta pública e mais batalhou durante a fase que conduziu, desde as conversas preliminares à fundação da SBPMat”.
Edgar Zanotto foi um dos pesquisadores procurados por Solórzano. “Quando retornou dos EUA com essa ideia, Guillermo me consultou; eu imediatamente concordei com a proposta e então ele solicitou que eu convidasse pesquisadores renomados da área de Materiais, de São Paulo e São Carlos, para reuniões presenciais sobre a proposta. Ele também pediu que eu realizasse diligências junto à diretoria e a comunidade da Associação Brasileira de Cerâmica”, relata Zanotto.
Sergio Rezende foi outro dos pesquisadores procurados por Solórzano. “Eu me lembro que o Guillermo me disse que ele iria apresentar a proposta da SBPMat numa reunião de Física da Matéria Condensada, mas que precisava do apoio de físicos”. Imediatamente, Rezende disse que via a iniciativa com bons olhos e que considerava importante haver participação de físicos nela, porque a área de Materiais nos países mais desenvolvidos era interdisciplinar já naquela época, envolvendo engenheiros, físicos, químicos e outros cientistas.
Zanotto comenta que o envolvimento de físicos e químicos renomados era um claro objetivo dos pesquisadores que participaram da gestação da SBPMat. “O apoio e incentivo desses físicos e químicos, que gostaram da idéia, viabilizou a efetiva criação da SBPMat”, conclui Zanotto.
Além da apresentação no Encontro de Física da Matéria Condensada lembrada pelo professor Rezende, houve, pelo menos, mais dez reuniões realizadas ao longo do ano 2000 em cidades das regiões Sul, Sudeste e Nordeste (veja abaixo o Anexo 1). De acordo com o professor Zanotto, “as cidades foram escolhidas com base no número de pesquisadores locais da área de Materiais e, várias vezes, aproveitando a realização de congressos científicos relacionados a Materiais”.
Nas recordações do professor Longo, nesse ano de 2000 houve uma participação muito forte do Instituto de Física da USP e dos Departamentos de Química, Física e Engenharia de Materiais da UFSCar. “Mobilizados, eles deram uma consistência maior para a sociedade que estava nascendo. A partir daí houve uma participação da nossa comunidade como um todo, para viabilizar a nova sociedade”, lembra.
A respeito do conteúdo das reuniões realizadas, Zanotto comenta: “Se recordo bem, uma das principais conclusões foi que havia pouca interação no Brasil entre engenheiros, físicos e químicos e que urgia fomentar a interdisciplinaridade – característica necessária para o desenvolvimento da pesquisa em materiais!”.
Aldo Craievich, que participou de várias dessas reuniões e eventos e no intercâmbio de mensagens eletrônicas, sempre apoiando a criação da SBPMat, acrescenta que, nessa fase de gestação da sociedade, a ideia era criar uma entidade de características similares às da MRS dos Estados Unidos. “A principal função da nova associação seria a de organizar encontros anuais compostos de simpósios temáticos, como os da MRS. Ponderou-se que esses encontros deveriam ter um forte caráter internacional, com ampla participação de pesquisadores estrangeiros, e utilizando preferentemente o idioma inglês nas apresentações e no livro de resumos”, comenta. O professor Craievich acrescenta ainda que, na época, definiu-se que a SBPMat seria uma sociedade de forte vocação interdisciplinar (incluindo físicos, químicos e engenheiros de Materiais), com importante inserção na comunidade internacional de Materiais e que abrangeria tanto as pesquisas básicas quanto as aplicadas e as de interesse tecnológico.
Dificuldades e resistências
Em decorrência dessas reuniões, houve centenas de adesões à iniciativa de fundar a SBPMat, feitas pelo correio eletrônico. O documento de novembro de 2000 registra mais de 300 e-mails de pré-afiliação à sociedade em gestação ou de apoio à iniciativa, e apenas dois ou três apresentando críticas.
Entretanto, resistências à criação de uma sociedade brasileira interdisciplinar de pesquisa em Materiais existiram. Edgar Zanotto se lembra de uma acirrada oposição por parte de pesquisadores que consideravam que não haveria espaço para mais uma associação voltada a Materiais. “Muitos colegas que participaram das reuniões de apresentação da proposta eram membros ou haviam passado pela diretoria das associações brasileiras de cerâmica (ABC), metalurgia (ABM) e polímeros (ABPol), as quais, por sua vez, já realizavam seus respectivos congressos anuais; nem sempre com audiência significativa”. Alem disso, acrescenta o professor, ao menos um congresso de caráter interdisciplinar já vinha sendo organizado bienalmente pelo mesmo pessoal daquelas três sociedades, o acima citado CBECiMat.
Conforme menciona o professor Craievich, a coexistência de congressos relacionados com Materiais acontece também nos Estados Unidos, onde, além dos eventos da MRS, existem os organizados pela TMS (The Minerals, Metals & Materials Society). “Essas duas séries de reuniões congregam anualmente vários milhares de participantes e não parece que haja uma superposição ou conflito entre elas”, diz o professor. “Me parece que esse mesmo comentário se aplica ao que acontece no Brasil, onde coexistem as reuniões periódicas da SBPMat, da ABM e o CBECiMat, além das reuniões mais específicas, por exemplo, sobre materiais cerâmicos e polímeros”, completa.
O professor Rezende lembra-se da oposição enfrentada entre os físicos. “Infelizmente, sempre que vem uma coisa nova tem certas resistências. Alguns físicos diziam que haveria uma dispersão da área de Física, a qual já tinha a Matéria Condensada”, comenta. Resumindo, Rezende conclui que uma minoria dos físicos era resistente à criação da sociedade e uma boa parte não se envolveu muito no início, mas que um envolvimento maior foi surgindo gradualmente, principalmente por parte dos pesquisadores da área de Matéria Condensada e os físicos experimentais. “Hoje os físicos têm uma participação grande na SBPMat. E essa participação com a engenharia é muito importante”, afirma o professor.
Para o professor Longo, o maior desafio para criação da sociedade foi a falta de financiamento para o deslocamento dos organizadores. “Via de regra, eles utilizaram verba pessoal para estruturar a sociedade”, diz.
Rumo aos estatutos
Apesar dessas dificuldades e resistências, no final do ano 2000 a criação da SBPMat contava com adesão e força motriz suficientes para avançar mais um passo, registrado no documento de novembro desse ano: a formação de uma comissão interdisciplinar de Materiais, constituída por pesquisadores “de liderança e expressão”, “representativa das diversas regiões do país e das diferentes áreas de pesquisa em Materiais, incorporando engenheiros, físicos e químicos” dispostos a colaborar na empreitada (veja abaixo o Anexo 2). O documento deixava aberta a possibilidade de participação a outros pesquisadores.
Essa comissão elaboraria os estatutos da futura SBPMat, que seria finalmente instituída numa assembleia de junho de 2001 e formalmente constituída em janeiro de 2002.
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Anexo 1. As reuniões de apresentação da proposta.
Por iniciativa do professor Guillermo Solórzano, a proposta de criação da SBPMat foi apresentada numa série de reuniões e eventos ao longo de 2000. As apresentações ocorreram graças a ajuda de muitos pesquisadores que permitiram articulá-las e contaram com a presença de Solórzano e seus colaboradores. Segue a relação das reuniões das quais se tem registro em documentos da SBPMat e na lembrança de seus criadores:
em São Lourenço (MG), durante o Encontro de Física da Matéria Condensada, no mês de maio;
na PUC-Rio (Rio de Janeiro, RJ) no dia 28 de agosto;
na UFPE (Recife, PE), também em 28 de agosto;
no IPEN (São Paulo, SP) no dia 30 ou 31 de agosto;
na UFMG (Belo Horizonte, MG) no dia 1º de setembro;
em Canela (RS), em 7 de setembro, durante o congresso Ion Beam Modification of Materials;
na UFSC (Florianópolis, SC) no dia 11 de setembro;
em Joinville (SC), no dia 12 ou 13 de setembro, durante o SULMAT (Congresso em Ciência de Materiais da região Sul);
na UFSCar (São Carlos, SP) em 22 de setembro;
na UFPR (Curitiba, PR) em 26 de novembro;
em Águas de São Pedro (SP), em 4 de dezembro, durante o CBECiMat.
Anexo 2. Participantes da Comissão Interdisciplinar de Materiais, de acordo com documento de novembro de 2000. Essa comissão elaborou os estatutos da futura SBPMat.
Aldo Felix Craievich (USP)
Aloísio Nelmo Klein (UFSC)
Angelo Fernando Padilha (USP)
Edgar Dutra Zanotto (UFSCar)
Elisa Maria Baggio Saitovitch (CBPF)
Elson Longo da Silva (UFSCar)
Evando Mirra de Paula e Silva (CNPq)
Fernanda Margarida Barbosa Coutinho (IMA – UFRJ)
Fernando Galembeck (UNICAMP)
Fernando Lázaro Freire Junior (PUC-Rio)
Ivan Guillermo Solórzano-Naranjo (PUC-Rio)
José Antonio Eiras (UFSCar)
José Arana Varela (UNESP)
Luiz Henrique de Almeida (UFRJ)
Moni Behar (UFRGS)
Renato Figueiredo Jardim (USP)
Roberto Villas Bôas (CETEM)
Sergio Machado Rezende (UFPE)
Wander Luiz Vasconcelos (UFMG)
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Nota do Boletim da SBPMat. Por questões de agenda, Guillermo Solórzano, que no momento da reportagem exerce o cargo de Ministro Coordinador del Conocimiento y Talento Humano no Equador, não pôde participar diretamente desta matéria.
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O artigo científico de membros da comunidade brasileira de pesquisa em Materiais em destaque neste mês é:
Uéslen Rocha, Carlos Jacinto da Silva, Wagner Ferreira Silva, Ilde Guedes, Antonio Benayas, Laura Martínez Maestro, Mónica Acosta Elias, Enrico Bovero, Frank C. J. M. van Veggel, José Antonio García Solé, and Daniel Jaque. Subtissue Thermal Sensing Based on Neodymium-Doped LaF3 Nanoparticles. ACS Nano, 2013, 7 (2), PP. 1188-1199. DOI: 10.1021/nn304373q.
Texto de divulgação: Feitos um para o outro.
Uma equipe de pesquisadores de instituições do Brasil, Canadá, Espanha e México reuniu as competências necessárias para realizar um trabalho de nanobiofotônica e avançar em suas aplicações biológicas, no campo da saúde. Os resultados da pesquisa foram publicados na edição de fevereiro do periódico ACS Nano.
Os cientistas analisaram diversas propriedades de nanopartículas de fluoreto de lantânio dopadas com neodímio (Nd3+:LaF3), provando que elas são sumamente adequadas para uma série de aplicações, principalmente para usá-las como nanotermômetros que atuam dentro de tecidos biológicos.
Realizar o monitoramento da temperatura dentro dos tecidos é essencial, por exemplo, em tratamentos contra o câncer que se baseiam no aquecimento (hipertermia) das células cancerígenas com o objetivo de matá-las ou enfraquecê-las. Nesses tratamentos por hipertermia, a temperatura local deve ser controlada de maneira precisa para minimizar os danos colaterais que podem se produzir nos tecidos saudáveis próximos ao alvo do tratamento.
O conhecimento da temperatura local dos tecidos também é uma ferramenta importante no diagnóstico precoce do câncer, desde que os tumores apresentam temperaturas singulares que, se detectadas, permitem localizá-los em estágios iniciais de desenvolvimento.
As nanopartículas
As nanopartículas de fluoreto de lantânio são sintetizadas de uma forma bastante simples e rápida e possuem um conjunto de propriedades interessantes. “É importante salientar que essas nanopartículas foram desenvolvidas e estudadas por nós buscando uma potencial aplicação biológica devido às suas propriedades ópticas”, destaca um dos autores do artigo, o professor Carlos Jacinto, da Universidade Federal de Alagoas (UFAL).
As nanopartículas em questão têm íons luminescentes (emitem fótons quando absorvem radiação), sendo os íons emissores os Nd3+ (neodímio). Quando estão em interação com sistemas biológicos, as emissões desse íon têm um desempenho notável em termos de luminescência, já que os fótons emitidos apresentam reduzidos efeitos de absorção por tecidos, água e sangue e sofrem pouco espalhamento dentro do tecido. Naturalmente, essas emissões dependem da matriz onde o íon está. Neste caso, o fluoreto de lantâneo (LaF3) apresenta certas propriedades que favorecem as emissões. Essas propriedades ópticas do íon podem ser ainda mais otimizadas acrescentando ao núcleo (core) dopado com terras raras (no caso, o neodímio) uma casca (shell) não dopada, sistema cientificamente conhecido como core-shell (sendo Nd3+:LaF3 o core, e LaF3 o shell).
Outra vantagem do sistema estudado é que ele não exige muita potência da fonte de radiação para ser excitado. “Os níveis de potências exigidos são mínimos e podemos usar lasers de diodo CW, que são baratos e comerciais”, afirma o professor Jacinto.
Além de terem bom desempenho luminescente em tecidos biológicos, as nanopartículas pesquisadas apresentam uma destacada capacidade como sensores térmicos, ou nanotermômetros. O princípio de funcionamento desses nanotermômetros se baseia na modificação de seu espectro de luminescência devido às variações térmicas. Assim, a análise do espectro gerado pela nanopartícula fornece informação sobre a temperatura local do sistema biológico na qual está incorporada, como ilustra esta figura:
Espectros de fotoluminescência em torno de 864 nm, das nanopartículas de LaF3 dopadas com Nd3+ nas temperaturas de 10 e 60 °C. Nota-se o deslocamento espectral relacionado à temperatura. Figura extraída do artigo científico em questão (Rocha et al. ACS Nano, 2013, 7, 1188).
Feitos um para o outro
Uma das descobertas mais positivamente surpreendentes veio quando a equipe de cientistas verificou experimentalmente que existia uma coincidência entre os comprimentos de onda bem aceitos pelo tecido biológico e os que possibilitavam uma boa excitação (cerca de 800 nm) e emissão de luminescência (cerca de 870 nm) por parte das nanopartículas. Essa característica permitiu que os pesquisadores obtivessem uma excitação e uma captação da emissão a uns 2 mm de profundidade dentro do tecido, o que pode ser considerado uma boa penetração.
Mais uma feliz coincidência foi apontada durante a pesquisa quando os cientistas observaram uma boa sensibilidade térmica das nanopartículas com relação às temperaturas da chamada “região biológica” (de 20 a 45 °C). Outros materiais apresentam essa sensibilidade (deslocamento espectral) com temperaturas muito altas ou muito baixas, não compatíveis com sistemas biológicos.
A partir dessa série de compatibilidades das nanopartículas de fluoreto de lantânio com tecidos biológicos, a equipe continuou avançando em seu uso em tratamentos por hipertermia.
Os cientistas montaram um aparato experimental composto por nanobastões de ouro agindo como aquecedores de tecidos e as nanopartículas em questão atuando como termômetros para monitorar a temperatura da hipertermia gerada. Nos experimentos foi usado, no lugar do tecido biológico, um material produzido artificialmente para imitar as propriedades ópticas de um tecido humano – um tecido fantoma.
O sistema apresentou mais uma característica muito positiva: tanto os nanotermômetros quanto os nanoaquecedores foram excitados de maneira eficiente e simultânea pela mesma radiação (de 808 nm de comprimento de onda) proveniente de um laser que foi direcionado para eles usando uma objetiva de microscópio. A luminescência gerada pelos nanotermômetros foi coletada com a mesma objetiva do microscópio, contribuindo com o caráter compacto do aparato experimental.
Representação esquemática do aparato experimental de hipertermia controlada. Um feixe de luz laser em 808 nm é focalizado numa solução aquosa contendo os nanobastões de ouro e as nanopartículas de Nd3+:LaF3. A solução é colocada debaixo de um tecido fantoma de 1 mm. Figura extraída do artigo científico em questão (Rocha et al. ACS Nano, 2013, 7, 1188).
Dessa maneira, os cientistas conseguiram provar a viabilidade de um sistema simples e, em princípio, econômico para hipertermia de tecidos biológicos com acompanhamento da temperatura em tempo real.
A equipe de trabalho
“Este é um trabalho científico bem completo na área de nanobiofotônica, ou seja, requer conhecimentos de fotônica, nanomateriais, sínteses, espectroscopia, biomedicina etc.”, afirma o professor Carlos Jacinto. Para a publicação do artigo na ACS Nano, a rede de cooperação científica montada para atender esses requerimentos incluiu grupos das seguintes instituições: a Universidade Federal de Alagoas (Brasil), que contribuiu com as medidas fototérmicas e espectroscópicas; a Universidade de Victoria (Canadá), na síntese dos nanomateriais; a Universidade Autônoma de Madrid (Espanha), com medidas espectroscópicas nos tecidos fantoma; a Universidade Federal do Ceará (Brasil), com algumas medidas espectroscópicas em aparelhos de alta sensibilidade, e a Universidade de Sonora (México), por meio da participação de uma pesquisadora na síntese dos tecidos fantoma.
O primeiro autor, Uéslen Rocha, é estudante de doutorado do professor Carlos Jacinto e foi o principal executor das medidas, muitas delas realizadas no marco de seu doutorado sanduíche na Universidade Autônoma de Madrid (UAM), instituição com a qual o professor Jacinto colabora desde 2005. “A UAM com seu quadro excelente e completo de pesquisadores em várias áreas tem possibilitado fazermos trabalhos bem mais completos”, comenta o professor.
Com o grupo da Universidade de Victoria, as colaborações iniciaram com o interesse do professor van Veggel, especialista em síntese de nanopartículas de fluoreto de lantânio dopadas com terras raras, nos trabalhos do professor Jacinto em medidas quantitativas de eficiência quântica de fluorescência usando técnica fototérmica. Atualmente, a síntese dos nanomateriais é feita na UFAL.
Continuidade da pesquisa
O professor Carlos Jacinto relata que a equipe chegou a investigar o nível de toxicidade do material das nanopartículas. “Vimos que ele é desprezível, sugerindo sua biocompatibilidade”, diz. “Também já fizemos experimentos in vivo e in vitro em outro trabalho, que está submetido para publicação e que contou com a participação de pesquisadores da área biomédica”, comenta. Porém, de acordo com o professor da UFAL, para se chegar à introdução das nanopartículas e nanobastões em seres humanos “muito precisa ser feito ainda, pois existem várias etapas, inclusive burocráticas, para serem vencidas”.
