Artigo em destaque: Nanoplataforma magneto-luminescente de baixa toxicidade.


O artigo científico de autoria de membros da comunidade brasileira de pesquisa em Materiais em destaque neste mês é: Fe3O4@SiO2 Nanoparticles Concurrently Coated with Chitosan and GdOF:Ce3+,Tb3+ Luminophore for Bioimaging: Toxicity Evaluation in the Zebrafish Model. Latif U. Khan, Gabriela H. da Silva, Aline M. Z. de Medeiros, Zahid U. Khan, Magnus Gidlund, Hermi F. Brito, Oscar Moscoso-Londoño, Diego Muraca, Marcelo Knobel, Carlos A. Pérez, Diego Stéfani T. Martinez. ACS Appl. Nano Mater. 2019, 2,6, 3414-3425. https://doi.org/10.1021/acsanm.9b00339.

Nanoplataforma magneto-luminescente de baixa toxicidade

Capa da ACS Applied Nano Materials destacando o artigo da equipe brasileira.
Capa do periódico científico destacando o artigo.

Em um trabalho de pesquisa realizado em uma série de laboratórios brasileiros, uma equipe científica multidisciplinar desenvolveu um nanomaterial magnético, luminescente e capaz de se ligar quimicamente a moléculas de interesse, como fármacos ou proteínas. O nanomaterial também apresentou baixa toxicidade em testes com organismos vivos. Tendo esse conjunto de características, o novo material pode ser visto como uma nanoplataforma multifuncional, promissora para o desenvolvimento de diversas aplicações, principalmente nas áreas de biotecnologia, saúde e ambiente. O estudo foi reportado em artigo publicado na ACS Applied Nano Materials (periódico da American Chemical Society lançado em 2018), e destacado em capa da edição de junho da revista.

As propriedades dessa nanoplataforma provêm da presença de diversos compostos e elementos com propriedades distintas: nanopartículas de óxido de ferro (Fe3O4, conhecido como magnetita) responsáveis pelo magnetismo; íons de elementos lantanídeos (Gd3+, Ce3+ e Tb3+, conhecidos como terras raras) responsáveis pela luminescência ou emissão de luz, e quitosana (biopolímero obtido a partir do exoesqueleto de crustáceos), fundamental para propiciar, na superfície na nanoplataforma, as ligações químicas com moléculas externas de interesse.

A nanoplataforma foi desenvolvida no Laboratório Nacional de Nanotecnologia do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (LNNano – CNPEM). O processo utilizado para sua síntese abrange uma série de etapas. Inicialmente, as nanopartículas de óxido de ferro que formam o núcleo das nanoplataformas são sintetizadas e revestidas com dióxido de silício (SiO2). Depois, os elementos luminescentes e a quitosana são incorporados às nanopartículas formando uma camada externa. O resultado são nanoplataformas de aproximadamente 170 nm de diâmetro (em média), denominada Fe3O4@SiO2/GdOF:xCe3+,yTb3+.

À esquerda, ilustração esquemática de uma das nanoplataformas, mostrando seu núcleo. À direita, solução com nanoplataformas sob efeito de um campo magnético (concentradas próximo dos ímãs) e irradiada com luz UV (gerando a emissão de luz verde).
À esquerda, ilustração esquemática de uma das nanoplataformas desenvolvidas, mostrando seu núcleo e a camada externa. No quadro preto à direita, fotografias de soluções aquosas com nanoplataformas. À esquerda do quadro, pode ser visto o efeito de se irradiar a solução com luz ultravioleta: as nanoplataformas emitem luz verde.  À direita, distingue-se o efeito da aplicação de um campo magnético: as nanoplataformas se concentram perto do ímã.

Para estudar as propriedades magnéticas e luminescentes da nanoplataforma e caracterizar sua estrutura e morfologia, participaram do trabalho grupos de pesquisa da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) e da Universidade de São Paulo (USP), especialistas nesses estudos.

Além disso, os autores principais do trabalho decidiram avaliar a toxicidade das nanoplataformas com relação a organismos vivos – um passo fundamental quando se pensa em aplicações na área de saúde ou meio ambiente. Os cientistas optaram por realizar um ensaio in vivo bastante consolidado no meio acadêmico, no qual embriões de peixe-zebra, mais conhecidos pelo nome em inglês zebrafish (nome científico Danio rerio), são expostos ao material cuja toxicidade se deseja avaliar. Esses peixes de água doce, de fato, apresentam alta semelhança genética com a espécie humana (cerca de 70%) e, ao mesmo tempo, são mais baratos e fáceis de se estudar do que camundongos ou ratos , entre outras vantagens.

No ensaio de toxicidade, algumas dezenas de ovos de peixe-zebra recém-fecundados foram colocados em meio aquoso contendo as nanoplataformas em diversas concentrações. Os embriões foram examinados em diferentes momentos de seu desenvolvimento usando um microscópio óptico para conferir se ocorria mortalidade, malformação, edema ou mudanças no tamanho. Os testes incluíram embriões com e sem córion (membrana que protege o embrião nos estágios iniciais do desenvolvimento). Os resultados do ensaio, que foi realizado no LNNano, mostraram que as nanoplataformas, mesmo em elevadas concentrações (100 mg/L), apresentam baixa toxicidade para todos os grupos de embriões.

Embriões de zebrafish utilizados nos ensaios de nanotoxicidade. (A) Embriões de 24 horas de idade, na presença e ausência do córion, onde setas indicam o córion (membrana que protege os embriões nos estágios iniciais de desenvolvimento). (B) Embriões após 96 horas de desenvolvimento.
Embriões de zebrafish utilizados nos ensaios de nanotoxicidade. (A) Embriões de 24 horas de idade, na presença e ausência do córion, onde setas indicam o córion (membrana que protege os embriões nos estágios iniciais de desenvolvimento). (B) Embriões após 96 horas de desenvolvimento.

“Este trabalho traz uma contribuição inédita envolvendo a avaliação da toxicidade de nanomateriais híbridos utilizando o modelo zebrafish, um promissor método alternativo em nanotoxicologia, e a influência do córion”, destaca Diego Stéfani Teodoro Martinez , pesquisador do CNPEM no LNNano e um dos autores correspondentes do artigo.

Os embriões também foram analisados no Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS – CNPEM) com o objetivo de verificar a distribuição e concentração das nanoplataformas no organismo dos embriões. Para isso, os cientistas utilizaram a técnica de microscopia por fluorescência de raios X com luz sincrotron (SXRF), a qual consegue fazer um mapeamento preciso de determinados elementos químicos em sistemas biológicos. Essa técnica está disponível em uma das estações experimentais do LNLS, coordenada pelo pesquisador Carlos Alberto Pérez, que é um dos autores correspondentes do artigo.

Análises de microscopia de fluorescência de raios X com luz sincrotron (SXRF) dos embriões de zebrafish após exposição à nanoplataforma por 72 horas. (A) Imagem de microscopia óptica dos embriões; (B) Imagem de SXRF dos embriões demonstrando a acumulação da nanoplataforma no trato intestinal; e (C) Espectro de fluorescência de raios-X, demonstrando a co-localização espacial dos elementos Fe e Gd no trato intestinal dos embriões de Zebrafish.
Análises de microscopia de fluorescência de raios X com luz síncrotron (SXRF) dos embriões de zebrafish após exposição à nanoplataforma por 72 horas. (A) Imagem de microscopia óptica dos embriões; (B) Imagem de SXRF dos embriões demonstrando a acumulação da nanoplataforma no trato intestinal; e (C) Intensidade de fluorescência de raios-X ao longo da linha branca indicada em (B), demonstrando a co-localização espacial dos elementos Fe e Gd no trato intestinal dos embriões de zebrafish.

As análises por SXRF mostraram que as nanoplataformas tinham se acumulado nos embriões em função do tempo de exposição, com concentrações maiores no trato gastrointestinal no caso dos embriões que já tinham a boca desenvolvida – um resultado que pode ser significativo, por exemplo, no contexto de aplicações na área de saúde envolvendo a ingestão das nanoplataformas por via oral.

O estudo foi realizado no contexto de um projeto de pós-doutorado do bolsista Latif Ullah Khan, também autor correspondente do artigo. A realização do projeto, afirma Martinez, foi possível graças à disponibilidade de competências e facilidades nos laboratórios multiusuários do CNPEM. Entretanto, parcerias com outros laboratórios também foram fundamentais, acrescenta o pesquisador do CNPEM. Na Unicamp, o grupo do professor Marcelo Knobel realizou os estudos de magnetometria. Na USP, os grupos dos professores Hermi Felinto Brito e Magnus Gidlund fizeram os estudos de luminescência e funcionalização. Finalmente, o professor Diego Muraca (Unicamp) e o pesquisador Jefferson Bettini (CNPEM) contribuíram com a caracterização estrutural e morfológica por técnicas de microscopia eletrônica de transmissão.

“Este artigo surgiu com a união da experiência de diferentes grupos brasileiros; um trabalho interdisciplinar na fronteira do conhecimento em nanobiotecnologia e nanotoxicologia”, diz Martinez, acrescentando que um dos principais desafios do trabalho foi a integração de conhecimentos e técnicas de diferentes áreas, como Materiais, Biologia e Toxicologia, no qual atuaram como coordenadores ele mesmo e Carlos Pérez.

Autores principais do artigo. A partir da esquerda: Latif Khan, Carlos Pérez e Diego Stéfani Martinez.
Autores principais do artigo. A partir da esquerda: Latif Khan, Carlos Pérez e Diego Stéfani Martinez.

O estudo contou com apoio financeiro das agências brasileiras CAPES (inclusive por meio do acordo CAPES-CNPEM), FAPESP e CNPq (inclusive por meio do INCT-Inomat); do Ministério da Ciência, Tecnologia, Inovações e Comunicações (MCTIC) por meio do SisNANO, e The World Academy of Sciences for the advancement of science in developing countries (TWAS). O estudo também contou com apoio financeiro do Centro Brasil-China Pesquisa e Inovação em Nanotecnologia (CBC-Nano).

Aplicações: biotecnologia, saúde e meio ambiente

De acordo com Martínez, a nanoplataforma desenvolvida abre perspectivas para aplicações em biotecnologia, saúde e meio ambiente, como, por exemplo, sistemas para imageamento de tecidos biológicos e células, kits para diagnósticos médicos e sistemas para detecção e remediação de poluentes ambientais.

As aplicações aproveitariam o interessante conjunto de propriedades da nanoplataforma. Por ser magnéticas, usando um ímã externo, as nanoplataformas poderiam ser direcionadas e retidas em determinado tecido biológico ou isoladas de, por exemplo, sangue ou águas contaminadas. Além disso, a luminescência do nanomaterial permitiria a visualização das nanoplataformas dentro dos tecidos biológicos e células de interesse. Finalmente, a presença de quitosana propiciaria a ligação química de fármacos e outras moléculas que serviriam ao diagnóstico e/ou tratamento de doenças. “Todavia, ainda é preciso muitos estudos para aplicações reais e comercialização desta nanoplataforma, uma vez que se trata de um novo material e que precisa ser testado em diferentes modelos futuramente”, esclarece Martinez.

Programa Bolsas de Verão do CNPEM recebe inscrições de estudantes universitários.


Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM) recebe no período de 3 a 14 de outubro de 2018 inscrições de interessados em participar da 28ª edição do Programa Bolsas de Verão, destinado a estudantes de graduação universitária, matriculados em cursos de áreas das Ciências da Vida e Ciências Exatas de instituições de ensino localizadas em países da América Latina e Caribe. O Programa estimula jovens com vocação para a pesquisa científica e o desenvolvimento tecnológico. Esta edição do Bolsas de Verão será realizada no campus do CNPEM em Campinas, interior de São Paulo, nos meses de janeiro e fevereiro de 2019.

Os estudantes interessados em participar do Programa devem se atentar aos requisitos para inscrição e à documentação exigida, informações que estão disponíveis no blog do Programa: pages.cnpem.br/bolsasdeverao, nos idiomas Português e Espanhol. Os alunos selecionados serão orientados – de modo individualizado – por um pesquisador e/ou tecnólogo qualificado de um dos Laboratórios Nacionais do CNPEM. A missão do estudante é desenvolver um projeto proposto pelo seu orientador e apresentar resultados em formas de comunicação oral (seminários) e comunicação escrita em forma de relatório final de pesquisa.

Dentre os benefícios ofertados a cada estudante selecionado incluem-se: passagem de ida-volta desde o local de origem até Campinas, hospedagem e alimentação. Leia mais sobre o que o programa oferece.

O CNPEM é uma instituição qualificada como Organização Social, que atua para cumprir metas fixadas em Contrato de Gestão com o Ministério da Ciência, Tecnologia, Inovações e Comunicações (MCTIC). No CNPEM estão agrupados quatro Laboratórios Nacionais: o Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS), o Laboratório Nacional de Biociências (LNBio), o Laboratório Nacional de Ciência e Tecnologia do Bioetanol (CTBE) e o Laboratório Nacional de Nanotecnologia (LNNano). Conheça o CNPEM.

Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM) busca novo Diretor-Geral.


CNPEM abre processo seletivo para cargo máximo na gestão da instituição.

O Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM) iniciou o processo de seleção para contratação de Diretor-Geral. O processo é conduzido pelo Conselho de Administração com o auxílio de um Comitê de Seleção, composto majoritariamente por membros externos ao CNPEM.

Os candidatos ao cargo devem enviar carta de interesse e currículo para o e-mail selecaodiretorgeral@cnpem.br. O mesmo meio de contato deve ser utilizado para o esclarecimento de dúvidas e solicitação de informações adicionais. As candidaturas serão tratadas com confidencialidade e o nome selecionado para a Diretoria-Geral deverá ser aprovado pelo Conselho de Administração do CNPEM.

O Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM) é uma organização social supervisionada pelo Ministério da Ciência, Tecnologia, Inovações e Comunicações (MCTIC). Localizado em Campinas-SP, possui quatro Laboratórios Nacionais – referências mundiais e abertos às comunidades científica e empresarial. O Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS) opera a única fonte de luz síncrotron da América Latina e está, nesse momento, construindo Sirius, o novo acelerador de elétrons brasileiro; o Laboratório Nacional de Biociências (LNBio) atua na área de biotecnologia com foco na descoberta e desenvolvimento de novos fármacos; O Laboratório Nacional de Ciência e Tecnologia de Bioetanol (CTBE) investiga novas tecnologias para valorização e transformação de materiais agroindustriais em bioprodutos com ênfase em biocombustíveis; e o Laboratório Nacional de Nanotecnologia (LNNano) realiza pesquisas científicas e desenvolvimentos tecnológicos em busca de soluções baseadas em nanotecnologia.

Artigo em destaque: Nanopartículas movediças para nanofios assimétricos.


O artigo científico com participação de membros da comunidade brasileira de pesquisa em Materiais em destaque neste mês é: Exploring Au Droplet Motion in Nanowire Growth: A Simple Route toward Asymmetric GaP Morphologies. Bruno C. da Silva*, Douglas S. Oliveira, Fernando Iikawa, Odilon D. D. Couto Jr., Jefferson Bettini, Luiz F. Zagonel, and Mônica A. Cotta*. Nano Lett., 2017, 17 (12), pp 7274–7282. DOI: 10.1021/acs.nanolett.7b02770

Nanopartículas movediças para nanofios assimétricos.

Imagem de microscopia eletrônica de varredura de nanofios assimétricos de fosfeto de gálio (GaP).
Imagem de microscopia eletrônica de varredura de nanofios assimétricos de fosfeto de gálio (GaP).

Em artigo recentemente publicado no periódico NanoLetters (fator de impacto 12,712), uma equipe de cientistas do Brasil apresentou um processo que permite produzir nanofios semicondutores de morfologia assimétrica, distintos dos tradicionais nanofios cônicos ou cilíndricos. Vale lembrar que nanofios são estruturas com diâmetro ou espessura nanométrica e sem limitações de tamanho quanto ao comprimento.

“Nossa principal contribuição consiste em demonstrar uma alternativa para o controle da morfologia no crescimento de nanoestruturas semicondutoras tipo nanofio”, afirma Bruno César da Silva, autor correspondente do artigo. Essa possibilidade de se produzir, de forma controlada, nanofios com formatos diferenciados e sem defeitos, pode ter impacto em diversas aplicações, inclusive a fabricação de células solares e LEDs.

Os autores descobriram o processo enquanto estudavam a produção de nanofios que fossem interessantes para o desenvolvimento de dispositivos optoeletrônicos. Entre os candidatos promissores, os cientistas escolheram, pelas suas propriedades, nanofios de fosfeto de gálio (GaP) com uma determinada estrutura cristalina conhecida como wurtzita. O trabalho estava sendo realizado dentro do mestrado de Bruno da Silva, iniciado em 2014 com orientação dos professores Luiz Fernando Zagonel e Mônica Alonso Cotta, ambos do Instituto de Física Glew Wataghin (Unicamp). Nos primeiros meses de trabalho, enquanto analisavam os nanofios obtidos, os cientistas encontraram uma quantidade significativa de nanoestruturas de fosfeto de gálio com formato assimétrico. “Além disso, vimos que esses nanofios, especificamente, tinham estrutura cristalina hexagonal (wurtzita) e baixíssima densidade de defeitos cristalográficos, o que nos motivou a estudar posteriormente em detalhes as causas da formação desta estrutura singular”, relata da Silva.

box aplicaçõesA técnica escolhida pela equipe da Unicamp para produzir os nanofios foi a epitaxia por feixe químico (CBE, na sigla em inglês), precedida por um aquecimento (annealing) do substrato no qual crescem os nanofios. Na CBE, coloca-se, dentro de uma câmara, um substrato de material adequado – neste caso, arseneto de gálio (GaAs). Depois são introduzidos na câmara, compostos químicos em forma de vapor, contendo elementos do material com o qual se deseja formar os nanofios – neste caso, fosfeto de gálio. O material vai se depositando em cima do substrato, camada sobre camada. Dessa maneira, a técnica gera filmes. Para promover o crescimento de nanofios, depositam-se no substrato nanopartículas metálicas (neste caso, de ouro), antes de expô-lo ao vapor. Durante a exposição ao vapor, essas nanopartículas catalisadoras fazem com que o material se deposite preferencialmente debaixo delas, formando estruturas relativamente compridas.

Voltando à história do trabalho dos nanofios assimétricos, em 2016, defendido o mestrado e iniciado o doutorado, Bruno da Silva e sua orientadora Mônica Cotta começaram a levantar e testar hipóteses para a causa da formação dessas peculiares estruturas. Após diversos experimentos e análises, a dupla concentrou esforços num fenômeno que chamou a sua atenção: nos estágios iniciais do processo, as nanopartículas de ouro se deslocavam espontaneamente sobre o substrato. Nesse momento, os cientistas notaram que não eram os únicos curiosos por compreender o fenômeno das nanopartículas movediças; diferentes grupos de pesquisa no mundo estavam começando a investigá-lo.

Imagem de microscopia de força atômica de uma nanopartícula de ouro sobre substrato de GaAs evidenciando o rastro deixado pelo movimento da mesma.
Imagem de microscopia de força atômica de uma nanopartícula de ouro sobre substrato de GaAs evidenciando o rastro deixado pelo movimento da mesma.

A equipe brasileira empreendeu então um trabalho sistemático de aquecimento do substrato com nanopartículas catalisadoras e de crescimento de nanofios sob diversas condições, e analisou as amostras resultantes usando microscópios eletrônicos de varredura e de transmissão e microscópio de força atômica. Dessa maneira, a dupla e seus colaboradores do IFGW-Unicamp e do Laboratório Nacional de Nanotecnologia (LNNano) conseguiram descobrir por que o processo de crescimento utilizado resultava em nanofios assimétricos. O principal responsável por gerar tal morfologia era, de fato, o movimento das nanopartículas de ouro, o qual se ativava termicamente com o tratamento térmico (annealing) inicial. Além ter uma explicação, a equipe possuía agora uma receita para produzir nanofios semicondutores de formato assimétrico. “Nosso trabalho foi o primeiro a mostrar que a instabilidade mecânica da nanopartícula catalisadora pode ser utilizada para modificar o crescimento de nanofios semicondutores, no nosso caso, impactando principalmente a sua morfologia”, diz Bruno da Silva.

O mecanismo de formação dos nanofios assimétricos apresentado no artigo é, em grandes linhas, o seguinte. Ao serem aquecidas junto ao substrato no tratamento térmico, as nanopartículas começam a se movimentar e avançam pelo substrato enquanto consomem a camada de óxido que naturalmente recobre o arseneto de gálio e consomem também parte do próprio arseneto de gálio em si. Assim, as nanopartículas vão formando sulcos assimétricos de poucos nanometros de profundidade e poucas centenas de nanometros de comprimento. Esses rastros tornam-se terra fértil para o crescimento dos nanofios, já que a taxa de deposição do material é maior ali do que no resto do “chão”, recoberto pelo óxido. Então, um pedestal se forma ao longo dos sulcos e, a partir do momento em que a nanopartícula se descola do substrato, o nanofio cresce em cima do pedestal num formato assimétrico.  “Mostramos que o movimento da partícula gera uma zona de deposição preferencial, e que a combinação deste fenômeno com o crescimento axial “vapor –líquido – sólido” leva à formação da assimetria no nanofio”, resume da Silva.

Além de descrever o mecanismo de formação dos nanofios assimétricos, o trabalho da equipe brasileira gerou conhecimento detalhado sobre o movimento das nanopartículas metálicas. “Nós mostramos que, além da temperatura, as condições de vácuo e a qualidade da superfície do substrato são cruciais para a estabilidade da nanopartícula, e que a direção do movimento está relacionada com a assimetria da dissolução de ouro em superfícies semicondutoras III-V”, detalha o doutorando.

O trabalho experimental que originou o artigo da Nano Letters foi realizado no Laboratório de Nano e Biossistemas do IFGW-Unicamp (síntese do material e caracterização por microscopia de força atômica), no Grupo de Propriedades Ópticas do IFGW-Unicamp (medidas ópticas), no Laboratório de Microscopia Eletrônica do Laboratório Nacional de Nanotecnologia do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (LNNano-CNPEM), e no Laboratório de Caracterização Estrutural do Departamento de Engenharia de Materiais da Universidade Federal de São Carlos (DEMA-UFSCAR). O trabalho contou com financiamento da Unicamp, por meio do fundo FAEPEX, das agências brasileiras federais CNPq e CAPES e da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP).

27º programa Bolsas de Verão CNPEM receberá inscrições em outubro.


O Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais – CNPEM – realizará o 27º Programa Bolsas de Verão, que estimula jovens estudantes com vocação para a pesquisa científica e o desenvolvimento tecnológico. É requisito básico para candidatar-se ser estudante em nível de graduação universitária matriculado em cursos das áreas das Ciências Exatas e da Terra (inclui Engenharias) e das Ciências Biológicas e da Saúde, e ter os demais requisitos constantes no Edital do Programa.

O CNPEM é uma instituição qualificada como Organização Social, que atua para cumprir metas fixadas em Contrato de Gestão com o Ministério da Ciência, Tecnologia, Inovações e Comunicações (MCTIC). No CNPEM estão agrupados quatro Laboratórios Nacionais: o Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS), o Laboratório Nacional de Biociências (LNBio), o Laboratório Nacional de Ciência e Tecnologia do Bioetanol (CTBE) e o Laboratório Nacional de Nanotecnologia (LNNano).

Os estudantes selecionados serão orientados – de modo individualizado – por um pesquisador e/ou tecnólogo qualificado de um dos Laboratórios Nacionais do CNPEM. A missão do estudante é desenvolver um projeto proposto pelo Orientador e apresentar resultados em formas de comunicação oral (seminários) e comunicação escrita em forma de relatório final de pesquisa. Dentre os benefícios ofertados a cada estudante selecionado incluem-se: passagem de ida-volta desde local de origem até Campinas, hospedagem e alimentação.

As inscrições de candidatos serão recebidas de 9 a 18 de outubro. O Edital completo está em www.pages.cnpem.br/bolsasdeverao.

1ª Escola Brasileira de Síncrotron – EBS.


evento_EBSA 1ª Escola Brasileira de Síncrotron – EBS acontecerá entre 10 e 21 de julho no campus do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), em Campinas, SP. A escola é organizada por membros do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron, e contará com aulas teóricas e práticas sobre diversos aspectos da produção e utilização da radiação síncrotron. Os cursos são voltados para estudantes em final de graduação, pós-graduandos e profissionais de várias áreas de atuação. As inscrições estão abertas até 03 de abril de 2017.

Esse é um evento que faz parte das comemorações dos 30 anos do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron. A programação completa e instruções de inscrição estão disponíveis no website da escola:

http://pages.cnpem.br/ebs/

O cartaz de divulgação pode ser obtido no link:

http://pages.cnpem.br/ebs/wp-content/uploads/sites/81/2017/01/Poster_final.jpg

Comissão organizadora da EBS

Gente da comunidade: entrevista com o cientista Adalberto Fazzio, diretor do LNNano.


Prof. Adalberto Fazzio
Prof. Adalberto Fazzio

Desde abril deste ano, o Laboratório Nacional de Nanotecnologia (LNNano) do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM) é dirigido pelo cientista Adalberto Fazzio, 66 anos, natural de Sorocaba.

Há mais de quatro décadas dedicado a estudar materiais por meio de ferramentas computacionais, Adalberto Fazzio foi pioneiro no Brasil no uso de cálculos ab initio, hoje amplamente utilizados no estudo de propriedades dos materiais, e fez significativas contribuições à compreensão de metais de transição, sistemas amorfos, filmes finos de ouro (Au) e prata (Ag), nanoestruturas de carbono, silício e isolantes topológicos, entre outros materiais. Para isso, Fazzio tem contado com seu grupo de pesquisa no Instituto de Física da Universidade de São Paulo (USP), conhecido como SAMPA (acrônimo de “Simulações Aplicadas a Materiais: Propriedades Atomísticas”), e com vários colaboradores do Brasil e do exterior, tanto teóricos quanto experimentais.

Formado em Física na graduação e pós-graduação, Adalberto Fazzio cursou o bacharelado (1970-1972) e o mestrado (1973-1975) na Universidade de Brasília (UnB) e o doutorado (1975-1978) na USP.

Fazzio tornou-se professor do Instituto de Física da USP em 1979, pouco depois de terminar o doutorado. Em 1985 obteve o título de livre-docente dessa universidade e, em 1991, o cargo de professor titular. Em maio de 2015, aposentou-se da USP.  Foi pesquisador visitante no National Renewable Energy Laboratory (Estados Unidos) de 1983 a 1984 e no Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft (Alemanha) de 1989 a 1990. Também foi professor visitante sênior na Universidade Federal do ABC (UFABC) em 2016.

Ao longo de sua trajetória, Fazzio ocupou diversos cargos de gestão. Citando apenas alguns deles, foi presidente da Sociedade Brasileira de Física (SBF) de 2003 a 2007; reitor pro tempore da UFABC de 2008 a 2010; coordenador geral de micro e nanotecnologias da Secretaria de Desenvolvimento Tecnológico e Inovação do Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (MCTI) em 2011; secretário adjunto na Secretaria de Desenvolvimento Tecnológico e Inovação do MCTI de 2011 a 2013, e diretor do Instituto de Física da USP de 2014 a 2015.

Entre outras distinções, recebeu a comenda da Ordem Nacional do Mérito Científico em 2006 e, em 2010, foi promovido à classe de Grã-Cruz. Além disso, foi eleito fellow da TWAS (The World Academy of Sciences) em 2013. É membro de diversas sociedades científicas, como a Academia Brasileira de Ciências e a Academia de Ciências do Estado de São Paulo no Brasil, e a American Physical Society, American Chemical Society e Materials Research Society nos Estados Unidos.

Bolsista de produtividade 1 A do CNPq, Fazzio é autor de mais de 270 artigos publicados em periódicos científicos indexados. Sua produção científica conta com cerca de 8000 citações, de acordo com o Google Scholar. Orientou aproximadamente 40 trabalhos de mestrado e doutorado.

Segue uma entrevista com o cientista.

Boletim da SBPMat: –  Conte-nos o que o levou a se tornar um cientista e, em particular, a atuar na área de Física da Matéria Condensada.

Adalberto Fazzio: – Quando terminei meu curso de Física na Universidade de Brasília, em 1972, conheci o professor José David Mangueira Vianna, que havia chegado da Suíça com muitos projetos sobre Física Molecular. Na época falávamos de Química Quântica. Apresentou um projeto de mestrado que era um melhoramento nos modelos semi-empíricos baseado no método de Hartree-Fock. Devido à baixa capacidade computacional existente naquele tempo, esses métodos originários da aproximação ZDO (Zero Differential Overlap) eram os mais utilizados para desvendar as propriedades eletrônicas de moléculas. Após meu mestrado, fui ao Instituto de Física da USP no grupo dos professores Guimarães Ferreira e José Roberto Leite (meu orientador de doutorado), mudando das moléculas para os sólidos e do Hartree-Fock para o DFT (Density Functional Theory). Nesse momento virei um Físico de Matéria Condensada em um Departamento de Física dos Materiais criado pelo prof. Mário Schemberg. Minha tese foi sobre impurezas profundas em semicondutores (deep levels). É importante observar que estávamos em 1976 e a questão era como tratar um cristal que perdeu a sua simetria translacional. Enfim, desenvolvi um modelo, ”Modelo de Cluster Molecular para Impurezas em Semicondutores Covalentes”.

Boletim da SBPMat: –  Quais são, na sua própria avaliação, as suas principais contribuições à área de Materiais? Gostaríamos de pedir que você vá além da enumeração de resultados e descreva brevemente as contribuições que considera de mais impacto ou mais destacadas. Ao refletir sobre sua resposta, sugerimos que considere todos os aspectos da atividade científica. Fique à vontade para compartilhar referências de artigos e livros, se pertinente.

Adalberto Fazzio: – Sempre que pensamos nas principais contribuições em uma determinada área, olhamos para os artigos mais citados, que nem sempre coincidem com os artigos que os autores esperariam que fossem os mais citados. Mas vou tentar fazer uma breve descrição de alguns temas nos quais acho que dei uma contribuição que se destacou. No estudo de defeitos e impurezas em semicondutores, destaco o estudo de metais de transição (MT) em semicondutores. Na época – até 1984 -, havia uma riqueza de dados experimentais referente à posição dos níveis de impurezas no gap e às excitações óticas de toda linha dos MT-3d. E os cálculos teóricos baseados em uma teoria de campo médio não explicavam esses dados. Quando estava em meu pós-doc no NREL (National Renewable Energy Laboratory) em 1983/84, desenvolvemos um modelo para a descrição dos dados experimentais. Era um modelo que acoplava a teoria de campo cristalino com DFT, que descrevia efeitos de multipletos oriundos das impurezas de MT. Foram vários artigos publicados aplicando este modelo. No Phys. Rev. B 30, 3430 (84) o modelo é apresentado em detalhes. Esse trabalho foi em colaboração com os pesquisadores Alex Zunger e Marilia Caldas. E esses resultados levaram a uma letter no Appl. Phys. Lett. (1984) que seria de grande interesse para os físicos experimentais, cujo título foi “A Universal trend in the binding energies of deep impurities in semiconductors”. Uma grande mudança nesta área ocorre no final da década de 80, com os cálculos de “Large Unit Cell”, método DFT e pseudo potenciais. Hoje chamamos simplesmente de “métodos ab initio” ou “parameters free”. Acompanhando esse desenvolvimento, na época, eu estava no Instituto Max Planck, em Berlim, trabalhando com Matthias Scheffler. Com meus alunos de doutoramento (T. Schmidt e P. Venezuela), fomos pioneiros no Brasil no uso desse tipo de metodologia, até hoje amplamente utilizada. Depois desses trabalhos, comecei a trabalhar com sistemas amorfos. Como podíamos trabalhar agora com sistemas contendo uma célula unitária de muitos átomos, decidimos acoplar os cáculos ab initio utilizando estruturas geradas por simulações de Monte Carlo. Destaco dois trabalhos: um em a-SiN (PRB, 58, 8323 (1998)) e a-Ge:N (PRL 77, 546 (96)).

Já no final da década de 90, no LNLS, o professor Daniel Ugarte executava belos experimentos com HTEM, onde observava em filmes finos de Au e  Ag a formação de cadeias lineares de átomos. Nosso grupo na USP, em cooperação com Edison Zacarias da UNICAMP, iniciou estudos para entender a formação das cadeias lineares de átomos de Au. Algumas das perguntas eram como essas cadeias se rompem e como poderíamos explicar as grandes distâncias que apareciam entre os átomos. Foi um momento muito rico, essa interação experimento-teoria. Vários trabalhos foram publicados, um bastante citado “How do gold nanowire break?” (PRL 87, 196803 (2001)). Esse trabalho foi capa do PRL e destaque pelo editor da Science. E, posteriormente, mostramos como o oxigênio atua para prender os átomos de Au nos fios (PRL 96, 01604 (2006)) e quais são os efeitos da temperatura e os efeitos quânticos na ruptura e estabilidade dos fios, importantes aspectos para entender as observações experimentais (PRL 100, 0561049 (2008)).

No mesmo período, no nosso grupo na USP, focamos o estudo de nanoestruturas de carbono, silício, etc. Embora tínhamos fortes ferramentas para a descrição das propriedades eletrônicas, magnéticas, ópticas e mecânicas, para o entendimento dos materiais faltavam as propriedades de transporte eletrônico. Nesse contexto, desenvolvemos um código computacional baseado na teoria de Landauer-Büttiker. Esse código envolveu vários alunos de doutorado, e é conhecido como TRANSAMPA. E, na minha opinião, vários trabalhos importantes foram feitos para melhor entender o comportamento das propriedades de transporte eletrônico. Para exemplificar, fomos pioneiros em descrever o transporte em fitas de grafeno dopadas (PRL 98,196803 (2007)). Aqui também vale a pena destacar a colaboração com o prof. Alexandre Reilly do IFT (Instituto de Física Teórica da UNESP), que na época era pós-doc, para um melhoramento muito importante nesse código, que permitiu tratar materiais com as dimensões realísticas utilizadas nos experimentos. Em 2008, em um trabalho intitulado ”Designing Real Nanotube-based Gas Sensor” (PRL 100, 176803), mostramos como os nanotubos podem funcionar como sensores de tamanhos realísticos, com defeitos. Usando cálculos de primeiros princípios, podíamos ter sistemas de dimensões micrométricas ao nosso alcance.

Atualmente, minha pesquisa está mais voltada para a busca de dispositivos formados por materiais 2D cuja interface é construída por interações prioritariamente van der Waals. Por exemplo, recentemente, como o grafeno, foi isolado um novo material 2D a partir da exfoliação do black-fosforo chamado fosforeno. Estudamos a interface grafeno/fosforeno (PRL 114, 066803(20015)), mostrando como é possível construir um dispositivo.

Outra classe de materiais que venho trabalhando são os badalados isolantes topológicos. Um Isolante Topológico (TI) é um material que apresenta estados sem gap de energia “nas bordas” e cujo “bulk” é isolante! Estes estados são topologicamente protegidos e robustos contra perturbações. No caso de materiais bidimensionais (2D), são conhecidos como isolantes que apresentam Quantum Spin Hall (QSH). O espalhamento em estados da borda é protegido por simetria de reversão temporal (TR), levando a um transporte eletrônico sem dissipação de energia. Juntamente com o grupo da UFU, em 2011, mostramos como as impurezas magnéticas em isolantes topológicos têm sua textura de spin modificada (PRB 84, 245418 (2011)). Recentemente, em colaboração com o grupo do prof. Zhang do Rensseler Polytecnic Institute, apresentamos um modelo geral para a descrição da interface topologico/trivial. No caso, mostramos, como exemplo, a interface do Bi2Se3/GaAs. Havia réplicas do cone de Dirac que surgiam da interação na interface incluindo estados do semiconductor (Nature Comm. 6, 7630(2015)). O fosforeno é um material 2D que tem propriedades semicondutoras. Em cooperação com o grupo do prof. Alez Zunger, da University of Colorado, estudamos esse material sob ação de um campo elétrico e mostramos que para três ou quatro camadas de fosforeno, sob a ação do campo, este apresenta uma transição topológica (NanoLett. 15, 1222 (2015)).

Finalmente, gostaria de salientar uma atividade que estou iniciando, que é a utilização de técnicas de Machine-Learning para propriedades de materiais. Em particular, tenho focado os isolantes topológicos. Enfim, como disse no início, ao mencionar os trabalhos de maior impacto certamente deixei muitos de fora.

Quanto a contribuições de outros tipos, construí junto com José Roque um grupo muito produtivo no IF-USP, conhecido como SAMPA (Simulação Aplicada a Materiais – Propriedades Atomísticas) onde formamos inúmeros doutores e mestres, e com vários pós-docs. Posso dizer que tudo isso foi possível graças principalmente ao apoio da Fapesp, via projetos temáticos. Fui chefe do departamento de Física dos Materiais, Diretor do IFUSP e Reitor pro tempore da Universidade Federal do ABC. Do ponto de vista de gestão, gostaria de destacar minha passagem pelo Ministério de Ciência, Tecnologia e Inovação, onde fui sub-Secretário da Setec (Secretaria de Inovação Tecnológica) e da SCUP (Secretaria das Unidades de Pesquisa). E me orgulho de ter coordenado a criação da Iniciativa Brasileira de Nanotecnologia, onde um dos braços é o sistema SISNANO – um conjunto de laboratórios dedicados a pesquisa e desenvolvimento tecnológicos.

Também escrevi dois livros que vêm sendo adotados: “Introdução à Teoria de Grupos: aplicada em moléculas e sólidos”, em conjunto com Kazunori Watari e “Teoria Quântica de Moléculas e Sólidos”, em conjunto com José David Vianna e Sylvio Canuto.

Boletim da SBPMat: –  Você acaba de assumir a direção do Laboratório Nacional de Nanotecnologia (LNNano). Compartilhe com a comunidade de Materiais seus planos para o LNNano. Como você enxerga o cenário da pesquisa em nanociência e nanotecnologia no Brasil frente aos mais recentes cortes orçamentários?

Adalberto Fazzio: – Assumi a direção do Laboratório Nacional de Nanotecnologia (LNNano), um dos quatro Laboratórios Nacionais do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), há duas semanas. Esse é um laboratório de reconhecida excelência, dedicado à produção de conhecimento em nanotecnologia, passando da ciência básica à inovação tecnológica.

Fiquei muito contente e espero poder dar continuidade aos trabalhos dos pesquisadores que estiveram à frente do LNNano e que me antecederam, como Daniel Ugarte, Fernando Galembeck e Marcelo Knobel. Esse é o laboratório que mantém um contrato de gestão com o MCTIC integralmente dedicado à nanotecnologia.  Este tem como uma das suas missões o atendimento aos usuários externos através de equipamentos abertos. Como exemplo, o parque de microscopia eletrônica e de sondas é certamente o mais equipado da América Latina. O LNNano é o principal executor das políticas governamentais na área. Temos uma intensa atividade de pesquisas orientadas por missão in-house, com trabalhos de impacto. Atualmente estamos fazendo pequenas reestruturações para melhor atender os usuários externos e fortalecer as pesquisas em andamento.

A plataforma nanotecnológica tem angariado recursos consideráveis em todos países desenvolvidos do mundo. Por exemplo, o governo americano tem colocado anualmente algo da ordem de US$ 1.8 Bi. Infelizmente, no Brasil, temos tido dificuldades mesmo para dar continuidade a programas bem mais modestos. Entretanto, a comunidade tem respondido com muita competência com o desenvolvimento de produtos nanotecnológicos. Hoje, por exemplo, ancoradas no sistema SISNANO, temos cerca de 200 empresas buscando inovação na área de Nano; e, em particular, a atuação do LNNano tem sido de destaque.

O que não podemos é todo ano nos depararmos com cortes orçamentários em ciência e tecnologia. Estamos vivendo um momento muito delicado em nossa economia, com baixo crescimento, mas é imperioso preservar as conquistas obtidas nas últimas décadas no campo da ciência e tecnologia. Os programas na área de pesquisa e desenvolvimento tecnológico devem ser preservados. Pois, quando a crise passar, o país deve estar preparado para continuar crescendo. E, portanto, é fundamental continuar gerando novos conhecimentos, buscando a inovação tecnológica e formando recursos humanos qualificados. Ou seja, a desaceleração da economia não deve ser acompanhada com cortes no investimento em pesquisa e desenvolvimentos tecnológicos.

Boletim da SBPMat: –  Deixe uma mensagem para os leitores que estão iniciando suas carreiras científicas.

Adalberto Fazzio: – O que temos de mais rico em nosso país é o capital humano. O Brasil tem uma população grande de jovens que muitas vezes ficam no meio do caminho, em suas carreiras científicas e tecnológicas, por não vislumbrarem no horizonte um reconhecimento e um respeito a uma atividade fundamental, que é a busca pelo conhecimento. Aqueles que buscam a carreira científica devem ser perseverantes e bastante dedicados aos estudos.

Oportunidades para pesquisadores no CNPEM.


Vaga 97582

Localização: Laboratório LNNano localizado em Campinas/ São Paulo, Brasil.

Posição: CLT

Departamento: Caracterização Process. Metais – CPM

Atividades envolvidas: Participará no desenvolvimento de projetos de pesquisa fundamental e aplicada, em particular, projetos com parceiros industriais envolvendo o processo de soldagem por atrito (friction stir welding – FSW). Compreendem atividades a serem desenvolvidas: Planejamento e avaliação de experimentos de soldagem, caracterização metalúrgica de materiais (microscopia óptica e eletrônica de varredura, dureza, etc.), ensaios mecânicos (tração, dobramento, Charpy, CTOD); gerenciamento de projetos de pesquisa (reuniões com parceiros, cronogramas, acompanhamento financeiro, etc.). Também está compreendida a prospecção de novos projetos em parceria com empresas e/ou agências de fomento, a manutenção e melhoria das instalações laboratoriais, a divulgação de resultados de pesquisa em periódicos e congressos e a supervisão de estagiários, alunos e funcionários.

Requisitos:

  • Graduação em Engenharia de Materiais, Metalúrgica ou Mecânica.
  • Possuir doutorado.
  • Sólida experiência em caracterização de materiais, com metalurgia de soldagem.
  • Conhecimento em microscopia eletrônica de varredura.
  • Residir em Campinas ou região.

Interessados, favor enviar CV e histórico escolar para mariana.stevanatto@cnpem.br no campo assunto, colocar “Vaga 97582”, caso contrário o CV será desconsiderado.


Vaga 96150

Localização: Laboratório CTBE localizado em Campinas/ São Paulo, Brasil.

Posição: CLT

Departamento: Divisão de produção de biomassa-prod

Atividades envolvidas: Atuará na parte industrial do projeto sucre, com destaque para a área de queima de biomassa em caldeiras para a geração de energia elétrica. Visitará Usinas do projeto Sucre, avaliará a qualidade das caldeiras, rendimentos operacionais, manutenção e indicadores de desempenho da produção de eletricidade.

Requisitos

  • Graduação em Engenharia Mecânica.
  • Desejável possuir mestrado ou doutorado.
  • Sólida experiência em rota termoquímica.
  • Residir em Campinas ou região.

Interessados, favor enviar CV e histórico escolar para mariana.stevanatto@cnpem.br no campo assunto, colocar “96150”, caso contrário o CV será desconsiderado.

Inscrições para o Programa Bolsas de Verão CNPEM.


O Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais – CNPEMrecebe, de 17 a 31 de outubro, inscrições de interessados em participar do 26º Programa Bolsas de Verão, destinado a estudantes de graduação universitária matriculados em cursos de áreas das Ciências da Vida e Ciências Exatas de instituições de ensino localizadas em países da América Latina e Caribe. O Programa estimula jovens com vocação para pesquisa científica e atividades de desenvolvimento tecnológico. O Programa ocorrerá em janeiro e fevereiro de 2017, no campus do CNPEM, em Campinas, Estado de São Paulo.

O CNPEM é uma instituição qualificada como Organização Social, que atua para cumprir metas fixadas em Contrato de Gestão com o Ministério da Ciência, Tecnologia, Inovações e Comunicações (MCTIC). No CNPEM estão agrupados quatro Laboratórios Nacionais: o Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS), o Laboratório Nacional de Biociências (LNBio), o Laboratório Nacional de Ciência e Tecnologia do Bioetanol (CTBE) e o Laboratório Nacional de Nanotecnologia (LNNano).

Os estudantes selecionados serão orientados – de modo individualizado – por um pesquisador e/ou tecnólogo qualificado de um dos Laboratórios Nacionais do CNPEM. A missão do estudante é desenvolver um projeto proposto pelo Orientador e apresentar resultados em formas de comunicação oral (seminários), comunicação escrita resumida e comunicação escrita em forma de relatório final de pesquisa. Dentre os benefícios ofertados a cada estudante selecionado incluem-se: passagem de ida-volta desde local de origem até Campinas, hospedagem e alimentação.

As orientações para habilitar-se como candidato ao 26º Programa Bolsas de Verão do CNPEM estão em www.pages.cnpem.br/bolsasdeverao

Oportunidades para pesquisadores no LNLS.


Pesquisador I (86508)

Linha XDS

Localização: Laboratório Nacional de Luz Síncrotron localizado em Campinas/ São Paulo, Brasil.

Atividades envolvidas

Integrar a equipe da linha XDS e futuramente a linha EMA na nova fonte de luz síncrotron SIRIUS. Implementar, comissionar e suportar novos e atuais instrumentações para experimentos de pesquisadores internos e externos ao CNPEM. Espera-se que o candidato tenha boa experiência em instrumentação científica, em particular nos seguintes tipos de experimentos:

– Difração de raios X (XRD);

– Espectroscopia de raios X (XAS);

– Espalhamento inelástico de raios x (IXS);

– Espectroscopia de emissão de raios X (XES);

– Experimentos em altas pressões;

– Experimentos em baixas/altas temperaturas;

– Experimentos de pump-and-probe envolvendo lasers de alta potência.

Requisitos

– Graduação completa em Física, Química, Eng. Materiais, Eng. Computação, Ciência da Computação, Eng. Elétrica/Eletrônica.
– Doutorado em ciências físicas/químicas/materiais e áreas afins.
– Experiência em instrumentação científica.
– Inglês avançado.

Interessados, favor enviar CV, carta de apresentação e de recomendação para elisa.turczyn@lnls.br.  No campo assunto, colocar “Vaga 86508”, caso contrário o CV será desconsiderado.


Pesquisador II (87723)
Linha MX2

Localização: Laboratório Nacional de Luz Síncrotron localizado em Campinas/ São Paulo, Brasil.

Atividades envolvidas
Auxiliar no planejamento, execução e divulgação de pesquisa científica e tecnológica nos temas pertinentes à missão do Laboratório Nacional.

Auxiliar no planejamento, montagem e comissionamento dos equipamentos das instalações de Cristalografia de Macromoleculas do Sírius.

Auxiliar o acesso de usuários da comunidade interna e externa ao CNPEM às linhas de Cristalografia de Macromoleculas, bem como implementação de novas tecnologias, organização de rotinas, coordenação de pessoal, planejamento de atividades, gerenciamento de propostas e projetos, coordenação da manutenção de equipamentos e realização de consultoria científica para usuários interessados.

Realizar treinamentos técnicos e científicos em sua área de especialidade, visando a capacitação de técnicos e analistas para a realização de atividades laboratoriais.

Executar outras tarefas correlatas às descritas acima, a critério da instituição e de acordo com a orientação do superior imediato.

Requisitos
– Graduação e Doutorado em Física, química e/ou bioquímica.
– Inglês avançado.

Diferenciais
– Experiência/conhecimento em:
Determinação de estruturas de proteínas por Cristalografia de Raios X.
Purificação e cristalização de proteínas.
– Conhecimentos básicos de eletrônica.
– Possuir produtividade científica e/ou tecnológica destacada em sua área de atuação.

Interessados, favor enviar CV, carta de apresentação e de recomendação para elisa.turczyn@lnls.br. No campo assunto, colocar “Vaga 87723”, caso contrário o CV será desconsiderado.