Artigo em destaque: Microtubos de nanomembranas e materiais híbridos para dispositivos eletrônicos avançados.


Os artigos científicos de autoria de membros da comunidade brasileira de pesquisa em Materiais em destaque neste mês são:

Ambipolar Resistive Switching in an Ultrathin Surface-Supported Metal–Organic Framework Vertical Heterojunction. Luiz G. S. Albano, Tatiana P. Vello, Davi H. S. de Camargo, Ricardo M. L. da Silva, Antonio C. M. Padilha, Adalberto Fazzio, Carlos C. B. Bufon. Nano Lett. 2020, 20, 2, 1080-1088. https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.9b04355

Edge-driven nanomembrane-based vertical organic transistors showing a multi-sensing capability. Ali Nawaz, Leandro Merces, Denise M. de Andrade, Davi H. S. de Camargo & Carlos C. Bof Bufon. Nature Communications volume 11, Article number: 841 (2020). Disponível em https://www.nature.com/articles/s41467-020-14661-x (acesso livre)

Microtubos de nanomembranas e materiais híbridos para dispositivos eletrônicos avançados

Alguns dos desafios das próximas gerações de smartphones, sensores e outros aparelhos eletrônicos podem ser resolvidos com a ajuda de microtubos de nanomembranas (folhas feitas a partir de vários materiais, condutores da eletricidade ou não, com espessuras nanométrica e dimensões laterais micrométricas, que podem se autoenrolar formando microtubos).

Na cidade de Campinas (SP), no Laboratório Nacional de Nanotecnologia do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (LNNano/CNPEM), um grupo de cientistas vem desenvolvendo expertise em processos de síntese, fabricação e caracterização de nanomembranas e suas aplicações. Em trabalhos que foram publicados em janeiro e fevereiro deste ano nos periódicos Nano Letters e Nature Communications, os autores exploram algumas potencialidades das nanomembranas, principalmente relacionadas à sua flexibilidade e dimensões, para desenvolver novos memoristores e transistores – dois dispositivos eletrônicos amplamente utilizados.

Mais precisamente, os pesquisadores do LNNano mostram que os microtubos de nanomembrana podem ser peças-chave na confecção de componentes promissores utilizando materiais orgânicos e híbridos (orgânico-inorgânico) como os memoristores e transistores. Dessa maneira, as novidades propostas nos artigos podem contribuir ao desenvolvimento de aparelhos e equipamentos ainda menores, flexíveis, portáveis, mais baratos e que combinem melhor desempenho e mais funcionalidades com baixo consumo de energia.

Em entrevista ao Boletim da SBPMat, Carlos Cesar Bof Bufon, autor correspondente dos dois artigos, fala sobre o impacto científico, tecnológico e social das pesquisas e sobre as competências e infraestrutura envolvidas na sua realização. Bufon é pesquisador e chefe da Divisão de Dispositivos do LNNano/CNPEM.

Boletim da SBPMat: – Os artigos apresentam avanços, desenvolvidos no LNNano, em tecnologias para dispositivos eletrônicos (transistores e memoristores). Na sua opinião, quais são as principais contribuições tecnológicas e/ ou científicas que estes artigos apresentam? 

Carlos Cesar Bof Bufon: – O trabalho intitulado “Ambipolar Resistive Switching in an Ultrathin Surface-Supported Metal–Organic Framework Vertical Heterojunction” publicado na Nano Letters (doi: 10.1021/acs.nanolett.9b04355), reporta o desenvolvimento de um novo tipo de memoristor utilizando estruturas metal-orgânicas de superfície (SURMOFs). Os SURMOFs são estruturas híbridas compostas por íons metálicos conectados por ligantes orgânicos, altamente organizadas em superfícies recobertas com monocamadas quimicamente ativas (SAMs). Existem mais de 70 mil tipos de estruturas metal-orgânicas (MOFs) que podem ser preparadas como SURMOFs e que podem conferir novas funcionalidades a dispositivos eletrônicos. Além das novas funcionalidades, sua considerável flexibilidade mecânica e baixo custo despertam interesse na comunidade científica para aplicações. Porém, por se tratar de um material híbrido formando por elementos orgânicos e inorgânicos, a integração desta classe de materiais torna-se um desafio tecnológico. Com intuito de contornar essa limitação, este trabalho apresenta uma nova arquitetura para a integração dessas de estruturas SURMOFs e sua aplicação no desenvolvimento de um novo tipo de memoristor. A arquitetura proposta é baseada no contato elétrico superior de filmes ultrafinos de SURMOF HKUST-1 utilizando nanomembranas metálicas autoenroladas (microtubos). Os filmes de SURMOF explorados nesse trabalho apresentam espessuras da ordem de 20 nanômetros. Essa nova arquitetura abre caminhos promissores na área de dispositivos eletrônicos baseados em SURMOFs, bem como fornece uma plataforma tecnológica para a realização de estudos ainda não reportados na literatura para essa classe de materiais, como por exemplo, a investigação de como as cargas elétricas são conduzidas em camadas de SURMOFs ultrafinos.

Fotografia de um microchip fabricado utilizando fotolitografia e ilustração do contato elétrico no SURMOF realizado pela nanomembrana metálica autoenrolada. Cada microchip possui área de 81 mm2 contendo 32 memoristores.
Fotografia de um microchip fabricado utilizando fotolitografia e ilustração do contato elétrico no SURMOF realizado pela nanomembrana metálica autoenrolada. Cada microchip possui área de 81 mm2 contendo 32 memoristores.

Já o trabalho intitulado “Edge-driven nanomembrane-based vertical organic transistors showing a multi-sensing capability” publicado na Nature Communications (doi: 10.1038/s41467-020-14661-x), apresenta o desenvolvimento de uma plataforma de transistor orgânico em arquitetura vertical. Os transistores são os principais componentes de circuitos e processadores eletrônicos. Comparados aos transistores inorgânicos, os transistores orgânicos têm como vantagens o baixo custo e sua fácil fabricação, que o tornam atraentes para dispositivos eletrônicos flexíveis em várias áreas. Uma grande vantagem dos transistores verticais está em sua fácil integração com dispositivos emissores de luz e fotodetectores na formação de sistemas optoeletrônicos integrados. Os dispositivos apresentados neste trabalho foram processados inteiramente por meio de técnicas convencionais de microfabricação e fotolitografia, o que é uma vantagem do ponto de vista da viabilidade tecnológica. Um grande diferencial destes novos transistores está relacionado à utilização de nanomembranas metálicas autoenroladas como eletrodos de dreno (um dos contatos do transistor), promovendo assim a formação de um contato mecânico suave com a camada de semicondutor orgânico. Nesta arquitetura, a camada semicondutora pode atingir espessuras menores que 50 nanômetros. Os dispositivos fabricados mostraram altas densidades de corrente (~0,5 A/cm2) com baixas tensões de operação (≤ 3 V). Com base em nosso estudo teórico, foi possível prever uma melhoria na estrutura do transistor, resultando em projeções de dispositivos com densidades de corrente de até 10 A/cm2. Tais valores – obtidos com baixas tensões de operação em uma plataforma composta por camadas orgânicas ativas – destacam o potencial desses dispositivos para futuramente serem integrados em aplicações eletrônicas flexíveis e portáteis. Além disso, os novos transistores mostraram-se capazes de detectar diferentes níveis de umidade e de luz, graças à plataforma de dispositivo baseada em nanomembranas autoenroladas. Portanto, os transistores desenvolvidos também possuem um grande potencial para o avanço da tecnologia de sensores da próxima geração.

Imagem de microscopia eletrônica de varredura (colorida artificialmente) do transistor orgânico vertical baseado em nanomembrana enrolada (tons de amarelo). A radiação incidente e as moléculas de água (artificialmente colocadas) ilustram as características de sensibilidade múltipla do novo dispositivo eletrônico.
Imagem de microscopia eletrônica de varredura (colorida artificialmente) do transistor orgânico vertical baseado em nanomembrana enrolada (tons de amarelo). A radiação incidente e as moléculas de água (artificialmente colocadas) ilustram as características de sensibilidade múltipla do novo dispositivo eletrônico.

Boletim da SBPMat: – De que maneira os resultados dos artigos poderiam impactar na vida cotidiana das pessoas (impacto social)? Você considera que as tecnologias propostas poderiam substituir as usadas atualmente ou criar novas aplicações? Se sim, quais seriam as vantagens destas novas tecnologias desenvolvidas no LNNano? Seria necessário dar muitos passos ainda para levar os resultados dos artigos ao mercado?

Carlos Cesar Bof Bufon: – O memoristor é considerado um dos quatro componentes eletrônicos fundamentais. Em um computador, é capaz de realizar as funções de processamento e de armazenamento de informação. Neste trabalho, o comportamento de memoristor foi observado em condições de alta umidade relativa (entre 90-70%). Análogo a uma espoja, as moléculas de água presentes no ambiente são absorvidas pelos nanoporos do SURMOF. Em determinado campo elétrico, essas moléculas facilitam a condução dos elétrons dentro do material através da alteração da sua resistência elétrica. A diferença na resistência elétrica pode chegar a 1 milhão de vezes utilizando baixas tensões de operação – menores que 2 V. Em uma aplicação prática, essa diferença pode corresponder a estados binários como 0 e 1. A total fabricação do dispositivo foi realizada com técnicas convencionais de fotolitografia, compatíveis com a produção em escala industrial. O fato de depender de umidade para seu funcionamento não limita sua aplicação comercial, pois isto pode ser facilmente contornado através de processos de encapsulamento, comuns na indústria de dispositivos eletrônicos.

Já a fabricação de transistores orgânicos em arquitetura vertical utilizando nanomembranas enroladas como eletrodos de dreno permite a redução da região de interesse para menos de 50 nanômetros (mais de mil vezes menor que a espessura de um fio de cabelo). Isso implica um avanço significativo na indústria eletrônica, porque a portabilidade de aplicações eletrônicas, como smartphones, computadores e televisores, depende da redução do número e do tamanho de transistores. O mecanismo de operação do dispositivo relatado neste trabalho amplia o entendimento atual sobre transistores orgânicos verticais, mostrando que as densidades de corrente podem ser melhoradas realizando-se manipulações cuidadosas na estrutura espacial do eletrodo metálico intermediário (fonte). Além disso, a preparação de microchips de transistores foi realizada com técnicas de microfabricação compatíveis com a escala industrial. Assim, esses dispositivos podem ser facilmente integrados em aplicações eletrônicas com algumas etapas adicionais, como o encapsulamento de microchips para evitar a degradação dos materiais orgânicos.

Os dois conceitos de dispositivos baseados em nanomembranas ampliam as possibilidades para o uso de materiais híbridos em eletrônica. Por mais que exista uma tendência para a substituição de uma tecnologia por outra, os conceitos desenvolvidos em nossos trabalhos buscam abrir novas fronteiras e possibilidades através o design de estruturas funcionais a partir de seus elementos fundamentais tais como átomos e moléculas.

Todas as tecnologias que desenvolvemos na área de dispositivos no LNNano/CNPEM estão firmemente calcadas tanto no entendimento dos conceitos fundamentais que governam as propriedades dos componentes como na aplicação tecnológica. Esses dois trabalhos foram iniciados fundamentalmente do zero. Em termos do seu nível de maturidade tecnológica (do inglês technology readiness level, TRL), os dispositivos alcançaram a validação funcional dos componentes em ambiente de laboratório (foi totalmente concluída). Dentro da escala TRL, atingimos o quarto nível de um total de 9, sendo este último a comercialização. Vale ainda ressaltar que o próximo nível a ser trabalhado precisa necessariamente envolver a participação do setor produtivo, que é, de fato, quem pode acelerar a chegada deste tipo de pesquisa ao mercado.

Boletim da SBPMat: – Conte-nos brevemente a história dos trabalhos reportados nos dois artigos: como e quando surgiu a ideia, se foi necessário reunir competências muito diversas, a infraestrutura utilizada, curiosidades etc.

Carlos Cesar Bof Bufon: – Os trabalhos são frutos de diferentes histórias, mas foram desenvolvidos no mesmo grupo de pesquisa com a ideia comum de explorar as potencialidades das nanomembranas na área de dispositivos funcionais. Esta temática faz parte do meu projeto Jovem Pesquisador financiado em 2016 pela FAPESP. A ideia da aplicação dos SURMOFs como memoristor, utilizando como contato superior as nanomembranas, foi desenvolvida em conjunto com o pós-doutorando Dr. Luiz Gustavo Simão Albano. O nosso grupo de pesquisa começou a avaliar a viabilidade tecnológica de utilizar os SURMOFs como materiais funcionais em dispositivos há cerca de 3 anos. Desde então, o grupo vem estabelecendo de forma continuada a implementação das rotas de síntese e integração para aplicações na área de componentes eletrônicos.

O trabalho foi realizado inteiramente no LNNano/CNPEM, e conta com uma lista de coautores que contribuíram ativamente para tornar possível a realização deste trabalho: Tatiana P. Vello (crescimento dos SURMOFs), Davi H. S. de Camargo (fabricação de dispositivos e ilustrações), Ricardo M. L. da Silva (fabricação de dispositivos), Dr. Antonio C. M. Padilha (simulações DFT) e Prof. Dr. Adalberto Fazzio (simulações DFT).

O trabalho com o transistor também segue o padrão do memoristor – combinação de materiais funcionais e nanomembranas. Há cerca de 15 anos comecei a me interessar pelas potencialidades do uso de camadas nanoestruturadas como blocos fundamentais em uma eletrônica vertical. Ao tomar conhecimento dos trabalhos do Prof. Ivo Hümmelgen, da UFPR (falecido em 2018), na área de transistores verticais, uma série de vantagens e desafios me chamaram a atenção. A ideia do trabalho surgiu ao antecipar que a melhoria no desempenho do dispositivo poderia ser alcançada com o uso de um eletrodo de dreno baseado em nanomembrana enrolada e um eletrodo intermediário (fonte) padronizado usando fotolitografia. Em maio de 2018, o Dr. Ali Nawaz (ex-aluno do Prof. Ivo!), natural do Paquistão, iniciou a execução do projeto no LNNano/CNPEM. Sendo um projeto de execução complexa, as infraestruturas avançadas para processamento e caracterização de dispositivos do LNNano/CNPEM foram fundamentais. E da mesma forma que o memoristor, a pesquisa dependeu de um conjunto de expertises variadas. Durante o projeto, o Dr. Leandro Merces prestou assistência crítica na investigação dos aspectos teóricos dos dispositivos, enquanto os colaboradores Davi Camargo (especialista em microfabricação) e Denise de Andrade (estagiária de graduação pela Universidade Estadual de Ponta Grossa), forneceram ao trabalho todo o suporte técnico necessário.

Autores principais dos trabalhos. A partir da esquerda: Carlos Cesar Bof Bufon, Luíz Gustavo Simão Albano e Ali Nawaz.
Autores principais dos trabalhos. A partir da esquerda: Carlos Cesar Bof Bufon, Luíz Gustavo Simão Albano e Ali Nawaz.

Gente da comunidade: entrevista com Rodrigo Fernando Bianchi.


Rodrigo Fernando Bianchi.

No mês em que o programa University Chapters (UCs) da SBPMat completa 2 anos de existência, entrevistamos seu coordenador, o professor da Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP) Rodrigo Fernando Bianchi, diretor científico da SBPMat.

Curioso desde criança por compreender os fenômenos da natureza, Rodrigo Bianchi escolheu a Física como área de sua graduação, a qual cursou entre 1992 e 1995 na sua cidade nata, no Instituto de Física de São Carlos da Universidade de São Paulo (IFSC-USP). As oportunidades de pesquisa que foram surgindo o encaminharam para realizar mestrado e doutorado na área de Materiais, também no IFSC-USP, com orientação do professor Roberto Mendonça Faria. Defendeu o mestrado em 1997. No ano 2000, no meio do doutorado, passou seis meses nos Estados Unidos, na Universidade de Carolina do Norte em Chapel Hill, fazendo estágio de pesquisa (conhecido como “sanduíche de doutorado”). Em 2002, obteve o diploma de doutor pelo IFSC-USP.

Desde a época dos estudos de graduação, Bianchi complementava suas atividades acadêmicas com monitorias na USP, até que se tornou docente da instituição, do departamento de Engenharia de Sistemas Eletrônicos, em 2004. Em 2006, tornou-se professor do Departamento de Física da UFOP. No mesmo ano, fundou o Laboratório de Polímeros e Propriedades Eletrônicas de Materiais (LAPPEM). De 2011 a 2013, foi pesquisador visitante do departamento de Engenharia Elétrica e Ciências da Computação da Universidade da California em Berkeley, EUA. Entre 2013 e 2014, desempenhou-se como coordenador do Núcleo de Inovação Tecnológica e Empreendedorismo da UFOP.

Desde a criação do LAPPEM, trabalhos de pesquisa e desenvolvimento realizados pelo grupo de pesquisa e colaboradores do laboratório vêm gerando artigos científicos, patentes e empreendimentos, e recebendo distinções em nível nacional. Por exemplo, em 2008, o grupo recebeu o 3º Prêmio Werner von Siemens de Inovação Tecnológica na modalidade “Saúde” e o Prêmio de Incentivo em Ciência e Tecnologia para o SUS, do Ministério da Saúde, pelo desenvolvimento dos neostickers. Criados para serem usados na fototerapia com luz azul com a qual se trata a icterícia neonatal, os neostickers são sensores baseados em material orgânico luminescente que indicam o ponto ótimo de acumulação de radiação azul para o tratamento.

Outro entre vários reconhecimentos ocorreu no início deste ano, quando um empreendimento de membros do LAPPEM criado para levar ao mercado desenvolvimentos do laboratório foi classificado no quarto lugar entre 1.500 startups do Brasil no ranking “100 Open Startups”. Neste caso, o produto destacado foi um adesivo, também baseado em material orgânico luminescente, que permite monitorar o nível de radiação ultravioleta (UV) solar que a pele humana absorve.

Atualmente, e desde 2014, Rodrigo Bianchi é diretor científico da SBPMat. Quando assumiu a diretoria, recebeu a atribuição de criar e liderar o programa University Chapters (UCs) da sociedade, que conta hoje com oito grupos participantes, sediados em universidades de cinco estados brasileiros. Bianchi também é pró-reitor de Planejamento e Desenvolvimento da UFOP e docente permanente dos programas de pós-graduação em Engenharia de Materiais e em Ciências: Física de Materiais.

Bolsista de produtividade do CNPq, nível 2, Bianchi é autor de 7 patentes depositadas e mais de 40 artigos publicados em periódicos indexados internacionaisO professor já orientou 19 dissertações de mestrado e 6 teses de doutorado.

Segue uma entrevista com o pesquisador.

Boletim da SBPMat: – Conte-nos o que levou a se tornar um cientista e a trabalhar na área de Materiais.

Rodrigo Bianchi: – Sempre fui uma criança curiosa na compreensão dos fenômenos da natureza. Essa “curiosidade” tem me acompanhado em toda minha formação como cientista, desde os ciclos básicos e secundários, passando pela graduação em Física pelo Instituto de Física de São Carlos, USP, e pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, também pela USP, até as linhas de pesquisa que coordeno na UFOP, em dispositivos eletrônicos poliméricos aplicados à área de saúde. As oportunidades de pesquisa em polímeros que tive desde a graduação me levaram a atuar mais próximo da área aplicada. Consequentemente, da Física migrei para Ciência e Engenharia de Materiais, e hoje me considero um “físico – engenheiro de materiais” com linhas de pesquisa voltadas tanto ao estudo fundamental dos fenômenos de transporte de cargas em dispositivos eletrônicos orgânicos, como também à idealização de sensores aplicados a neonatologia, à área de alimentos e ao monitoramento e controle de radiação.

Boletim da SBPMat: –  Quais são, na sua própria avaliação, as suas principais contribuições à área de Materiais? Não deixe de comentar os casos em que você participou da transformação de conhecimento científico em produtos.

Rodrigo Bianchi: – Sem dúvida, na minha avaliação, a principal contribuição foi utilizar fenômenos que inviabilizavam o mercado dos dispositivos eletrônicos orgânicos, tais como os processos de fotodegradação, que levavam à baixa durabilidade e fraco desempenho de diodos emissores de luz orgânicos (OLEDS), para desenvolver sensores inovadores. Algo como conhecer os princípios de funcionamento e de limitação de dispositivos que ainda estavam em fase de maturação para criar novos sensores com aplicações distintas. Um exemplo dessa estratégia foi o uso da alteração de cor dos OLEDs, gerada pela exposição de oxigênio e luz, que inviabilizava muitas das aplicações comerciais desses sistemas, para desenvolver sensores colorimétricos de radiação na forma de nanofibras, filmes e géis. Ou seja, desenvolver sensores em escala 1, 2 e 3D para uso em diferentes áreas da saúde: do controle da fototerapia para icterícia neonatal ao monitoramento de radiação UV para banhistas e trabalhadores civis e rurais, até o monitoramento dos processos de cobaltoterapia, radioterapia e radiação de alimentos. Assim, estimulados por essas pesquisas, parcerias e orientações, atualmente há, além do nosso grupo na UFOP, outros grupos de pesquisa trabalhando na área, no Brasil e no exterior. Além disso, hoje nosso grupo é composto por físicos, químicos, engenheiros de alimentos, farmacêuticos e diversos estudantes e profissionais focados no desenvolvimento de pesquisas multidisciplinares na área de eletrônica orgânica. O grupo já gerou dezenas de artigos, patentes e orientações, cujo foco sempre foi a compreensão de fenômenos fundamentais para o desenvolvimento de dispositivos orgânicos inovadores. Por essa característica, membros da nossa equipe já foram contemplados com prêmios de inovação importantes, como, por exemplo, os do Ministério da Saúde, da Empresa Siemens e do Governo do Estado de Minas Gerais.

Do ponto de vista tecnológico, a startup As31 criada pelos estudantes para comercializar esses produtos foi classificada recentemente em quarto lugar no ranking das 100 Open Startups brasileiras, e tem se reunido periodicamente com grandes empresas para estabelecer parcerias B2B (business-to-business) para lançar produtos no mercado. Essa foi a segunda startup criada por membros do nosso grupo de pesquisa. Como lição tiramos que as dificuldades encontradas para geração de produtos tecnológicos e inovadores são imensas. Logo, ter uma equipe bem formada e competente do ponto de vista científico e tecnológico é o primeiro passo para se lançar uma startup. Não obstante, ter a coragem de mudar e alterar o rumo da empresa é fundamental. Por exemplo, a As31 tem hoje duas etiquetas inteligentes como carro chefe de produtos: uma para indicar ao consumidor possíveis processos de contaminação de carne in natura, causada por variações de temperatura em prateleira, e outra, por sua vez, para indicar quando os banhistas, sobretudo crianças, devem reaplicar o filtro solar. Ou seja, duas aplicações que surgiram da observação dos problemas dos OLEDs há mais de dez anos e que hoje são atualíssimas.

Boletim da SBPMat: – O programa University Chapters (UCs) da SBPMat, que você coordena desde o início, comemora dois anos de existência neste mês. Compartilhe conosco sua avaliação pessoal dos resultados conseguidos até o momento e conte-nos quais são seus planos para o programa daqui para frente.

Rodrigo Bianchi: – Sobre o programa UC da SBPMat, digo que foi um enorme prazer participar dessa criação e empreitada. Estabelecer uma rotina de trabalho e de envolvimento de estudantes que serão o futuro da área de Materiais no país não é um desafio simples e fácil. Ao contrário, hoje temos grupos de Materiais espalhados e concentrados em todas as regiões do país, de norte a sul, de leste a oeste. Logo, unir esses estudantes numa causa única e, consequentemente, propiciar a eles seu valor na sociedade é de grande importância. Como fazer isso? Nossa estratégia foi estimular os estudantes a formarem seus grupos, e para isso foram inúmeras palestras e divulgações dos UCs por todo o país. Uma vez criada o programa UC, o mais importante foi estimular os estudantes a organizarem um simpósio no encontro anual da SBPMat, no qual os estudantes passassem a ter o papel de protagonistas na sociedade, envolvendo-se tanto na escolha da programação, como também na organização do evento. Uma inovação, pois desconheço outra entidade de Materiais que tenha propiciado tal oportunidade até este momento. Isso aconteceu no Rio de Janeiro em 2015 e foi evidente o sucesso da ação e do envolvimento dos estudantes. Foram palestras científicas de altíssimo nível envolvendo não apenas temas de Materiais e de ciência, mas também ética e escrita científica, por exemplo. Ou seja, temas de interesse direto dos estudantes que serão o futuro da área de Materiais do país. Para o próximo encontro, em Campinas, os estudantes já se organizaram para coordenar novamente este simpósio. Como futuro? A resposta é estimular a formação de novos grupos, a interação entre os estudantes e consolidar a participação de todos na SBPMat.

Boletim da SBPMat: – Sempre convidamos os entrevistados desta seção do boletim a deixarem uma mensagem para os leitores que estão iniciando suas carreiras científicas. Gostaria de falar algo em particular para esses futuros cientistas/ cientistas juniores?

Rodrigo Bianchi: – Como mensagem final aos leitores, sobretudo aos mais jovens: “a área de Materiais é riquíssima e nos dá a oportunidade de interagir com profissionais e temas das mais diversas áreas do conhecimento. Portanto, usufrua dessa importante característica. Junte-se a pessoas competentes e motivadoras, e tenham a coragem de inovar e trazer suas ideias ao mercado. O Brasil precisa disso e você pode fazer a diferença!”

Gente da nossa comunidade: entrevista com o pesquisador Roberto Mendonça Faria.


O entrevistado desta edição do Boletim da Sociedade Brasileira de Pesquisa em Materiais (SBPMat) é o professor Roberto Mendonça Faria, que acaba de entregar a presidência da SBPMat depois de 4 anos de mandato (mas promete permanecer ativo na sociedade).

Roberto Mendonça Faria nasceu em Adamantina, uma pequena cidade localizada no oeste do estado de São Paulo, em maio de 1952. No início dos estudos secundários, já orientado para as Exatas e estimulado por um bom professor de Física, ele começou a olhar a ciência como possível profissão. Em 1976, Faria concluía o bacharelado em Física na Universidade de São Paulo (USP).

No mesmo ano, ainda apaixonado por essa área na qual a humanidade estava dando grandes passos no caminho do conhecimento, Faria iniciou sua carreira acadêmica. Começou a lecionar em cursos de graduação da USP e entrou no curso de mestrado em Física dessa universidade. Ali, orientado pelo professor Bernhard Gross, pioneiro da pesquisa em Materiais no Brasil, aprendeu os pilares da atividade científica e desenvolveu um fascínio por desvendar mistérios dos materiais (no caso a condutividade induzida por radiação no polímero conhecido como Teflon). Logo após a obtenção do diploma de mestre, em 1980, começou o curso de doutorado em Física da USP, mais uma vez contando com o professor Gross como orientador. Em 1984, defendeu sua tese sobre absorção dielétrica e condutividade induzida por radiação no polímero PVDF.

Em 1985 começou a dar aulas em cursos de pós-graduação da USP. Entre 1987 e 1989, permaneceu na França em estágio de pós-doutorado na Université Montpellier 2. Em 1990, obteve o título de livre-docente pela USP, em concurso público, após defender uma tese sobre transições de fase em copolímeros ferroelétricos. Em 1999, tornou-se professor titular do Instituto de Física de São Carlos (IFSC) da USP, onde ocupou diversos cargos de gestão ao longo dos anos, como a chefia do departamento de Física e Ciência dos Materiais (1994-1996), a coordenação do programa de pós-graduação em Física (1997-1998) e a direção geral do IFSC (2002 – 2006).

Roberto Faria também foi coordenador de dois projetos de grande porte em nível nacional. O primeiro foi o Instituto Multidisciplinar de Materiais Poliméricos do Milênio, um dos 17 projetos selecionados dentro do Programa Institutos do Milênio do Ministério da Ciência e Tecnologia (MCT). Esse instituto reuniu cerca de 140 pesquisadores de 17 instituições das cinco regiões do país e vigorou entre 2002 e 2008. O segundo projeto deu continuidade a um dos focos de pesquisa do primeiro, o estudo dos polímeros eletrônicos e suas aplicações. Iniciado em 2009, o Instituto Nacional de Eletrônica Orgânica foi aprovado e estabelecido no contexto do programa Institutos Nacionais de Ciência e Tecnologia (INCTs) do MCT.

Indo além das fronteiras da sua área de atuação científica, Faria foi coordenador, entre 2010 e 2014, do polo de São Carlos do Instituto de Estudos Avançados (IEA) da USP, órgão destinado à pesquisa e discussão abrangente e interdisciplinar de questões fundamentais da ciência e da cultura. Além disso, no contexto de seu interesse em contribuir com o desenvolvimento econômico do país por meio da pesquisa, coordenou a realização do livro “Ciência, Tecnologia e Inovação para um Brasil competitivo”, publicado em 2012.

Nos últimos anos, Faria tem tido ativa participação em entidades científicas internacionais da área de Materiais. Em 2014, foi um dos coordenadores gerais do evento “Spring Meeting of the European Material Research Society – 2014“, realizado na cidade francesa de Lille. Em 2015, foi eleito segundo vice-presidente da International Union of Materials Research Societies(IUMRS).

Faria é membro da Academia de Ciência do Estado de São Paulo e da Academia Brasileira de Ciências, e pertence ao conselho editorial da revista “Materials Science – Poland”. Em 40 anos de pesquisa científica em materiais poliméricos, particularmente aqueles com atividade eletrônica e suas aplicações em dispositivos, o professor Faria produziu cerca de 180 artigos publicados em periódicos indexados, contando com cerca de 2.000 citações, e orientou 47 dissertações de mestrado e teses de doutorado.

Segue uma entrevista com o pesquisador.

Boletim da SBPMat: – Conte-nos o que o levou a se tornar um cientista e a trabalhar na área de Materiais.

Roberto Mendonça Faria: – Antes do de cursar o Científico, atual Ensino Médio, imaginava seguir a área das Exatas (como na época eram chamadas as Engenharias, a Física, a Química, a Matemática, etc.), porém não tinha nenhuma pretensão de fazer uma carreira científica, muito menos de ser um cientista. Contudo, já no primeiro ano do Científico comecei a mudar de ideia, estimulado por um excelente professor de Física, Roberto Stark. Formei-me em Física e logo tive a sorte de ter sido guiado por dois grandes mestres: o professor Bernhard Gross e o professor Guilherme Fontes Leal Ferreira. Como todo recém-formado em física da minha época, eu era apaixonado pelos extraordinários avanços experimentais e teóricos da física do século XX. Porém, meu primeiro trabalho de investigação foi sobre um tema aparentemente modesto: a interação da radiação ionizante com filmes finos de polímeros isolantes. Sob a orientação do professor Gross aprendi definitivamente como abordar um problema científico e também a manejar o rigor metodológico necessário para desvendar os efeitos e fenômenos que surgiam dos experimentos realizados. Esses primeiros anos de pesquisa foram de crucial importância para minha carreira. Nunca mais perdi o fascínio em desvendar as propriedades e os enigmas da matéria condensada, e fico feliz porque a Ciência e a Engenharia dos Materiais é de muita importância para o desenvolvimento do Brasil.

Boletim da SBPMat: – Quais são, na sua própria avaliação, as suas principais contribuições à área de Materiais?

Roberto Mendonça Faria: – Há diferentes maneiras de se medir as contribuições ao avanço do conhecimento científico e tecnológico. A visão mais objetiva e mais seguida internacionalmente é a bibliométrica conduzida pelo Journal of Citation Reports (JCR) da Thomson Reuters. Essa métrica tem muitos méritos, mas é exageradamente numerológica. Outro fato que pesa nas avaliações científicas vem do pragmatismo do mundo atual. Hoje exige-se que os trabalhos científicos estejam voltados a aplicações específicas. Nesse contexto, as pesquisas que envolvem estudos mais fundamentais tendem a perder a visibilidade que merecem. Ou seja, trabalhos científicos de grande valor muitas vezes são pouco citados. Uma análise da minha produção a partir da JCR pode levar à conclusão de que minhas contribuições mais relevantes estão ligadas a aplicações, mas eu particularmente acho que as minhas maiores contribuições estão mais relacionadas a trabalhos fundamentais nas áreas de transição de fase de polímeros ferroelétricos e de mecanismos de transporte elétricos em polímeros eletrônicos.

Uma das áreas interessantes que tenho trabalhado nos últimos anos é a de células solares orgânicas. Junto com meu grupo de pesquisa, creio que demos uma contribuição significativa à compreensão de fenômenos envolvendo o transporte de portadores elétricos no interior da célula. Publicamos dois trabalhos de 2013 para cá nos quais desenvolvemos uma equação analítica que governa a curva de corrente elétrica em função da voltagem de uma célula solar quando sob iluminação. Essa equação analítica vale muito bem em casos especiais, e explicou muitos dos efeitos optoeletrônicos dos dispositivos que construímos e medimos em nossos laboratórios. Um dos trabalhos foi publicado na revista Applied Physics Letters, em 2013, e o outro na Solar Energy Materials and Solar Cells, em 2015.

Por outro lado, sempre me dediquei a montar laboratórios de pesquisa e a formar recursos humanos. Venho também contribuindo com vários programas de pós-graduação, direta e indiretamente, e tenho me dedicado há mais de vinte anos ao fortalecimento da área de Eletrônica Orgânica no país, sobretudo na formação de uma rede de pesquisa nessa área: o Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Eletrônica Orgânica. Procuro sempre que possível incentivar projetos de parcerias com a iniciativa privada e com institutos de pesquisa que visam projetos aplicados. Na área de políticas públicas creio que minha participação maior foi a de coordenar o documento da CAPES com a SBPC, denominado “Ciência, Tecnologia e Inovação para um Brasil Competitivo” que contribuiu à criação da Empresa Brasileira de Pesquisa e Inovação Industrial (EMBRAPII).

Boletim da SBPMat: – Você acaba de concluir seu mandato como presidente da SBPMat, função que exerceu durante 4 anos. Compartilhe com nossos leitores uma análise dos resultados conseguidos pelas diretorias que você presidiu.

Roberto Mendonça Faria: – A SBPMat é uma sociedade relativamente nova, mas tem uma missão importante a realizar em prol do desenvolvimento do país. O Brasil dispõe de uma riqueza extraordinária que a ele é oferecida pela natureza. Porém, o país pouco se aproveita dessa riqueza porque coloca pouco conhecimento sobre seus recursos naturais. Houve uma revolução na agricultura depois que o país resolveu colocar conhecimento sobre essa dádiva que a natureza lhe ofereceu. Hoje o agronegócio é um dos pilares, talvez o mais forte, da nossa economia. Temos que fazer o mesmo com as matérias-primas que abundam em nosso território. A publicação “Science Impact – A special report on materials science in Brazil”, em parceria com o Institute of Physics (IOP) , foi um dos projetos que deu certo e que me gratificou muito. Esse tipo de iniciativa ajuda a criar consciência de que o Brasil tem vocação natural para ser líder em vários segmentos relacionados a Materiais, e gerar muito mais riqueza do que gera atualmente.

Outra valiosa contribuição que as duas gestões anteriores da SBPMat deram à Ciência e Engenharia de Materiais no Brasil foi a consolidação e internacionalização definitiva do encontro anual, que sempre é realizado no final de setembro.

Não posso deixar de destacar que a criação do Boletim Eletrônico bilíngue foi uma realização que deu certo, principalmente pela competência com que vem sendo produzido.

Boletim da SBPMat: – Você acaba de assumir, por dois anos, a segunda vice-presidência da IUMRS. Comente seus planos, expectativas…

Roberto Mendonça Faria: – Estou iniciando essa atividade. Meus planos são, em primeiro lugar, inserir cada vez mais a Ciência dos Materiais brasileira no cenário internacional. Ao mesmo tempo, pretendo usar o apoio da IUMRS para estimular a pesquisa de materiais em outros países da América Latina. O Brasil e a América Latina têm muitos problemas que são oriundos de suas economias ainda deficientes. Tenho convicção de que pesquisas em áreas de materiais são instrumentos valiosos para melhorar as condições de vida dessas populações. Hoje, como membro do Conselho da SBPMat, quero, com o auxílio da IUMRS, levar essa discussão não só no Brasil, mas em vários países da América Latina.

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

Roberto Mendonça Faria: Deixei para registrar aqui que uma das realizações (ainda em andamento) que traz orgulho à nossa gestão foi a criação do programa University Chapters . Vou pedir ao Conselho que me permita trabalhar em conjunto com o professor Rodrigo F. Bianchi dentro desse programa. Não tenho dúvidas de que quanto mais pesquisadores formarmos, mais o Brasil ganhará com isso.

Acredito que o trabalho junto aos jovens que estão iniciando a atividade científica é um dos mais valiosos para um pesquisador sênior. Temos o dever de mostrar aos jovens o quanto é importante para o país o trabalho de “fabricar conhecimento”, sobretudo nas áreas científicas e tecnológicas. Não há ainda um só exemplo de país que tenha erradicado a pobreza sem que tenha desenvolvido uma educação forte e uma ciência e tecnologia competitiva. Portanto, fica aos jovens a mensagem de acreditarem no seu trabalho e de procurar sempre realizá-lo da forma mais competente possível.

Boletim da SBPMat – edição 41.


 

Saudações %primeiro_nome%!

Edição nº 41 – 29 de janeiro de 2016 

Notícias da SBPMat: XV Encontro - Campinas (SP), 25-29/09/2016 

Simpósios: A organização do evento está recebendo, até o dia 03/02, propostas de simpósios em temas de Ciência e Tecnologia de Materiais. A submissão de propostas é aberta à comunidade científica. Saiba mais.

Local do evento: Veja, no site no evento, o vídeo sobre a cidade de Campinas e o folder sobre o centro de convenções Expo D. Pedro. 

Organizadores: Coordenam esta edição do evento as professoras da Unicamp Ana Flávia Nogueira (Instituto de Química) e Mônica Alonso Cotta (Instituto de Física “Gleb Wataghin”). Saiba quem são os membros da comissão local, aqui.

Artigo em destaque 

O desempenho de células solares orgânicas, dispositivos capazes de gerar eletricidade a partir da luz do sol, pode ser analisado de maneira mais precisa a partir de um estudo totalmente desenvolvido no Instituto de Física de São Carlos, da USP. O trabalho incluiu uma série de experimentos e a elaboração de um modelo analítico, e gerou um artigo publicado no periódico Solar Energy Materials and Solar CellsVeja nossa matéria de divulgação.

Gente da nossa comunidade 
Entrevistamos Osvaldo Novais de Oliveira Junior, professor da USP no Instituto de Física de São Carlos, que assume hoje a presidência da SBPMat. Conversamos com ele sobre sua história, carreira e planos para a SBPMat. Osvaldo Novais não pertence ao grupo de pessoas que descobre cedo uma vocação profissional, mas isso não o impediu de desenvolver uma carreira científica com ótimos resultados, como um índice H de 53. Apaixonado pelo conhecimento, ele fez contribuições importantes na área de Materiais, em particular no estudo e aplicação de filmes de Langmuir e no desenvolvimento de línguas eletrônicas, além de participar da criação do primeiro software para revisão gramatical do português e de estudar e divulgar como escrever bons papers em inglês. Em uma mensagem aos mais jovens, o cientista frisou a importância do domínio das linguagens (português, inglês, matemática) como base para uma aprendizagem contínua. Veja nossa entrevista.
Edgar D. Zanotto e Victor C. Pandolfelli, ambos professores titulares do Departamento de Engenharia de Materiais da UFSCar, receberam homenagem especial do Magnífico Reitor, professor Targino de Araújo Filho, na cerimônia de encerramento das festividades dos 45 anos da UFSCar. Saiba mais.
Dicas de leitura
  • Foi fabricado pela primeira vez o borofeno: material bidimensional metálico, condutor, feito de átomos de boro (divulgação de artigo da Science). Aqui.
  • Estranho, mas real: estruturas que se expandem volumetricamente tanto ao ser esticadas quando ao ser comprimidas (divulgação de artigo da Nature Materials, seçao “News and views”, coassinado por pesquisador da Unicamp). Aqui.
  • Materiais para saúde: respondendo ao estímulo de luz UV, cápsulas de hidrogel podem liberar RNA sob medida (divulgação de artigo da Advanced Healthcare Materials). Aqui.
Oportunidades
  • Concurso para professor do Departamento de Química Orgânica do Instituto de Química da Unicamp (SP). Aqui.
  • Seleção de professor no Departamento de Física da PUC-Rio (RJ). Aqui.
  • Concurso para professor em várias áreas de Engenharia na Universidade Federal de Lavras (MG). Aqui.
  • Concurso para professor do IQ – Unicamp (área de Ensino de Química): inscrições prorrogadas. Aqui.
  • Concursos para docentes em Engenharia de Materiais na UFABC (SP). Aqui.
  • Postdoctoral fellowship in confocal microscopy and cell membrane modelsAqui.
  • Processo de seleção para mestrado e doutorado em Química do PGQu – IQ – UFRJ. Aqui.
  • Processo de seleção para o doutorado em Ciências Exatas (Materiais) da UFG-Catalão. Aqui.
Próximos eventos da área
  • 5th International Conference on Surface Metrology. Póznan (Polônia). 4 a 7 de abril de 2016.  Site.
  • 9th Brazilian-German Workshop on Applied Surface Science. Maresias, SP (Brasil). 10 a 15 de abril de 2016. Site.
  • 43rd International Conference on Metallurgical Coatings and Thin Films (ICMCTF). San Diego (EUA). 25 a 29 de abril de 2016. Site.
  • 40th WOCSDICE ‐ Workshop on Compound Semiconductor Devices and Integrated Circuits held in Europe & 13th EXMATEC ‐ Expert Evaluation and Control of Compound Semiconductor Materials and Technologies. Aveiro (Portugal). 6 a 10 de junho de 2016. Site.
  • Photonic Colloidal Nanostructures: Synthesis, Properties, and Applications (PCNSPA Conference 2016). São Petersburgo (Rússia). 27 de junho a 1 de julho de 2016.  Site.
  • XXV International Conference on Raman Spectroscopy (ICORS2016). Fortaleza, CE (Brasil). 14 a 19 de agosto de 2016.  Site.
  • XV Encontro da SBPMat. Campinas, SP (Brasil). 25 a 29 de setembro de 2016. Site.
  • Aerospace Technology 2016. Estocolomo, Suécia. 11 a 12 de outubro de 2016. Site.
      
Você pode divulgar novidades, oportunidades, eventos ou dicas de leitura da área de Materiais, e sugerir papers, pessoas e temas para as seções do boletim. Escreva para comunicacao@sbpmat.org.br.
Descadastre-se caso não queira receber mais e-mails.

 

Entrevistas com palestrantes de plenárias do XIV Encontro: George Malliaras.


Avanços na compreensão do funcionamento do cérebro e no diagnóstico e tratamento de doenças neurológicas como a epilepsia e o Parkinson podem surgir com a ajuda da Ciência e Engenharia de Materiais. Mais precisamente, da Eletrônica Orgânica. De fato, materiais orgânicos com propriedades eletrônicas são ótimas interfaces entre os sinais que o cérebro emite e o exterior, seja para analisar a atividade cerebral ou para interferir nela.

O assunto será abordado em uma palestra plenária do XIV Encontro da SBPMat, a cargo do professor George Malliaras, diretor do departamento de Bioeletrônica da  Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint-Étienne (França), onde físicos, engenheiros de materiais, engenheiros eletrônicos, biólogos e neurocientistas trabalham em conjunto.

Malliaras gradou-se em Física em 1991 pela Universidade Aristóteles (Grécia). Realizou seu doutorado nos Países Baixos, na Universidade de Groningen, em Matemática e Ciências Físicas. Sua tese sobre fotorrefratividade de polímeros lhe valeu uma distinção da universidade (cum laude). Depois do doutorado, defendido em 1995, mudou-se para os Estados Unidos. Fez dois anos de pós-doutorado no Centro de Pesquisa Almaden da IBM e, em seguida, virou professor do departamento de Ciência e Engenharia de Materiais da Universidade Cornell, em Nova York. De 2006 a 2009 atuou como diretor de um laboratório nacional ligado à universidade, o Cornell NanoScale Science & Technology Facility. Em 2009, fundou a empresa Orthogonal´s, que atua no ramo da eletrônica orgânica. No mesmo ano, voltou à Europa como professor da Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint-Étienne, onde permanece até o presente.

Malliaras, cujo número H é de 64 segundo o Google Scholar, é autor de mais de 200 artigos científicos com mais de 13.000 citações. Seus trabalhos sobre Eletrônica Orgânica e Bioeletrônica têm sido premiados pela New York Academy of Sciences, U.S. National Science Foundation e pela empresa DuPont, entre outras entidades. Já proferiu mais de 230 palestras convidadas e organizou vários eventos, por exemplo, o 2015 MRS Fall Meeting, do qual foi coordenador.

É membro do conselho científico de centros de pesquisa na Alemanha, Irlanda e Suécia. É editor associado da Science Advances, uma revista científica open access com revisão por pares lançada neste ano pela editora da Science.

Na palestra plenária do XIV Encontro da SBPMat, o cientista falará sobre dispositivos baseados em materiais orgânicos com propriedades eletrônicas, mostrando exemplos já desenvolvidos e oportunidades de desenvolvimento.

Segue uma entrevista com o cientista.

Transistor de polímero condutor localizado no córtex de um rato.

Boletim da SBPMat: – Em sua opinião, quais são suas contribuições mais significativas na área de Eletrônica Orgânica / Bioeletrônica? Explique-as muito brevemente, por favor, e compartilhe referências dos artigos ou livros resultantes, ou comente se esses estudos produziram patentes, produtos, empresas derivadas etc.

George Malliaras: – Na área de eletrônica orgânica, seria o codesenvolvimento, juntamente com Chris Ober, na Universidade Cornell, da litografia ortogonal. Trata-se de um conjunto de processos que permite realizar padrões em microescala em filmes orgânicos usando fotolitografia, o padrão-ouro em microeletrônica. A litografia ortogonal se baseia no uso de materiais fotorresistentes fluorados que não danificam os filmes orgânicos. Ela permite a microfabricação de dispositivos, incluindo displays de alta resolução, usando equipamentos padrão, que já existem na indústria. Há uma empresa (Orthogonal, Inc., www.orthogonalinc.com) que vem comercializando os fotorresistentes, e está buscando comercializar essa tecnologia. Em bioeletrônica, o trabalho é recente demais, e eu teria que esperar para poder enxergar com retrospectiva. Uma tendência que emergia quando eu me juntei à área envolvia a transição do uso de revestimentos orgânicos para o uso de dispositivos orgânicos. Sem dúvida, esses últimos oferecem mais recursos para a interface com a biologia. Meu grupo tem contribuído com essa tendência ao demonstrar que transistores eletroquímicos orgânicos trazem uma série de benefícios como transdutores de fenômenos biológicos, como grande amplificação, o que permite produzir gravações da atividade cerebral de alta qualidade.

Referências:

  • J. Rivnay, R.M. Owens, and G.G. Malliaras, “The rise of organic bioelectronics”, Chem. Mater. 26, 679 (2014).
  • D. Khodagholy, T. Doublet, P. Quilichini, M. Gurfinkel, P. Leleux, A. Ghestem, E. Ismailova, T. Herve, S. Sanaur, C. Bernard, and G.G. Malliaras, “In vivo recordings of brain activity using organic transistors” Nature Comm. 4, 1575 (2013).
  • J. Rivnay, P. Leleux, M. Ferro, M. Sessolo, A. Williamson, D.A. Koutsouras, D. Khodagholy, M. Ramuz, X. Strakosas, R.M. Owens, C. Benar, J.-M. Badier, C. Bernard, and G.G. Malliaras, “High Performance Transistors for Bioelectronics Through Tuning of Channel Thickness”, Sci. Adv. 1, e1400251 (2015).
Microeletrodo ultraconformável para eletrocorticografia.

Boletim da SBPMat: – Quais são, em sua opinião, os principais desafios para cientistas e engenheiros na área de materiais, com relação a Eletrônica Orgânica interagindo com o cérebro?

George Malliaras: – Encontrar o colaborador certo, que os ajude a formular as perguntas certas. Acredito que embarcar em uma área interdisciplinar sozinho é uma receita para produzir trabalho de baixo impacto. A chave para um trabalho de grande impacto nessa área é formular perguntas que interessem tanto a neurocientistas quanto a nós, cientistas e engenheiros de materiais.  De nossa parte, precisamos ser capazes de elaborar quais são as vantagens oferecidas pelos orgânicos, para então descobrir como melhor empregá-los para resolver problemas específicos enfrentados pelos neurocientistas. Pela minha experiência, posso dizer que costuma ser uma combinação de vantagens (condutividade mista, biocompatibilidade, propriedades mecânicas “suaves”), em vez de uma única, o que favorece os orgânicos.

Boletim da SBPMat: – Se quiser, deixe uma mensagem ou convite para sua palestra plenária aos leitores que participarão do XIV Encontro da SBPMat.

George Malliaras: – Eu costumo citar uma frase de Tadahiro Sekimoto, ex-presidente da Nippon Electric Corporation: “Aqueles que dominam os materiais, dominam a tecnologia”. Isso ressalta a importância da pesquisa em materiais em nosso mundo, e demonstra os perigos de mudarmos para uma economia de “serviços”.

Mais

Prêmio Bernhard Gross ao melhor trabalho oral para Juliana Eccher, por pesquisa pioneira no Brasil sobre o uso de cristais líquidos como semicondutores orgânicos.


Trabalho premiado: Electrical response of a columnar liquid crystal applied in a diode structure. Juliana Eccher1, Gregorio Couto Faria2, Harald Bock3, Heinz Von Seggern4, Wojciech Zajaczkowski5, Wojciech Pisula5, Ivan H. Bechtold1; 1Universidade Federal de Santa Catarina, 2Universidade de São Paulo, 3Centre de Recherche Paul Pascal, Cnrs and Univ.Bordeaux, 4Technische Universität Darmstadt, 5Max-Planck-Institut For Polymer Research, Mainz.

Juliana Eccher recebeu o certificado de melhor trabalho oral do XIII Encontro da SBPMat, entregue pelo chairman do encontro de 2015.

O Prêmio Bernhard Gross ao melhor trabalho apresentado em sessão oral no XIII Encontro da SBPMat foi outorgado a uma pesquisa pioneira no Brasil no seu tema. “A meu ver, a principal relevância na premiação deste trabalho deve-se à divulgação da pesquisa envolvendo cristais líquidos como semicondutores orgânicos para aplicações no campo da eletrônica orgânica, principalmente no que se refere ao Brasil, visto que não existem muitos grupos voltados para esta pesquisa no país”, diz a doutora recém-diplomada Juliana Eccher, que apresentou o trabalho no Simpósio D de materiais e dispositivos de eletrônica orgânica e foi a destinatária do prêmio.

Graduada pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), Juliana obteve os melhores índices de aproveitamento da sua turma na licenciatura e no bacharelado em Física. Decidiu seguir carreira acadêmica na área de Física experimental e foi fazer o mestrado e o doutorado na UFSC, ambos relacionados ao estudo de cristais líquidos, no campo dos materiais. “A pesquisa em materiais é fascinante, pois oferece um amplo leque de estudo em diversas áreas do conhecimento”, diz Juliana, que participou do encontro da SBPMat em três oportunidades. “O que mais me atrai é a possibilidade de novas descobertas e a diversidade de aplicações”, completa.

Os cristais líquidos, materiais usados nas amplamente comercializadas telas LCD, têm sido reconhecidos recentemente como uma classe promissora de semicondutores orgânicos auto-organizados com elevada mobilidade de carga. Alguns deles são chamados de colunares porque suas moléculas, de formato semelhante ao de um disco, empilham-se umas sobre as outras formando colunas estáveis. Quando as colunas estão alinhadas perpendicularmente ao substrato, tem-se o alinhamento homeotrópico – configuração ideal para a aplicação em OLEDs (diodos orgânicos emissores de luz) e OPVs (dispositivos fotovoltaicos orgânicos).

O trabalho vencedor do Prêmio Bernhard Gross, desenvolvido durante o doutorado em Física de Juliana Eccher, com a orientação do professor Ivan Bechtold, relacionou as mudanças nas propriedades elétricas com a organização molecular do filme fino de um cristal líquido baseado no centro aromático perileno-diimida, o qual foi investigado dentro de uma estrutura de diodo. O trabalho foi financiado pelo CNPq, em particular por meio do INCT/INEO, e pela CAPES.

Na pesquisa, a equipe pôde obter o alinhamento homeotrópico em filmes depositados por meio da técnica de spin-coating ao submetê-los a tratamento térmico (annealing), resultando num aumento de cinco ordens de grandeza na mobilidade de carga e também num significativo incremento na intensidade de eletroluminescência do dispositivo.

Doutorado com colaborações internacionais

O trabalho foi viabilizado graças a uma série de colaborações internacionais. A síntese do composto orgânico estudado foi realizada pelo doutor Harald Bock do Centre de Recherche Paul-Pascal, CNRS, na França, colaborador desde 2010 do Laboratório de Optoeletrônica Orgânica e Sistemas Anisotrópicos (LOOSA) do Departamento de Física da UFSC, que é coordenado pelo professor Bechtold. Inicialmente no Brasil, por meio de uma colaboração com o professor Gregório Faria do Instituto de Física de São Carlos da USP, a equipe começou a investigar a potencialidade do material orgânico como camada emissora em uma estrutura de diodo.  Além disso, em 2013, Juliana fez um estágio “sanduíche” no grupo do professor Heinz von Seggern na Technische Universität Darmstadt, na Alemanha, onde conseguiu fabricar os dispositivos e fazer sua caracterização elétrica. Ainda durante o estágio de pesquisa de Juliana, foi estabelecida uma colaboração com o doutor Wojciech Pisula, do Max-Planck-Institut for Polymer Research, cujo grupo realizou análises de raios x com incidência rasante (GIWAXS), as quais foram fundamentais para investigar a orientação das colunas com relação à superfície. Ainda devido à colaboração com o professor Gregório, foi desenvolvido o modelo teórico utilizado na análise das medidas elétricas de densidade de corrente em função da voltagem aplicada.

“O principal resultado alcançado na minha tese de doutorado foi mostrar que, dependendo da aplicação desejada, foi possível modificar e controlar a orientação dos domínios líquido-cristalinos em relação aos eletrodos, o que melhorou significativamente as propriedades elétricas dos dispositivos”, resume Juliana.

Para saber mais sobre este trabalho

– Tese de doutorado de Juliana Eccher: http://ppgfsc.posgrad.ufsc.br/files/2010/07/Tese-BU_Juliana-Eccher.pdf

– Artigo científico publicado: J. Eccher, G. C. Faria, H. Bock, H. von Seggern, I. H. Bechtold. ACS Appl. Mater. Interfaces, 5, 11935-11943 (2013).

– Arquivo da apresentação de Juliana Eccher no Simpósio D do XIII Encontro da SBPMat:

 

Boletim SBPMat – edição 25 – setembro 2014 – especial XIII Encontro da SBPMat.


Edição nº 25 – Setembro de 2014

Especial XIII Encontro da SBPMat – João Pessoa, 28 de setembro a 2 de outubro

Saudações, .

Últimos preparativos para o encontro de João Pessoa!

– Veja a mensagem dos coordenadores do evento, que neste ano conta com 2.141 trabalhos aceitos e cerca de 2.000 inscrições de 28 países até o momento. Na mensagem, os professores Ieda Garcia e Severino de Lima apontam os destaques da programação do encontro deste ano! Aqui.

– Depois do almoço a antes das plenárias da tarde, você poderá assistir em João Pessoa às palestras técnicas de patrocinadores do encontro: a Shimadzu falará sobre MEV com feixe de íons e detector TOF SIMS, e a FEI abordará DualBeam TEM. Saiba mais.
João Pessoa, a “porta do sol”. Saiba mais sobre a cidade, uma das mais antigas do Brasil, e suas atrações naturais e culturais. E prepare-se para mergulhar em águas verdes a 28° C! Leia sobre João Pessoa.
– O que levar na mala? Acompanhe a previsão do tempo, cujas temperaturas devem ficar entre os 22° C e os 30° C. Mas atenção, a organização adverte que, no Centro de Convenções, o ar condicionado deixará o ambiente friozinho… Link para clima em João Pessoa.
Inscrições para participar do evento: aqui.
– Panorama geral da programação: aqui.
– Busca de horários e locais das apresentações dos simpósios: aqui.

–  Algumas opções de hospedagem, locação de carros, transporte desde aeroportos da região, transporte hotéis-centro de convenções e passeios: veja na página inicial do site do evento. Aqui.

– E a festa? Neste ano, será realizada na noite da quarta-feira no Espaço da Caixa Econômica Federal no Cabo Branco. Os ingressos poderão ser comprados na secretaria a partir da segunda-feira às 13h00.

Entrevistas com plenaristas (em português)

Entrevistamos Robert Chang, professor do primeiro departamento de Ciência de Materiais do mundo, na Northwestern University. Além de possuir uma notória carreira como pesquisador (seu índice H é de 56), “Bob” tem se dedicado, nos últimos 20 anos, a conduzir o desenvolvimento do programa Materials World Modules, que desenvolve material educativo de caráter interativo e lúdico (por exemplo, jogos de cartas) sobre Materiais e Nanotecnologia para estudantes do Ensino Básico e seus professores. Na sua palestra plenária no XIII Encontro da SBPMat, o professor Chang tentará mobilizar cidadãos do mundo a solucionar problemas globais, juntos. Veja nossa entrevista com o cientista.

Também falamos com o professor Colin Humphreys, professor da University of Cambridge.  Entre outras honrarias, o cientista recebeu da Rainha de Inglaterra o título de “Sir”, por seus serviços prestados à ciência. Além de ser autor de mais de 600 publicações, o professor desenvolveu materiais para a indústria que hoje voam em motores de aviões e criou LEDs de baixo custo baseados em nitreto de gálio, material no qual é especialista. Em João Pessoa, mostrará, entre outras questões, como o nitreto de gálio poderia reduzir o consumo de eletricidade do mundo em 25%. Veja nossa entrevista com Colin Humphreys.
Entrevistamos o físico alemão Karl Leo, especialista em semicondutores orgânicos. Além de ser autor de mais de 550 papers com mais de 23.000 citações e de 50 famílias de patentes, o cientista já participou da criação de 8 empresas spinoff. Na sua palestra plenária no XIII Encontro da SBPMat, Karl Leo falará sobre dispositivos orgânicos de alta eficiência, como OLEDs e células solares. Veja nossa entrevista com Karl Leo.
Também falamos com o físico português Luís António Ferreira Martins Dias Carlos, da Universidade de Aveiro, que dará uma palestra plenária em nosso encontro de João Pessoa sobre luminescência aplicada à nanomedicina. Na entrevista, o professor compartilhou conosco seus trabalhos mais destacados na área de Materiais. Ele também nos falou sobre alguns desafios da área de luminescência para aplicações médicas, tanto no diagnóstico por imagens quanto no mapeamento da temperatura intracelular, e citou exemplos de aplicações de materiais luminescentes que estão no mercado e já são utilizadas no diagnóstico e tratamentos de diversas doenças. Veja nossa entrevista com Luís Dias Carlos.
Conversamos com o cientista francês Jean-Marie Dubois, especialista em quasicristais (estruturas ordenadas mas não periódicas de materiais sólidos) e pioneiro no patenteamento de aplicações dos quasicristais. Ele nos contou um pouco quais são suas principais contribuições à área de Materiais e adiantou o tema da sua plenária, na qual falará sobre essa ordem não periódica que está presente em ligas metálicas, polímeros, óxidos e nanoestruturas artificiais e que gera propriedades sem precedentes. Na foto, Jean-Marie Dubois (esquerda) e Dan Shechtman, quem recebeu um Prêmio Nobel em 2011 pelos quasicristais, usando gravatas iguais, decoradas com um mosaico de Penrose – um exemplo típico de aperiodicidade. Veja nossa entrevista com Jean-Marie Dubois.
Também entrevistamos o químico italiano Roberto Dovesi, um dos criadores de CRYSTAL, ferramenta computacional para cálculos quânticos ab initio usados no estudo de diversas propriedades de materiais sólidos. O código CRYSTAL hoje é utilizado em mais de 350 laboratórios no mundo. Na sua palestra plenária, Dovesi tentará demonstrar que, atualmente, simulações quânticas podem ser ferramentas muito úteis para complementar os experimentos. Veja nossa entrevista com Roberto Dovesi.
Entrevistamos o professor Alberto Salleo, da Universidade de Stanford, que falará no XIII Encontro da SBPMat sobre dispositivos eletrônicos orgânicos. Jovem, porém dono de uma carreira que já se destaca internacionalmente, Salleo nos contou sobre os trabalhos de seu grupo, que tem se aprofundado no estudo do papel exercido pelas imperfeições no transporte de cargas em semicondutores orgânicos. Ele também compartilhou conosco seus papers mais destacados, publicados na Nature Materials. Finalmente, Salleo falou sobre os próximos desafios e aplicações da eletrônica orgânica e adiantou o que pretende abordar na sua plenária, que promete ser informativa e amena para um amplo público. Veja nossa entrevista com Alberto Salleo.
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Encontro da E-MRS na França: organização da SBPMat e participação brasileira em simpósio de eletrônica orgânica.


A SBPMat participou da organização do Encontro de Primavera da Sociedade Europeia de Pesquisa em Materiais (E-MRS, na sigla em inglês), realizado de 26 a 30 de maio em Lille (França). O presidente da SBPMat, professor Roberto Mendonça Faria (IFSC-USP) foi um dos cinco coordenadores gerais do evento (chairs), junto a quatro cientistas da Europa.

Além disso, a SBPMat apoiou um dos 30 simpósios do evento, o DD “Functional materials and devices for organic electronics, o qual também contou com apoio do INCT INEO (Instituto Nacional de Eletrônica Orgânica). O simpósio teve significativa participação brasileira. Os organizadores foram os professores Marco Cremona (PUC-Rio), diretor financeiro da SBPMat, Rodrigo Bianchi (UFOP), diretor científico da sociedade, Carlos Graeff (UNESP), ex-diretor científico da SBPMat, um cientista da Alemanha e outro da Itália.

“O simpósio foi um sucesso, tanto no que diz respeito aos pesquisadores convidados, todos de alto gabarito e líderes na área de atuação, quanto no nível dos trabalhos apresentados e temas abordados, todos atuais na área de eletrônica orgânica”, resume o professor Cremona. “Além disso, o simpósio contribuiu para fortalecer a imagem do Brasil nesta área e começar novas colaborações, além de fortalecer aquelas já existentes”, completa.

Dedicado ao tema da eletrônica orgânica, o simpósio incluiu apresentações orais, pôsteres e 23 palestras convidadas em sessões sobre dispositivos orgânicos emissores de luz, transistores orgânicos, dispositivos flexíveis, sensores, células solares orgânicas, dispositivos bioeletrônicos, grafeno e outros filmes condutores transparentes. Outras sessões abordaram a relação nanoestrutura-função em dispositivos orgânicos avançados e a modelagem, simulação, métodos de caracterização e novos horizontes de materiais e dispositivos orgânicos.  “Os tópicos foram bem balanceados em pesquisas básicas e aplicadas na área de eletrônica orgânica, incluindo dispositivos eletrônicos e biosensores”, comenta o professor Bianchi.

Durante os quatro dias do simpósio, foram apresentados mais de 140 trabalhos de pesquisadores de países da União Europeia, Coreia, Japão, Brasil, Estados Unidos, Rússia, Estados Unidos, Austrália, entre outros países.  “As apresentações do Simpósio DD trouxeram ao E-MRS palestras de alto impacto com importante participação de pesquisadores brasileiros, mostrando que o país e a SBPMat tem atuado em áreas de impacto científico e de fronteira de conhecimento”, completa. De fato, o Brasil participou com cerca de 20 trabalhos no simpósio e duas palestras convidadas.

Prêmio do simpósio

O simpósio contou também com a premiação dos três melhores pôsteres e dois trabalhos apresentados na forma oral:

Orais:

  • Jean Nicolas Tisserant, ETH Zürich, D-AGRL Food and Soft Materials (Zürich, Switzerland). “Growth and Alignment of Thin Film Organic Single Crystals from Dewetting Patterns”, Empa.
  • Daniele Sette, CEA, LETI, DCOS (Grenoble, France). “Influence of the Annealing Temperature on the Properties of Inkjet Printed Porous Silver Layers”.

Pôsteres:

  • Anshuma Pathak, TU Munich, Molecular electronics (Munich, Germany),
  • Structural and Electrical Study of Organophosphonate SAMs on AlOx/Al”.
  • Jung-Hung Chang, National Taiwan University, Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics (Tapiei, Taiwan), “All–solution processed transparent organic light emitting diodes with graphene as top cathodes”.
  • Lidiya Leshanskaya, Institute for Problems of Chemical Physics, Kinetics and Catalysis, Academician Semenov (Moscow, Russia), “Origin of the advanced charge transport properties of indigo thin films: influence of the dielectric on the crystal structure of the semiconductor”.

Entrevistas com plenaristas do XIII Encontro da SBPMat: Alberto Salleo (Universidade de Stanford, EUA).


Professor Alberto Salleo.

“Dispositivos Eletrônicos Orgânicos” é o tema da palestra plenária que será proferida pelo Professor Alberto Salleo no XIII Encontro Anual da SBPMat. O professor Salleo dirige um grupo de pesquisa na Universidade de Stanford (EUA), voltado para o desenvolvimento de novos materiais e técnicas de processamento para dispositivos eletrônicos / fotônicos de áreas amplas e flexíveis. Salleo se formou em Química, com láurea acadêmica, em 1994 pela Universidade La Sapienza, de Roma (Itália).  Concluiu seu mestrado em 1998 e seu doutorado em 2001, em Ciência de Materiais, pela Universidade de California, Berkeley (EUA). Ele passou 4 anos no Centro de Pesquisa Palo Alto (EUA) antes de se juntar ao Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais da Universidade de Stantford em dezembro de 2005.  Salleo é Editor Principal da MRS Communications, Editor Associado do Journal of Electronic Materials, e membro do Conselho Consultivo do Journal of Organic Electronics. Recebeu o Early Career Achievement Award da SPIE, a sociedade internacional de Óptica e Fotônica, e o 3M Untenured Faculty Award, entre outras honras. Ele é autor ou coautor de mais 140 trabalhos em periódicos com revisão por pares, bem como de 6 capítulos de livros, além de ser o coautor de um livro sobre eletrônica flexível.

Confira abaixo nossa entrevista com o palestrante.

Boletim da SBPMat: – Escolha algumas de suas publicações mais destacadas sobre eletrônica orgânica e compartilhe-as com nossos leitores.

Alberto Salleo: – Meu grupo tem se interessado, há bastante tempo, pelo papel que as imperfeições exercem no transporte nos semicondutores orgânicos. Combinamos a caracterização dos materiais para correlacionar estrutura e propriedades, realmente nos aprofundando na “Ciência de Materiais” dos semicondutores orgânicos. Em 2009, investigamos a função da estrutura das bordas de grão no transporte de cargas em semicondutores cristalinos [J. Rivnay, L. Jimison, J. Northrup, M. Toney, R. Noriega, T. Marks, A. Facchetti, A. Salleo, “Large Modulation of Carrier Transport by Grain Boundary Molecular Packing and Microstructure in Organic Semiconductor Thin Films.  Implications for Organic Transistor Performance”, Nature Materials 8, 952-958 (2009)]. Depois, estendemos nosso trabalho para compreender como a microestrutura dos polímeros semicristalinos afeta a mobilidade do portador, e esboçamos algumas regras básicas para os materiais [R. Noriega, J. Rivnay, K. Vandewal, F.P.V. Koch, N. Stingelin, P. Smith, M.F. Toney, A. Salleo, “A general relationship between disorder, aggregation and charge transport in conjugated polymers“, Nature Materials, 12, 1037-1043 (2013)].

Nos últimos anos, temos nos interessado nos processos fundamentais da geração de cargas na fotovoltaica orgânica. Em colaboração com outros grupos, descobrimos o intermediário fundamental do processo de produção de cargas, que é o estado de transferência de carga termalizado. [K. Vandewal, S. Albrecht, E.T. Hoke, K.R. Graham, J. Widmer, J.D. Douglas, M. Schubert, W.R. Mateker, J.T. Bloking, G.F. Burkhard, A. Sellinger, J.M.J. Frechet, A. Amassian, M.K. Riede, M.D. McGehee, D. Neher, A. Salleo, “Efficient charge generation by relaxed charge-transfer states at organic interfaces”, Nature Materials 13, 63-68 (2014)].

O transporte de cargas em microestruturas poliméricas heterogêneas é dominado pela percolação através de regiões ordenadas.

Boletim da SBPMat: – Em sua opinião, quais são os principais desafios da eletrônica orgânica para a Ciência e Engenharia de Materiais?  E quais serão as principais aplicações dos semicondutores orgânicos que veremos no cotidiano nas próximas décadas?

Alberto Salleo: – Como esses materiais apresentam ligações de van der Waals fracas, sua microestrutura é muito dependente dos processos. Esta é uma propriedade excelente para os estudos fundamentais, uma vez que ela nos permite produzir uma grande variedade de estruturas com relativa facilidade. Por outro lado, a maioria das aplicações exige que muitos (às vezes, milhares) de dispositivos sejam integrados, o que impõe restrições rigorosas sobre a reprodutibilidade das características elétricas. Alcançar o nível de reprodutibilidade necessário para construirmos circuitos minimamente complexos ainda é desafiador.

Quanto às aplicações, é importante pensar em um espaço que seja bem adaptado às propriedades únicas dos semicondutores orgânicos. Displays de OLED já estão no mercado, mas talvez no futuro possam ser acionados por transistores orgânicos para expandir ainda mais sua flexibilidade, além da sustentabilidade em sua fabricação. OLEDs também são promissores como fontes de iluminação com baixo consumo e custos reduzidos. Claro, há um progresso contínuo na fotovoltaica, e a possibilidade de os materiais orgânicos integrarem células tandem vem se tornando cada vez mais realista, enquanto descobertas fundamentais também podem torná-los competitivos como junções simples para aplicações às quais sua leveza e flexibilidade agreguem valor. Por fim, há diversas aplicações que não exigem grande velocidade, mas que se beneficiam das propriedades mecânicas dos orgânicos. Estou falando da bioeletrônica e dos eletrônicos vestíveisos quais têm crescido significativamente nos últimos tempos. Dispositivos orgânicos têm sido usados para monitorar sinais cerebrais e entregar medicamentos em determinados pontos do organismo, além medir o batimento cardíaco ou a taxa de oxigênio sanguíneo.   

Boletim da SBPMat: – Conte-nos um pouco a respeito da palestra plenária sobre dispositivos eletrônicos orgânicos que dará no XIII Encontro da SBPMat.

Alberto Salleo: – Meu interesse é compreender como a microestrutura e as imperfeições exercem uma função nas propriedades dos materiais. No fim das contas, essas relações são importantes para todos os dispositivos, portanto, considero que nosso trabalho é bastante fundamental, independentemente das aplicações. Meu objetivo na palestra é escolher um dispositivo (ainda tenho alguns meses para decidir qual!) e demonstrar exatamente como a estrutura do material, em todas as escalas, afeta o seu comportamento. Esse tipo de estudo estabelece um nexo entre os cientistas que produzem os materiais, aqueles que os processam, e aqueles que projetam os dispositivos.