Pesquisadores em destaque: Entrevistas com vencedores do Prêmio CAPES de Tese 2018.


A lista com os nomes dos vencedores do Prêmio Capes de Tese 2018 foi divulgada no início deste mês de outubro. O prêmio distingue os autores das melhores teses de doutorado defendidas em 2017 em programas de pós-graduação de instituições brasileiras. A cerimônia de entrega dos prêmios ocorrerá no dia 13 de dezembro, em Brasília.

O Boletim da SBPMat entrevistou alguns dos vencedores, premiados por trabalhos realizados sobre temas da área de Materiais. Conheça estes jovens doutores e os trabalhos deles.

Entrevista com Andrey Coatrini Soares, vencedor do prêmio à melhor tese da área de Materiais.

Andrey Coatrini Soares
Andrey Coatrini Soares

Andrey Coatrini Soares (natural de Aguaí – SP, 33 anos) começou a ganhar experiência em pesquisa já no primeiro ano da graduação em Física da USP, quando começou seu estágio de iniciação científica, que acabou só no final da licenciatura, em 2010. Depois, ele optou por fazer mestrado e, na sequência, doutorado, ambos no programa Interunidades em Ciência e Engenharia de Materiais da USP. Tanto na iniciação quanto no mestrado e, finalmente, no doutorado, ele teve orientação do professor Osvaldo Novais de Oliveira Junior, e trabalhou com filmes nanoestruturados com aplicações na área de saúde. “Ingressar na iniciação científica logo no primeiro ano de graduação e poder trabalhar com pesquisadores que são referência na área foi crucial para acumular experiência na área do tema da tese”, diz o vencedor do prêmio da Capes, que continua trabalhando com filmes nanoestruturados para saúde, agora como bolsista de pós-doutorado no IFSC-USP.

Em sua pesquisa de doutorado, Soares conseguiu desenvolver um sensor de baixo custo, fabricado com materiais de fontes renováveis, que detecta em 8 minutos o câncer de pâncreas, A pesquisa foi realizada no Grupo de Polímeros Prof. Bernhard Gross do IFSC-USP, em parceria com o Centro de Pesquisa em Oncologia Molecular do Hospital de Câncer de Barretos, e com o Laboratório de Microfabricação do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM). “A junção da experiência na área clínica da equipe de Barretos, a experiência na área de fotolitografia/dispositivos da equipe do CNPEM, e a experiência em biossensores e filmes finos da equipe de São Carlos permitiu uma seleção rígida de quais tipos de materiais seriam utilizados, os tipos de dispositivos a serem testados e, principalmente, qual tipo de câncer seria detectado”, diz Soares. 

Boletim da SBPMat: – Na sua visão, qual é a contribuição mais relevante da tese premiada?

Eletrodo interdigitado de Au funcionalizado com anticorpos Anti CA-19 para detecção precoce de câncer de pâncreas.
Eletrodo interdigitado de Au funcionalizado com anticorpos Anti CA-19 para detecção precoce de câncer de pâncreas.

Andrey Coatrini Soares: – O maior problema para o diagnóstico do câncer de pâncreas é a característica silenciosa da doença; ou seja, o tumor só é detectado num estágio avançado da mesma. Por isto, este tipo de câncer possui a maior taxa de mortalidade dentre todos os cânceres (99,3% segundo dados da Agência Internacional de Pesquisa em Câncer, IARC). Além disto, o custo atual do diagnóstico comercial somado ao tempo de detecção do mesmo (aproximadamente 40 minutos) não são aliados do paciente. Estes foram os principais fatores que induziram a nossa escolha para desenvolvermos um biossensor miniaturizado, de baixo custo e rápida detecção, que pudesse ser implementado em consultórios e hospitais, permitindo que o corpo clínico, por exemplo, tome decisões relativas ao tratamento do paciente ou analise a eficiência da quimioterapia sem a necessidade do uso de diagnósticos invasivos.

Boletim da SBPMat: – Cite os principais resultados gerados a partir da tese premiada.

Andrey Coatrini Soares: – O trabalho da tese de doutoramento desenvolveu um diagnóstico de baixo custo, usando materiais biocompatíveis e biodegradáveis, de fontes renováveis, tais como a quitosana (presente no exoesqueleto de camarão) e a concanavalina A (proteína extraída das sementes da Fruta Pão). A versatilidade destes biossensores permite que os mesmos possam ser implantados nos pacientes para rastreio em tempo real dos biomarcadores presentes no sangue. Cada teste tem um custo de R$ 5,00-6,00, que detecta o câncer de pâncreas em apenas 8 min, usando apenas 10µL de sangue. A tese foi também laureada com o prêmio Tese Destaque USP 2018 na área multidisciplinar, além de gerar, até o momento, dois trabalhos publicados nas revistas ACS Applied Materials and Interface e Analyst, um artigo em preparação, e mais 5 trabalhos em colaboração com pesquisadores que participaram da tese, que relatam o desenvolvimento de outros biossensores para detecção de câncer de mama, câncer de cabeça e pescoço e HPV. Tais resultados vêm sendo amplamente divulgados na mídia (Portal G1, Revista Pesquisa FAPESP, Agência FAPESP, Portal Onconews,). Além disto, uma patente está em desenvolvimento e futuramente será depositada. Os trabalhos estão listados abaixo:

  • Soares, A. C.; Soares, J. C.; Shimizu, F. M.; Rodrigues, V.C.; Awan, I.T.; Melendez, M.E.;  Piazzetta, M.H.O.; Gobbi, A.L.; Reis, R.M.; Fregnani, J.H.T.G.; Carvalho, A. L.; Oliveira Junior, O. N. A simple architecture with self-assembled monolayers to build immunosensors for detecting the pancreatic cancer biomarker CA19-9. Analyst 2018, 143, 3302-3308.
  • Soares, A. C.; Soares, J. C.; Shimizu, F. M.; Melendez, M. E.; Carvalho, A. L.; Oliveira, O. N. Controlled Film Architectures to Detect a Biomarker for Pancreatic Cancer Using Impedance Spectroscopy. ACS Appl. Mater. Interfaces 2015, 7 (46), 25930–25937. DOI: 10.1021/acsami.5b08666
  • Soares, A. C.; Soares, J. C.; Rodrigues, V.C.; Follmann, H. D. M.; Arantes, L.M.R.B.; Carvalho, A. C.; Melendez, M.E.; Reis, R.M.; Fregnani, J.H.T.G.; Carvalho, A. L.; Oliveira Junior, O. N. Microfluidic-Based Genosensors to Detect HPV16 in Head and Neck Cancer. ACS Applied Materials and Interfaces 2018.
  • Thapa, A.; Soares, A. C.; Soares, J. C.; Awan, I. T.; Volpati, D.; Melendez, M. E.; Fregnani, J. H. T. G.; Carvalho, A. L.; Oliveira, O. N. Carbon Nanotube Matrix for Highly Sensitive Biosensors To Detect Pancreatic Cancer Biomarker CA19-9. ACS Appl. Mater. Interfaces 2017, 9 (31), 25878–25886
  • Rodrigues, V.C; Comin, C. H.; Soares, J. C.; Soares, A. C. et al. Analysis of Scanning Electron Microscopy Images To Investigate Adsorption Processes Responsible for Detection of Cancer Biomarkers. ACS Appl. Mater. Interfaces 2017, 9 (7), 5885-5890.
  • Soares, J. C.; Iwaki, L. E. O.; Soares, A. C. et al. Immunosensor for Pancreatic Cancer Based on Electrospun Nanofibers Coated with Carbon Nanotubes or Gold Nanoparticles. ACS Omega 2017, 2 (10) 6975-6983.
  • Soares, J. C.; Soares, A. C.; Raymundo-Pereira, P. A. et al. Adsorption according to the Langmuir–Freundlich model is the detection mechanism of the antigen p53 for early diagnosis of cancer. RSC Phys. Chem. Chem. Phys. 2016, 18, 8412-8418.
  • Soares, J. C.; Shimizu, F. M.; Soares, A. C.; Caseli, L.; Ferreira, J.; Oliveira, O. N. Supramolecular Control in Nanostructured Film Architectures for Detecting Breast Cancer. ACS Appl. Mater. Interfaces 2015, 7 (22), 11833–11841.

Boletim da SBPMat: – Do seu ponto de vista, brevemente, quais são os principais fatores que permitiram a realização de um trabalho de pesquisa destacado em nível nacional (a sua tese)?

frase andreyAndrey Coatrini Soares: – Trabalho em equipe, dedicação integral, além do financiamento da CAPES e FAPESP! No nosso trabalho tivemos a participação de 12 pesquisadores/colaboradores em diferentes áreas do conhecimento, desde engenheiros de materiais, químicos, físicos, médicos, geneticistas e biólogos. Meus sinceros agradecimentos a todos eles: Prof. Osvaldo Novais de Oliveira Junior, meu orientador e mestre, Dra. Juliana Coatrini Soares, Dra. Valquiria da Cruz Rodrigues, Dr. Flavio Makoto Shimizu, Dra. Maria Helena Piazzetta, Dr. Rui Murer, Dr. Angelo Luiz Gobbi, Dr. Matias Melendez, Dra. Lidia Rebolho Arantes, Dr. Rui Reis, Dr. José Humberto Fregnani e Dr. André Lopes Carvalho, além do Dr. Rodrigo Marques de Oliveira e André Brisolari, responsáveis por orientar os primeiros passos na ciência. O destaque nacional alcançado pelo trabalho é unicamente o fruto do esforço de toda a equipe, competente e coesa, que busca, de alguma forma, retornar à população o investimento feito em nossa formação, através de um produto que seja acessível à todas as camadas da sociedade.

Boletim da SBPMat: – Deixe uma mensagem para nossos leitores que são estudantes de graduação ou pós-graduação.

Andrey Coatrini Soares: – Ingressar na área acadêmica é ter ciência que praticamente todo o aprendizado será construído principalmente pelas perguntas que você fará, pelos erros que cometerá tentando respondê-las e como você lidará com desafios que o trabalho irá impor a você. É neste crescimento que aprendemos a lidar com a pressão diária por resultados e a enfrentar todos os obstáculos técnicos do trabalho. Certamente, a satisfação de vencer cada obstáculo juntamente com a satisfação de contribuir com a ciência em um país que não valoriza os pesquisadores, superam todas as dificuldades vividas durante o período do doutorado. Por isso, valorizar cada momento de trabalho individual ou em grupo, cada conversa com o orientador e, principalmente, valorizar suas conquistas, mesmo que sejam mínimas, é muito importante. E nunca deixar os momentos de lazer em segundo plano!


Entrevista com Bruno Ricardo de Carvalho, vencedor do prêmio à melhor tese da área de Astronomia/Física.

  • Tese: Raman Spectroscopy in MoS2-type Transition-Metal Dichalcogenides. Disponível em: http://lilith.fisica.ufmg.br/posgrad/Teses_Doutorado/decada2010/bruno-carvalho/
  • Autor: Bruno Ricardo de Carvalho. CV Lattes: http://lattes.cnpq.br/6214643115504976
  • Orientador: Marcos Assunção Pimenta (Departamento de Física da Universidade Federal de Minas Gerais – UFMG)
  • Coorientadores: Cristiano Fantini Leite (Departamento de Física da Universidade Federal de Minas Gerais – UFMG) e Mauricio Terrones (The Pennsylvania State University).
  • Instituição: Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG).
Bruno Ricardo de Carvalho
Bruno Ricardo de Carvalho

Bruno Ricardo de Carvalho (natural de Cuiabá – MT, 29 anos) sempre gostou de óptica. Quando era uma criança, queria saber por que o céu é azul, como se forma o arco-íris…. Entretanto, até poucos anos atrás, ele não imaginava que se tornaria um doutor na área de espectroscopia óptica.

Carvalho fez graduação e mestrado em Física na Universidade Federal de Mato Grosso (UFMT). Durante o mestrado, orientado pelo professor Jorge Luiz Brito de Faria, começou a estudar nanomateriais bidimensionais por meio de simulações computacionais. Instigado pelo desejo de analisar experimentalmente esses materiais, ele decidiu fazer o doutorado na Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG) com a orientação do professor Marcos A. Pimenta, que era autor de interessantes artigos que Carvalho tinha lido sobre análise de nanomateriais pela técnica de espectroscopia Raman ressonante. Dessa maneira, trabalhando no Laboratório de Espectroscopia Raman da UFMG, Carvalho obteve os principais resultados da tese premiada.

Assim que iniciou o doutorado, Carvalho demonstrou interesse em realizar um estágio no exterior para conhecer como era a interação com outros grupos de pesquisa e, tal interesse foi expressado ao seu orientador. Assim, ao completar dois anos de doutorado, Carvalho se mudou para a cidade de State College nos Estados Unidos, onde passou um ano participando de vários projetos de pesquisa sobre materiais bidimensionais e suas aplicações, na famosa Universidade Estadual da Pensilvânia, sob orientação do professor Mauricio Terrones. “Foi um ano bem árduo de total dedicação e foco, mas também bem produtivo”, diz Carvalho, lembrando dos artigos gerados nesse período e publicados em periódicos de alto impacto, com repercussão em sites de divulgação científica internacionais, e das colaborações com grupos de pesquisa teóricos e experimentais. Atualmente Bruno de Carvalho é professor adjunto do Departamento de Física Teórica e Experimental da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN).

Boletim da SBPMat: – Na sua visão, qual é a contribuição mais relevante da tese premiada?

Modelo molecular de uma monocamada de MoS2 excitado por um laser verde. A luz vermelha após a interação elétron-fônon.
Modelo molecular de uma monocamada de MoS2 excitado por um laser verde. A luz vermelha após a interação elétron-fônon.

Bruno Ricardo de Carvalho: – A principal contribuição seria o modelo de dupla ressonância que propomos para explicar como uma banda Raman, conhecida como 2LA no MoS2, no qual é originada por um processo de espalhamento entre vales. O novo modelo apresentado para explicar tal processo pode ser estendido para outros sistemas bidimensionais. Este era um tópico aberto por mais de 30 anos na comunidade cientifica, no caso do material estudado na tese, e fomos capazes de propor uma explicação.

Boletim da SBPMat: – Cite os principais resultados gerados a partir da tese premiada.

Bruno Ricardo de Carvalho: – Na tese queríamos demonstrar que tínhamos um problema específico e que o resolvemos. Assim, o estudo de espectroscopia Raman ressonante em MoS2 foi o foco da tese de doutoramento. Este trabalho gerou os dois principais artigos da tese:

  • Carvalho, Bruno R.; Malard, Leandro M.; Alves, Juliana M.; Fantini, Cristiano; Pimenta, Marcos A.; Symmetry-Dependent Exciton-Phonon Coupling in 2D and Bulk MoS2 Observed by Resonance Raman Scattering. Physical Review Letters 114 (13), 136403 (2015).
  • Carvalho, Bruno R.; Wang, Yuanxi; Mignuzzi, Sandro; Roy, Debdulal; Terrones, Mauricio; Fantini, Cristiano; Crespi, Vincent H.; Malard, Leandro M.; Pimenta, Marcos A.; Intervalley scattering by acoustic phonons in two-dimensional MoS2 revealed by double-resonance Raman spectroscopy. Nature Communications 8, 14670 (2017).

Outros artigos que também foram mencionados na tese incluem:

  • Pimenta, Marcos A.; del Corro, Elena; Carvalho, Bruno R.; Fantini, Cristiano; Malard, Leandro M.; Comparative Study of Raman Spectroscopy in Graphene and MoS2-type Transition Metal Dichalcogenides. Accounts of Chemical Research 48 (1), 41-47 (2015).
  • Feng, Simin; dos Santos, Maria C.; Carvalho, Bruno R.; Lv, Ruitao; Li, Qing; Fujisawa, Kazunori; Elías, Ana Laura; Perea-López, Nestor; Endo, Morinobu; Pan, Minghu; Pimenta, Marcos A.; Terrones, Mauricio; Ultrasensitive molecular sensor using N-doped graphene through enhanced Raman scattering. Science Advances 2 (7), e1600322 (2016).
  • Carozo, Victor; Wang, Yuanxi; Fujisawa, Kazunori; Carvalho, Bruno R.; McCreary, Amber; Feng, Simin; Lin, Zhong; Zhou, Chanjing; Perea-Lopez, Nestor; Elias, Ana Laura; Kabius, Bernd; Crespi, Vincent H.; Terrones, Mauricio; Optical identification of sulfur vacancies: Bound excitons at the edges of monolayer tungsten disulfide. Science Advances 3 (4), e1602813 (2017).

Uma lista completa das minhas publicações pode ser encontrada no meu currículo Lattes.

Boletim da SBPMat: – Do seu ponto de vista, brevemente, quais são os principais fatores que permitiram a realização de um trabalho de pesquisa destacado em nível nacional (a sua tese)?

Bruno Ricardo de Carvalho: – A infraestrutura do laboratório e da instituição onde realizei a pesquisa foi fundamental para o desenvolvimento do trabalho. A discussão com os meus mentores e o regime de colaboração, isso torna o trabalho mais robusto e elegante quando existem pessoas de pontos de vista distintos trabalhando em conjunto.

frase brunoBoletim da SBPMat: – Deixe uma mensagem para nossos leitores que são estudantes de graduação ou pós-graduação.

Bruno Ricardo de Carvalho: – Minha mensagem é que se dediquem ao que fazem. O doutorado é uma fase de intenso aprendizado e dedicação. Fazer ciência é ter uma postura sistemática, uma mente aberta, uma postura crítica e passar horas no laboratório. Isso tudo com esforço e dedicação, gera um trabalho que será reconhecido. E, muito mais do que isso, será um trabalho feito por você mesmo e isso, ao meu ver, é a melhor satisfação.


Entrevista com Henrique Bücker Ribeiro, vencedor do prêmio à melhor tese da área de Engenharias IV.

  • Tese: Espectroscopia Raman em materiais bidimensionais. Disponível em: http://tede.mackenzie.br/jspui/handle/tede/3485
  • Autor: Henrique Bücker Ribeiro. CV Lattes: http://lattes.cnpq.br/8598589588357585
  • Orientador: Eunézio Antonio de Souza (Universidade Presbiteriana Mackenzie).
  • Coorientador: Marcos Assunção Pimenta (Departamento de Física da Universidade Federal de Minas Gerais – UFMG).
  • Instituição: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e de Computação da Universidade Presbiteriana Mackenzie.
Henrique Bücker Ribeiro
Henrique Bücker Ribeiro

Henrique Bücker Ribeiro (natural de Belo Horizonte – MG, 36 anos) era um estudante do bacharelado em Física na Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG), quando, em 2004, começou a incursionar na análise de materiais de baixa dimensionalidade (aqueles cuja espessura vai de 1 átomo até poucos nanometros) por meio da técnica de espectroscopia Raman. Dentro de um estágio de iniciação científica, guiado pelo professor Marcos Pimenta, ele estudou nanotubos de carbono. Além de orientar Ribeiro nesse início de carreira, o professor Pimenta lhe apresentou dois professores da Universidade Presbiteriana Mackenzie, Eunézio Antonio de Souza e Christiano José Santiago de Matos. “Eles desempenharam e desempenham até agora, com Marcos, papeis insubstituíveis como mentores e amigos”, diz Ribeiro.

A partir desse contato, em 2014, Ribeiro começou o doutorado na Mackenzie. Ali, ele continuou estudando materiais de baixa dimensionalidade por meio de espectroscopia Raman. Ribeiro começou pelo grafeno bicamada (material formado por átomos de carbono, como os nanotubos) e depois continuou com fósforo negro e monocalcogenetos. Além da infraestrutura da Mackenzie, Ribeiro utilizou equipamentos da UFMG, CTNnano (Belo Horizonte), LNNano (Campinas), bem como centros de computação da Unesp e Unicamp. O trabalho de tese de Ribeiro não apenas gerou conhecimento sobre os materiais estudados, como também contribuiu a aperfeiçoar o uso da técnica de Raman para sondar esse tipo de materiais. Hoje, Ribeiro está em estágio de pós-doutorado na Universidade de Stanford com auxílio de uma bolsa FAPESP, onde continua estudando materiais de baixa dimensionalidade, mais precisamente, processos optoeletrônicos de semicondutores bidimensionais.

Boletim da SBPMat: – Na sua visão, qual é a contribuição mais relevante da tese premiada?

Henrique Bücker Ribeiro: – Acredito que a contribuição mais importante da tese foi explicar um efeito não esperado observado ao medir a dependência angular dos espectros Raman em fósforo negro. Conseguimos explicar com esse estudo que, ao analisar a dependência angular dos espectros Raman para determinados cristais, é necessário considerar um tratamento matemático não usual. Esse trabalho virou uma importante referência para pesquisadores que trabalham com materiais de baixa dimensionalidade similares ao fósforo negro.

Representação artística de floco de fósforo negro iluminado por um laser verde. Luz vermelha: luz espalhada com energia diferente da incidente (espalhamento Raman). Ao girar o cristal, as medidas de dependência angular deveriam se comportar conforme a linha cinza mostrada no final da luz vermelha, mas se comportam como os pontos verdes.
Representação artística de floco de fósforo negro iluminado por um laser verde. Luz vermelha: luz espalhada com energia diferente da incidente (espalhamento Raman). Ao girar o cristal, as medidas de dependência angular deveriam se comportar conforme a linha cinza mostrada no final da luz vermelha, mas se comportam como os pontos verdes.

Boletim da SBPMat: – Cite os principais resultados gerados a partir da tese premiada.

Henrique Bücker Ribeiro: – O trabalho mencionado acima gerou um artigo (https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsnano.5b00698) que atualmente possui mais de 130 citações e está no 1% de artigos mais citados da área de acordo com Essential Science Indicators, elaborados pela Clarivate Analytics, do grupo Thomson Reuters.

A tese está relacionada aos seguintes artigos:

  • RIBEIRO, HENRIQUE B.; PIMENTA, MARCOS A. ; DE MATOS, CHRISTIANO J. S. ; MOREIRA, ROBERTO LUIZ ; RODIN, ALEKSANDR S ; ZAPATA, JUAN D. ; DE SOUZA, EUNEZIO A. T. ; CASTRO NETO, ANTONIO H. . Unusual Angular Dependence of the Raman Response in Black Phosphorus. ACS Nano, v. 9, p. 4270–4276, 2015.
  • RIBEIRO, H. B.; VILLEGAS, C. E. P. ; BAHAMON, D. A. ; MURACA, D. ; CASTRO NETO, A. H. ; de SOUZA, E. A. T. ; ROCHA, A. R. ; PIMENTA, M. A. ; de MATOS, C. J. S. . Edge phonons in black phosphorus. Nature Communications, v. 7, p. 12191, 2016.
  • RIBEIRO, HENRIQUE B.; PIMENTA, MARCOS A. ; DE MATOS, CHRISTIANO J.S. . Raman spectroscopy in black phosphorus. JOURNAL OF RAMAN SPECTROSCOPY, v. 49, p. 76-90, 2018.
  • RIBEIRO, H.B.; SATO, K. ; ELIEL, G.S.N. ; DE SOUZA, E.A.T. ; LU, CHUN-CHIEH ; CHIU, PO-WEN ; SAITO, R. ; PIMENTA, M.A. . Origin of van Hove singularities in twisted bilayer graphene. Carbon (New York), v. 90, p. 138-145, 2015.

Além de artigos provenientes de colaborações:

  • ELIEL, G. S. N. ; MOUTINHO, M. V. O. ; GADELHA, A. C. ; RIGHI, A. ; CAMPOS, L. C. ; RIBEIRO, H. B. ; CHIU, PO-WEN ; WATANABE, K. ; TANIGUCHI, T. ; PUECH, P. ; PAILLET, M. ; MICHEL, T. ; VENEZUELA, P. ; PIMENTA, M. A. . Intralayer and interlayer electron-phonon interactions in twisted graphene heterostructures. Nature Communications, v. 9, p. 1221, 2018.
  • ELIEL, G. S. N. ; RIBEIRO, H. B. ; SATO, K. ; SAITO, R. ; LU, CHUN-CHIEH ; CHIU, PO-WEN ; Fantini, C. ; RIGHI, A. ; PIMENTA, M. A. . Raman Excitation Profile of the G-band Enhancement in Twisted Bilayer Graphene. BRAZILIAN JOURNAL OF PHYSICS, v. 47, p. 589-593, 2017.
  • COSTA, M C FERRAZ DA ; RIBEIRO, H B ; KESSLER, F ; SOUZA, E A T DE ; FECHINE, G J M . Micromechanical exfoliation of two-dimensional materials by a polymeric stamp. Materials Research Express, v. 3, p. 025303, 2016.
  • FARIA, PAULA C. ; SANTOS, LUARA I. ; COELHO, JOAO PAULO ; RIBEIRO, HENRIQUE BUCKER ; PIMENTA, MARCOS A. ; LADEIRA, LUIZ O. ; GOMES, DAWIDSON A. ; FURTADO, CLASCIDIA A ; GAZZINELLI, RICARDO . Oxidized multiwalled carbon nanotubes as antigen delivery system to promote superior CD8+ T cell response and protection against cancer. Nano Letters (Print), v. 14, p. 5458-70, 2014.

Durante o doutorado fui contemplado com o Prêmio Cientistas do Ano do Instituto Nanocell na categoria ‘Nanotecnologia: da produção à aplicação’.

Boletim da SBPMat: – Do seu ponto de vista, brevemente, quais são os principais fatores que permitiram a realização de um trabalho de pesquisa destacado em nível nacional (a sua tese)?

frase henrique

Henrique Bücker Ribeiro: – O diálogo aberto com meus mentores, as colaborações, as agências de fomento, o programa de pós-graduação e a universidade, as discussões com os colegas, o apoio dos meus pais, apoio dos técnicos, um bom ambiente de trabalho, dedicação e esforço e muitos outros. Um bom trabalho pode ser obtido quando todos esses elementos estão presentes. A ausência de apenas um já é o suficiente para comprometer o trabalho.

Boletim da SBPMat: – Deixe uma mensagem para nossos leitores que são estudantes de graduação ou pós-graduação.

Henrique Bücker Ribeiro: – Não espere que bons resultados aconteçam de imediato e não desanime quando for o caso. Na maioria das vezes as coisas vão dar errado e, mesmo assim, nada será desperdiçado. Um bom resultado pode ser atingindo ao superar essas dificuldades pensando no problema.


Entrevista com Adriano dos Santos, vencedor do prêmio à melhor tese da área de Química.

  • Tese: Desenvolvimento de biossensor impedimétrico/capacitivo para detecção de biomarcadores de importância clínica. Disponível em: https://repositorio.unesp.br/handle/11449/150274
  • Autor: Adriano dos Santos. CV Lattes:  http://lattes.cnpq.br/2204509974401281
  • Orientador: Paulo Roberto Bueno (Instituto de Química de Araraquara – UNESP).
  • Coorientadora: Maria del Pilar Taboada Sotomayor (Instituto de Química de Araraquara –  UNESP).
  • Instituição: Instituto de Química de Araraquara da Universidade Estadual Paulista (UNESP).
Adriano dos Santos
Adriano dos Santos

Para Adriano dos Santos (35 anos, natural de Araraquara – SP), as aulas de laboratório que teve na graduação em Química da UNESP, no campus de Araraquara, foram verdadeiros alicerces da sua formação. As ferramentas e competências desenvolvidas nessas aulas práticas foram muito úteis para Santos, tanto nos estágios que realizou numa empresa que produz tintas e revestimentos, quanto nos estágios de iniciação científica realizados na UNESP, com orientação dos professores Antonio Eduardo Mauro e Paulo Roberto Bueno.

Em 2010, Santos iniciou o mestrado em Química, também na UNESP e com orientação do professor Bueno. Durante a pesquisa de mestrado, na qual ele desenvolveu um dispositivo piezoelétrico para compreender um processo biológico, Santos começou a aprender sobre temas relacionados a biossensores e a desenvolver especial interesse nessa área de pesquisa. Depois de defender a dissertação, e enquanto trabalhava em uma empresa do setor químico, Santos decidiu fazer doutorado em algum tema relacionado a biossensores. Em 2013, iniciou as atividades do doutorado. Novamente com orientação do professor Bueno e com coorientação da professora Maria del Pilar Taboada Sotomayor, ele desenvolveu seu projeto de pesquisa no Instituto de Química de Araraquara da UNESP. De setembro de 2016 a fevereiro de 2017, Santos esteve na Universidade de Oxford (Inglaterra) realizando uma parte da pesquisa sob orientação do professor Jason Davis. “Isso possibilitou expandir meus conhecimentos e análise crítica, com inestimável ganho em experiência e capacitação profissional”, diz Santos.

Na sua tese, Santos apresentou uma nova aplicação de técnicas existentes que gerou biossensores com possíveis aplicações na detecção de trombose e de câncer e no estudo de fenômenos biológicos.  Atualmente, o vencedor do prêmio continua trabalhando nessa área junto ao professor Bueno, como bolsista de pós-doutorado.

Boletim da SBPMat: – Na sua visão, qual é a mais relevante contribuição da tese premiada?

Adriano dos Santos: – Os biossensores estão, atualmente, recebendo considerável destaque por seu potencial econômico (em nível de investimento e mercado) e social (impacto na saúde e qualidade de vida populacional). Esses dispositivos, sendo o glicosímetro (aparelho que mede o teor de glicose diretamente do sangue) o seu maior exemplo, têm a capacidade de realizar diagnóstico clínico de forma mais rápida que os métodos atuais, bem como apresentam limites de detecção (menor quantidade que pode ser detectada numa amostra) adequados para o diagnóstico precoce. A detecção precoce é altamente relevante quando se deseja, por exemplo, realizar o diagnóstico de câncer. Isto ocorre porque as chances de cura e o tempo de sobrevida de pacientes com essa doença são maiores quando ela é detectada em estágios iniciais. Em minha tese foi demonstrado que, por meio de uma transdução eletroquímica de sinal de reconhecimento biológico, chamada de capacitância eletroquímica, e também por meio de uma nova análise de dados conhecida por funções de imitância, existe o potencial de realizar o diagnóstico de determinadas doenças de forma sensível e precoce, incluindo câncer e trombose, sem a necessidade de utilizar marcadores enzimáticos ou fluorescentes empregados na análise clínica atual. Além disso, também foi demonstrado de forma inédita o uso dessa abordagem eletroquímica inovadora no desenvolvimento de interfaces com potenciais aplicações na glicobiologia. A importância dessa abordagem é fornecer uma nova ferramenta que ajudará os pesquisadores a compreenderem processos que estão relacionados com a interação de proteínas e carboidratos. Neste contexto, pode-se englobar processos de invasão celular (cujos conhecimentos poderão auxiliar no desenvolvimento de vacinas), e a compreensão do mecanismo de formação e proliferação de tumores. Possivelmente, essa nova abordagem poderá um dia ser empregada no desenvolvimento de uma plataforma tecnológica para o desenvolvimento de glycoarrays (isto é, técnicas que permitem o estudo de interações entre proteínas e carboidratos).

(a) Exemplo de interface para a detecção de biomarcadores (moléculas relacionadas com determinada doença). A interface é constituída por uma monocamada composta por espécie eletroativa e o elemento de reconhecimento (como, por exemplo, anticorpo). A interação entre o elemento de reconhecimento e o biomarcador ocasiona uma alteração no sinal de capacitância eletroquímica (b), possibilitando construir curvas de calibração ou de saturação (c).
(a) Exemplo de interface para a detecção de biomarcadores (moléculas relacionadas com determinada doença). A interface é constituída por uma monocamada composta por espécie eletroativa e o elemento de reconhecimento (como, por exemplo, anticorpo). A interação entre o elemento de reconhecimento e o biomarcador ocasiona uma alteração no sinal de capacitância eletroquímica (b), possibilitando construir curvas de calibração ou de saturação (c).

Boletim da SBPMat: – Cite os principais resultados gerados a partir da tese premiada.

Adriano dos Santos: – Especificamente da tese, foram cinco trabalhos publicados:

  • Santos, A., J.J. Davis, and P.R. Bueno, Fundamentals and Applications of Impedimetric and Redox Capacitive Biosensors. Journal of Analytical & Bioanalytical Techniques, 2014.
  • Marques, S.M., Santos, A. et al., Sensitive label-free electron chemical capacitive signal transduction for D-dimer electroanalysis. Electrochimica Acta, 2015. 182: p. 946-952.
  • Santos, A., et al., Impedance-derived electrochemical capacitance spectroscopy for the evaluation of lectin–glycoprotein binding affinity. Biosensors and Bioelectronics, 2014. 62: p. 102-105.
  • Santos, A. and P.R. Bueno, Glycoprotein assay based on the optimized immittance signal of a redox tagged and lectin-based receptive interface. Biosensors and Bioelectronics, 2016. 83: p. 368-378.
  • Santos, A., P.R. Bueno, and J.J. Davis, A dual marker label free electrochemical assay for Flavivirus dengue diagnosis. Biosensors and Bioelectronics, 2018. 100: p. 519-525.

Além, no mesmo período de minha pesquisa no doutorado, houve mais seis artigos publicados, em parceria, sobre temas relacionados com a tese.

  • Lehr, J., et al., Mapping the ionic fingerprints of molecular monolayers. Physical Chemistry Chemical Physics, 2017. 19, p. 15098-15109
  • Piccoli, J.P., et al., The self-assembly of redox active peptides: Synthesis and electrochemical capacitive behavior. Peptide Science, 2016. 106(3): p. 357-367.
  • Cecchetto, J., et al., An impedimetric biosensor to test neat serum for dengue diagnosis. Sensors and Actuators B: Chemical, 2015. 213: p. 150-154.
  • Santos, A., et al., Redox-tagged peptide for capacitive diagnostic assays. Biosensors and Bioelectronics, 2015. 68: p. 281-287.
  • Carvalho, F., et al., Evaluating the Equilibrium Association Constant between ArtinM Lectin and Myeloid Leukemia Cells by Impedimetric and Piezoelectric Label Free Approaches. Biosensors, 2014. 4(4): p. 358-369.
  • Fernandes, F.C.B., et al., Comparing label free electrochemical impedimetric and capacitive biosensing architectures. Biosensors and Bioelectronics, 2014. 57: p. 96-102.

Importante também frisar que, nesse período, uma empresa de diagnóstico clínico foi criada, tendo como fundadores o meu orientador da tese, o Prof. Dr. Paulo Roberto Bueno, e o Prof. Dr. Jason Davis, da Universidade de Oxford. Essa empresa, Osler Diagnostics, é uma spinout situada na cidade de Oxford, Inglaterra, que está utilizando parte da pesquisa gerada nessa tese para o seu desenvolvimento tecnológico.

Boletim da SBPMat: – Do seu ponto de vista, brevemente, quais são os principais fatores que permitiram a realização de um trabalho de pesquisa destacado em nível nacional (a sua tese)?

Adriano dos Santos: – São inúmeros esses fatores, das quais se destacam a infraestrutura da instituição, que contém equipamentos e profissionais capacitados para a realização de ensaios e medições que dão alicerce à teoria, bem como suporte à pesquisa desde a biblioteca à seção técnica de pós-graduação, incluindo todo o corpo de funcionários; a excelência do grupo de pesquisadores da UNESP- Instituto de Química, nos quais se incluem meu orientador (Prof. Dr. Paulo Roberto Bueno) e coorientadora (Profa. Dra. Maria Del Pilar Taboada Sotomayor) da tese, que me auxiliaram com muitos conselhos e aprendizado; a possibilidade de prestigiar eventos científicos internacionais, em que a importância do domínio do inglês como segundo idioma foi crucial para promover troca de saberes entre os pesquisadores nos eventos; a parceria entre a UNESP com a Universidade de Oxford por meio de um MoU (memorandum of understanding), que estimula os pesquisadores a realizarem cooperação acadêmica, elevando o nível de discussão científica, e do qual favoreceu meu estágio no exterior nessa universidade, sob orientação do Prof. Dr. Jason Davis; e o financiamento de órgãos federais (CAPES e CNPq) e estadual (FAPESP) por meio de projetos temáticos e bolsa de doutorado.

Aproveito e gostaria de deixar registrado o meu agradecimento a todo o Instituto de Química-Campus de Araraquara (técnicos, professores e pesquisadores) envolvidos com minha tese, à Universidade de Oxford, em especial ao Prof. Dr. Jason Davis, por ter-me recebido em seu laboratório, aos familiares e amigos, bem como à CAPES, CNPq e FAPESP pelo suporte financeiro.

Boletim da SBPMat: – Deixe uma mensagem para nossos leitores que são estudantes de graduação ou pós-graduação.

frase adrianoAdriano dos Santos: – A ciência é bela, e como uma escultura, exige o esforço de lapidar a pedra para que a arte se revele. A caminhada até o objetivo é como um percurso, muitas vezes tortuoso, que nos engana e nos obriga a redirecionar nossas trajetórias. A ciência não é algo linear, em que o conhecimento está pronto e acabado, mas sim uma constante revisão e avanço do que está sendo feito, em especial em aplicações em novas tecnologias, que exigem “regressos” e novas interpretações de conhecimentos antes dados como intocáveis. Desta forma, será comum ao aluno de graduação (quando numa iniciação científica) e, em especial, ao de pós-graduação, se deparar com resultados inesperados ou de difícil interpretação, que por muitas vezes podem ser motivos de desmotivação e abandono de seu projeto de pesquisa. A única forma de superar esses problemas é por meio da conduta ética e profissionalismo, em saber reconhecer as próprias limitações e buscar auxílio constante de seu orientador ou demais pesquisadores da área. É também estar sempre de mente aberta e se questionar, não com ceticismo, mas tendo a ponderação de entender o sistema objeto de seu estudo.

Não menos importante é lembrar que é necessária a proximidade da família e que amizades sejam cultivadas. Dedicar-se ao lazer como passatempos e leituras diversas, diferentes daquelas que geralmente estamos acostumados na academia, são cruciais. Considere em praticar uma atividade física e estudar um segundo idioma, em especial o inglês, pois certamente aparecerão oportunidades em que esse idioma será crucial para o avanço na carreira profissional, seja como docente numa universidade, seja como profissional numa indústria.

Gente da comunidade: entrevista com Ado Jorio de Vasconcelos, que proferirá palestra plenária no XV Encontro da SBPMat.


Há 16 anos, nos Estados Unidos, o físico brasileiro Ado Jorio de Vasconcelos, em estágio de pós-doutorado no Massachusetts Institute of Technology (MIT) no grupo da professora Mildred Dresselhaus, encabeçava um trabalho que geraria o primeiro resultado bem-sucedido da aplicação da Óptica, mais precisamente da espectroscopia Raman, na caracterização individual de nanotubos de carbono – cujas paredes, vale lembrar, têm apenas 1 átomo de espessura e cujo diâmetro costuma ser de 1 nanometro. Uma olhada no site do MIT, na página da professora Mildred, que vem estudando nanoestruturas de carbono no MIT há mais de 50 anos, reforça a relevância do trabalho realizado junto ao brasileiro: 5 das 6 publicações selecionadas pela professora emérita têm coautoria dele.

Quando começou o pós-doc, Ado Jorio tinha 28 anos de idade e acabava de obter o diploma de doutor em Física pela Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG), com uma tese sobre transições de fase em sistemas incomensuráveis, realizada com orientação do professor Marcos Assunção Pimenta. Antes disso, graduara-se em Física, também pela UFMG, depois de cursar 3 anos de Engenharia Elétrica.

Finalizado o pós-doutorado no MIT, Jorio voltou à UFMG ao ser aprovado em concurso público, tornando-se professor adjunto da universidade em 2002. De 2007 a 2009 ocupou um cargo no Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia (Inmetro) para realizar atividades relacionadas ao desenvolvimento da nanometrologia. Em 2010, tornou-se professor titular da UFMG e, no mesmo ano, assumiu, até 2012, a direção da Coordenadoria de Transferência e Inovação Tecnológica da universidade. Em 2013, esteve no ETH Zurich (Suíça) como professor visitante, realizando atividades docentes e de pesquisa. Em agosto deste ano, assumiu a direção da Pró-Reitoria de Pesquisa da UFMG.

Desde 2002, Jorio vem ampliando o tema de seu trabalho de pós-doutorado. O cientista mineiro tem realizado pesquisa em Óptica e desenvolvimento de instrumentação científica, visando ao estudo de nanoestruturas de carbono com aplicações muito diversas. Um exemplo dessa diversidade é um trabalho do qual Jorio participa, no qual técnicas do campo da Nanotecnologia são utilizadas para compreender detalhes da composição da “terra preta de índio”, um solo de altíssima fertilidade e capacidade de sequestrar carbono, encontrado em locais antigamente habitados por índios na Amazônia brasileira.

Atualmente, Jorio é dono de um dos índices H mais altos entre os cientistas do Brasil: 74, segundo o Google Scholar. Ele é também um dos pesquisadores mais citados no mundo, como atesta a inclusão de seu nome na mais recente lista internacional da Thomson Reuters, que destacou, dentre todos os artigos científicos indexados entre 2003 e 2013, o 1% de papers mais citados em cada área do conhecimento. Jorio é autor de mais de 180 artigos científicos e de 20 livros ou capítulos de livros, além de 8 pedidos de patente. De acordo com o Google Scholar, suas publicações reúnem mais de 30 mil citações.

Suas contribuições receberam uma série de reconhecimentos de prestigiadas entidades, como o Somiya Award da International Union of Materials Research Societies em 2009; o ICTP Prize do Abdus Salam International Centre for Theoretical Physics em 2011, e o Georg Forster Research Award da Humboldt Foundation em 2015, entre muitas outras distinções nacionais e internacionais.

No XV Encontro da SBPMat, Ado Jorio proferirá uma palestra plenária sobre um tema no qual é um dos principais especialistas do mundo, o uso de espectroscopia Raman para o estudo de nanoestruturas de carbono. O cientista brasileiro falará sobre a evolução que a técnica experimentou até chegar na escala nano. E promete revelar alguns truques que possibilitam o uso da luz, cujo comprimento de onda é de, no mínimo, centenas de nanometros, como sonda para investigar estruturas de apenas alguns nanometros.

Veja nossa entrevista com este membro da comunidade brasileira de pesquisa em Materiais e plenarista do nosso evento anual.

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

Ado Jorio: – O caminho foi tortuoso! Entrei na universidade para cursar engenharia elétrica. Na época tocava em uma banda de rock progressivo, e procurei iniciação científica na área de música. Fui orientado a conversar com um professor do departamento de física, que gostava de música, estudava acústica e materiais. Aí começou minha trajetória, que acabou na ciência dos materiais.

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

Ado Jorio: – Diria que são duas principais. A primeira, na área de nanotubos de carbono, demonstrei que a óptica poderia ser levada ao nível de nanotubos isolados. Isso abriu um campo de pesquisas muito amplo, porque os nanotubos podem ser de vários tipos, dependendo do seu diâmetro e quiralidade. Antes deste trabalho, as pessoas estudavam nanotubos. Após este trabalho, as pessoas passaram a estudar tipos específicos de nanotubos. Seria equivalente a dizer que pesquisadores estudavam o átomo, e se deram conta de que existem diversos tipos de átomos. O artigo que foi marco desta descoberta foi o [PRL86, 1118 (2001)]. A segunda contribuição foi o avanço da óptica para o estudo de nanoestruturas de carbono, de forma mais ampla. Trabalhei em diversas frentes, desde a instrumentação científica, para medidas ópticas abaixo do limite de difração, até o estudo e caracterização de defeitos, abordagem de materiais de interesse em ciências do solo, biotecnologia, biomedicina. Algumas referências importantes são os livros “Raman Spectroscopy in Graphene Related Systems” e “Bioengineering Applications of Carbon Nanostructures”.

Boletim da SBPMat: –  Sempre convidamos os entrevistados desta seção do boletim a deixarem uma mensagem para os leitores que estão iniciando suas carreiras científicas. Muitos desses leitores provavelmente almejam conseguir um dia um índice H como o seu. O que você diria a eles?

Ado Jorio: – Faça um grande esforço para participar de conferências, e faça excelentes apresentações, sempre! A ciência é um debate e você tem que ser ouvido. Nunca repita uma mesma apresentação. Cada público pede um foco. É certo que este conselho depende de financiamento, mas desde o início da minha carreira, sempre gastei dinheiro do meu salário financiando minhas viagens, e ainda faço isso.

Boletim da SBPMat: – Deixe uma mensagem ou convite para sua palestra plenária aos leitores que participarão do XV Encontro da SBPMat.

Ado Jorio: – Depois de tudo o que foi dito acima, e considerando que título e resumo estarão disponíveis, só me resta já deixar aqui, de prontidão, meu agradecimento àqueles que me prestigiarem com sua presença. Será uma honra ter os colegas no auditório.

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Link para o resumo da plenária de Ado Jorio, intitulada “Innelastic light scattering in carbon nanostructures: from the micro to the nanoscale”: http://sbpmat.org.br/15encontro/speakers/abstracts/7.pdf

Artigo em destaque: Vibrações de nanotubos manipulados.


O artigo científico com participação de membros da comunidade brasileira de pesquisa em Materiais em destaque neste mês é:  Strain Discontinuity, Avalanche, and Memory in Carbon Nanotube Serpentine Systems. Muessnich, Lucas C. P. A. M.; Chacham, Helio; Soares, Jaqueline S.; Neto, Newton M.; Shadmi, Nitzan; Joselevich, Ernesto; Cancado, Luiz Gustavo; Jorio, Ado. Nano Lett. 2015, 15 (9), pp 5899–5904. DOI: 10.1021/acs.nanolett.5b01982

Vibrações de nanotubos manipulados.

Cientistas de instituições brasileiras, em colaboração com pesquisadores de Israel, “manipularam” nanotubos de carbono de 1 nm de diâmetro depositados em cima de superfícies de quartzo e analisaram as deformações e deslocamentos produzidos por essa nanointervenção. A equipe identificou alguns padrões de comportamento do sistema nanotubos – quartzo e formulou um modelo matemático aplicável a sistemas formados por materiais uni e bidimensionais sobre diversos substratos. Os resultados do trabalho foram recentemente publicados no prestigioso periódico científico Nano Letters.

Para realizar os experimentos, os pesquisadores brasileiros usaram amostras idealizadas e produzidas no Instituto Weizmann de Ciência (Israel), nas quais os nanotubos são serpentiformes (compostos por segmentos paralelos entre si conectados por curvas em forma de “U”). Essas amostras ofereceram aos cientistas uma desejável complexidade, propiciada tanto pelo formato dos nanotubos, quanto pelo caráter anisotrópico do quartzo, que faz com que a adesão dos nanotubos ao substrato não seja a mesma em todos os pontos.

Para “manipular” o sistema, os pesquisadores utilizaram a ponta de um microscópio de força atômica (AFM) construído no próprio laboratório, que permite mudar a posição de partículas nanométricas e até mesmo de átomos, e medir, in situ, o espectro óptico das nanoestruturas. Em cada amostra, a ponta era encostada em um ponto do substrato de quartzo e empurrada em direção ao nanotubo, para então proceder à análise óptica.

Antes e depois da nanomanipulação, os cientistas analisaram uma série de pontos dos nanotubos usando a técnica de espectroscopia Raman, que fornece informação sobre a frequência em que os átomos vibram na área que está sendo estudada. Mais precisamente, os pesquisadores focaram as atenções na frequência da chamada “banda G”, que é usada para inferir as medidas de deformação (strain) de um ponto analisado, desde que as mudanças na frequência da banda G são proporcionais às mudanças na deformação.

Dessa maneira, os cientistas puderam identificar e analisar diferentes comportamentos dos nanotubos frente à nanomanipulação, como, por exemplo, o desprendimento do substrato e o intenso deslocamento de um trecho completo de um nanotubo que recebera duas manipulações no mesmo ponto.

Além de realizarem o trabalho experimental, os autores do artigo da Nano Letters conseguiram condensar a complexidade dos comportamentos observados num modelo matemático (uma equação) capaz de explicá-los teoricamente e de predizer esses fenômenos em sistemas similares.  “O artigo propõe um modelo relativamente simples para descrever efeitos complexos da adesão de nanoestruturas em matrizes de suporte”, diz Ado Jório, professor do Departamento de Física da Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG) que assina a letter como autor correspondente.

A pesquisa que deu origem ao artigo da Nano Letters foi desenvolvida dentro dos trabalhos de mestrado, doutorado e pós-doutorado de três dos autores da letter, no contexto da Rede Brasileira de Pesquisa e Instrumentação em NanoEspectroscopia Optica, um projeto financiado pelo Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e coordenado por Ado Jório. “Este é o resultado de um amplo projeto de instrumentação científica, para chegarmos ao nível de manipular nanoestruturas e medir, com precisão, o efeito deste processo na escala nanométrica”, diz Jorio.

A figura mostra um dos 34 nanotubos serpentiformes sobre substrato de quartzo cristalino estudados pelos autores do artigo. À esquerda de quem olha, o nanotubo antes da manipulação. À direita, na sequência, o mesmo nanotubo depois da intervenção, com a deformação consequente evidenciada. O segmento central do nanotubo, onde ocorreu a nanomanipulação, foi colorizado, os tons de cinza indicando a frequência da banda G naquele local. Finalmente, mais à direita, o gráfico que exibe a frequência de banda G medida por espectroscopia Raman em pontos sucessivos desse nanotubo (representação gráfica dos tons de cinza): os círculos pretos se referem ao nanotubo não manipulado e os de cor cinza, ao manipulado.

Artigo em destaque: Fônons acoplados à ordem magnética na origem da ferroeletricidade.


O artigo científico com participação de membros da comunidade brasileira de pesquisa em Materiais em destaque neste mês é: Spin-phonon and magnetostriction phenomena in CaMn7O12 helimagnet probed by Raman spectroscopy. Nonato, A.; Araujo, B.S.; Ayala, AP; Maciel, AP; Yanez-Vilar, S.; Sanchez-Andujar, M.; Senaris-Rodriguez, MA; Paschoal, CWA. Applied Physics Letters 105, 222902 (2014); DOI: 10.1063/1.4902234.

Matéria de divulgação: Fônons acoplados à ordem magnética na origem da ferroeletricidade.

Por meio de um estudo baseado, principalmente, na técnica de espectroscopia Raman, pesquisadores do Brasil, em colaboração com cientistas da Espanha, avançaram na compreensão dos mecanismos envolvidos na geração de ferroeletricidade magneticamente induzida (polarização elétrica que ocorre em alguns materiais com ordenamento magnético espiral, mesmo quando não estão sob a ação de campos elétricos) no composto CMO.

O CMO, cuja fórmula é CaMn7O12, é um óxido cerâmico de estrutura perovskita, que apresenta, simultaneamente, a baixas temperaturas, ferroeletricidade e antiferromagnetismo.

Além de contribuir ao avanço da pesquisa fundamental, o trabalho, cujos resultados foram recentemente publicados na revista Applied Physics Letters (APL), abre possibilidades para a criação de novos materiais cuja polarização possa ser controlada por meio de campos magnéticos. Tais materiais poderiam ser aplicados, por exemplo, em novos dispositivos spintrônicos para armazenamento de dados, mais rápidos e que consumam menos energia.

O estudo foi realizado durante o doutorado de Ariel Nonato Almeida de Abreu Silva, orientado por Carlos William de Araujo Paschoal, professor do departamento de Física da Universidade Federal do Maranhão (UFMA), onde lidera um grupo de pesquisa em propriedades dielétricas e vibracionais. “A idéia surgiu da busca por materiais multiferroicos e magnetoelétricos que permitam um controle da polarização elétrica mediante substituições”, diz o professor Araujo Paschoal, que assina o artigo junto a outros sete pesquisadores. De acordo com ele, o CMO foi escolhido por apresentar um rico diagrama de fases (magnética, estrutural e de ordenamento de carga) e por ser único nos mecanismos que geram ferroeletricidade a partir de suas propriedades magnéticas.

Entre as particularidades do CMO, existe uma transição magnética, que ocorre a 90 K (cerca de -180° C), na qual o composto passa da fase paramagnética à antiferromagnética, induzindo uma ferroeletricidade gigante.

No estudo que gerou o paper da APL, Ariel e seu orientador analisaram detalhadamente os espectros Raman das amostras de CMO em diversas temperaturas (de 300 K, cerca de 26°C, até 10 K, cerca de -263°C) para investigar as vibrações coletivas dos átomos da rede cristalina (fônons) e sua relação com a ordem magnética. Entre outros resultados, conseguiram provar que, a 90 K, os fônons exibiam um comportamento não usual devido ao acoplamento com a ordem magnética.

“A principal contribuição deste trabalho foi ajudar na compreensão de como os fônons acoplam com o ordenamento magnético no CaMn7O12(CMO). Isso sem dúvida é um grande passo que nos permite avançar na compreensão da origem da polarização elétrica induzida no CMO, a qual ainda é motivo de grande discussão na literatura”, afirma Paschoal.

Espectro Raman do CMO observado a 10 K. O inset mostra o acoplamento ferroaxial da hélice magnética com a rotação global da estrutura descrita pelo vetor axial A.

O trabalho experimental deste estudo começou com a síntese das amostras, que foi realizada na Universidad de A Coruña (Espanha), onde Ariel estava realizando um “período sanduíche” sob supervisão da professora Maria Antonia Señaris Rodriguez. Na sequência, na Universidad de Santiago de Compostela, foi realizada uma série de medidas magnéticas. Por fim, as medidas de espectroscopia Raman foram realizadas no Laboratório de Espalhamento de Luz da Universidade Federal do Ceará (UFC), em colaboração com o professor Alejandro Pedro Ayala, e no próprio departamento de Física da UFMA, no Laboratório de Espectroscopia Vibracional e Impedância (LEVI).

A pesquisa contou com financiamento de agências brasileiras federais (CNPq e CAPES) e estaduais (FUNCAP e FAPEMA, do Ceará e do Maranhão, respectivamente) e de entidades da Europa.