Boletim da SBPMat – 54ª edição.


 

Saudações !

Edição nº 54 – 27 de fevereiro de 2017

Notícias da SBPMat
  • Young Researcher Award. SBPMat lança prêmio para pós-docs em parceria com a E-MRS. A submissão de candidaturas está aberta. Aqui.
  • Isenção na inscrição do Encontro da E-MRS. Conheça os estudantes selecionados, que vão participar do E-MRS 2017 Spring Meeting sem pagarem taxa de inscrição. Aqui.
  • Campanha de sócios SBPMat. Ainda está aberto o período de desconto na anuidade 2017. Veja motivos e benefícios de ser sócio da SBPMat e saiba como pagar a anuidade. Aqui. 
  • Sócios pessoa jurídica. Empresas e organizações de todos os tipos também são bem-vindas à comunidade de sócios da SBPMat. Conheça os novos sócios institucionais da SBPMat: Altmann e Interprise. Aqui.
XVI Encontro da SBPMat/ XVI B-MRS Meeting
  • Simpósios. A lista de simpósios aprovados estará no site do evento no início de março. 
  • Organização. Conheça o comitê organizador. Aqui.
  • Expositores. Veja no site do evento as 14 empresas que já confirmaram participação. Empresas interessadas em participar do evento com estandes e outras formas de divulgação devem entrar em contato com Alexandre, no e-mail comercial@sbpmat.org.br.
      
Artigo em destaque

Uma equipe com participação de pesquisadores da Unicamp desenvolveu uma “receita” inovadora para fabricar nanocristais de perovskita luminescentes (pontos quânticos) que podem ser purificados sem se degradarem. Com os robustos nanocristais, a equipe fabricou LEDs brilhantes e eficientes de arquitetura inovadora. O trabalho foi reportado em paper publicado na Advanced Functional Materials.  Veja nossa matéria de divulgação.

Gente da comunidade

Entrevistamos Aloísio Nelmo Klein, professor da UFSC, onde foi um dos introdutores da pesquisa e ensino em Materiais. Com mais de 60 patentes e um histórico de interação com empresas, Klein se define como um pesquisador convencido de que a ciência é uma das principais forças motrizes para o desenvolvimento de uma nação. Saiba mais sobre a história deste pesquisador, desde sua infância numa vila de descentes de alemães no Rio Grande do Sul até o presente, e veja a mensagem que deixou para os leitores mais jovens. Veja a entrevista.

Ex-presidentes da SBPMat Elson Longo (UNESP, UFSCar) e José Arana Varela (in memoriam) são homenageados por meio dos nomes de dois novos laboratórios da UFPel. Saiba mais.

Dicas de leitura
  • Inovações tecnológicas feitas no Brasil em aços usados em motores elétricos e transformadores melhoram a eficiência energética. Aqui.
  • Colaboração do LNNano (CNPEM) com usina de álcool gera tecnologia de transformação do bagaço de cana em carvão ativo, que pode ser usado na purificação de água e ar. Aqui.
  • Visando a aplicações aeroespaciais, equipe com participação brasileira estuda o que acontece com nanotubos durante impactos em alta velocidade e melhora o material. Aqui.
Oportunidades
  • Oportunidades para pesquisadores no CNPEM. Aqui.
  • Inscrições abertas para o Young Research Award, prêmio da SBPMat em parceria com a E-MRS para pós-docs. Aqui.
Próximos eventos da área
  • Pan-American Polymer Science Conference (PanPoly). Guarujá, SP (Brasil). 22 a 24 de março de 2017. Site.
  • 9th International Conference on Materials for Advanced Technologies. Suntec (Cingapura). 18 a 23 de junho de 2017. Site. 
  • XXXVIII Congresso Brasileiro de Aplicações de Vácuo na Indústria e na Ciência (CBRAVIC) + III Workshop de Tratamento e Modificação de Superfícies (WTMS). São José dos Campos, SP (Brasil). 21 a 25 de agosto de 2017. Facebook.
  • IUMRS-ICAM 2017. Kyoto (Japão). 27 de agosto a 1º de setembro de 2017. Site.
  • XVI Encontro da SBPMat/ XVI B-MRS Meeting. Gramado, RS (Brasil). 10 a 14 de setembro de 2017. 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.

 
 

 

 

Artigo em destaque: Como fazer nanocristais de perovskita mais estáveis para LEDs mais eficientes.


O artigo científico com participação de membros da comunidade brasileira de pesquisa em Materiais em destaque neste mês é: Amine-Free Synthesis of Cesium Lead Halide Perovskite Quantum Dots for Efficient Light-Emitting Diodes. Emre Yassitepe, Zhenyu Yang, Oleksandr Voznyy, Younghoon Kim, Grant Walters, Juan Andres Castañeda, Pongsakorn Kanjanaboos, Mingjian Yuan, Xiwen Gong, Fengjia Fan, Jun Pan, Sjoerd Hoogland, Riccardo Comin, Osman M. Bakr, Lazaro A. Padilha, Ana F. Nogueira, and Edward H. Sargent. Adv. Funct. Mater. 2016. DOI: 10.1002/adfm.201604580.

Como fazer nanocristais de perovskita mais estáveis para LEDs mais eficientes

Nesta imagem ilustrativa, enviada por Emre Yassitepe, pontos quânticos azuis, verdes e vermelhos excitados por radiação ultravioleta exibem uma brilhante luminescência.
Nesta imagem ilustrativa, enviada por Emre Yassitepe, pontos quânticos azuis, verdes e vermelhos excitados por radiação ultravioleta exibem uma brilhante luminescência.

Os pontos quânticos de perovskita vem sendo enxergados como ótimos candidatos para compor uma próxima geração de telas e dispositivos para iluminação. De fato, essas nanopartículas luminescentes são capazes de emitir luz de alto brilho e em cores muito vívidas e puras ao receberem energia externa. Mas o uso tecnológico dos pontos quânticos de perovskita esbarra ainda em algumas limitações, principalmente ligadas à sua instabilidade, pois essas minúsculas partículas rapidamente podem reagir com o meio, aglomerar-se ou aumentar de tamanho, por exemplo.

Uma equipe de cientistas de instituições do Canadá, Brasil e Arábia Saudita encontrou uma solução a um dos problemas que limitam o avanço da pesquisa e desenvolvimento na área, a degradação dos pontos quânticos de perovskita durante sua fabricação. O estudo foi reportado em artigo recentemente publicado no periódico Advanced Functional Materials (fator de impacto: 11,38).

A fabricação dos pontos quânticos de perovskita é tradicionalmente realizada colocando num frasco uma solução com uma série de compostos que, ao reagirem sob determinadas condições, geram nanopartículas de perovskita revestidas (passivadas) com ácido oleico (C18H34O2) e oleilamina (C18H35NH2).

A equipe realizou experimentos e simulações computacionais para compreender como ocorria, passo a passo, a formação dos pontos quânticos de perovskita e, dessa maneira, formular um método de fabricação que evitasse o problema da degradação. Os cientistas perceberam que a chave da solução residia em reformular os “ingredientes” do processo para poder retirar a oleilamina que acabava criando as condições para a degradação dos pontos quânticos, os quais precipitavam para o fundo do frasco.

“Nós focamos no desenvolvimento de uma nova técnica de síntese para passivar pontos quânticos de perovskita com ácido oleico”, diz Emre Yassitepe, pós-doc no Laboratório de Nanotecnologia e Energia Solar do Instituto de Química da Unicamp, que assina o artigo como primeiro autor. “O ácido oleico é um dos ligantes mais usados até o momento para estabilizar pontos quânticos e queríamos ver o impacto na estabilização e no desempenho do LED de diferentes ligantes”, completa.

Seguindo a nova “receita”, a equipe conseguiu produzir pontos quânticos de cerca de 8 nm, revestidos unicamente com ácido oleico, compostos por césio, chumbro e elementos do grupo dos halogêneos e tendo uma estrutura perovskita (que é uma determinada organização dos átomos). Foram produzidos e caracterizados pontos quânticos verdes, de fórmula CsPbBr3), azuis (CsPb(Br,Cl)3) e vermelhos (CsPb(Br,I)3).

Um dos principais ganhos obtidos com o novo método foi a estabilidade coloidal dos pontos quânticos: diferentemente dos pontos quânticos revestidos com oleilamina, eles permaneceram intatos após a etapa da purificação, que remove dos nanocristais os compostos residuais que costumam remanescer do processo de fabricação.

A equipe foi além da fabricação e análise experimental dos pontos quânticos e construiu com eles dispositivos LED (diodos emissores de luz, hoje amplamente utilizado em lâmpadas e telas) emissores de luz verde, azul e vermelha para conferir sua eficiência. Fizeram filmes finos com os pontos quânticos de perovskita conseguidos e colocaram uma camada desse material “sanduichada” entre uma camada de dióxido de titânio, encarregada de transportar elétrons (portadores de carga negativa) e uma camada polimérica, destinada ao transporte dos chamados “buracos” (portadores de carga positiva). Nesse LED, ao se aplicar um campo elétrico, elétrons e buracos se deslocam para a camada de pontos quânticos e acabam excitando-os, fazendo que emitam fótons e gerem, assim, a luz desejada.

O uso de camadas de transporte poliméricas processadas a partir de solução, em vez de camadas processadas a partir de evaporação para fabricar LEDs de perovskita foi uma inovação também possibilitada pela nova “receita”, que tornou os pontos quânticos mais robustos frente a esse tipo de processamento.

Como resultado final, os cientistas conseguiram LEDs azuis e verdes brilhantes e eficientes. Os LEDs de perovskita feitos com pontos quânticos sem oleilamina demonstraram um desempenho melhor, em alguns aspectos, do que os LEDs de perovskita convencionais contendo oleilamina.

autores
Fotos dos autores do artigo de instituições brasileiras. A partir da esquerda: Ana Flávia Nogueira e Emre Yassitepe (Instituto de Química da Unicamp), Juan Andrés Castañeda e Lázaro Padilha (Instituto de Física Gleb Wataghin, Unicamp).

“Demonstramos um novo método de síntese que aumenta a estabilidade coloidal dos pontos quânticos de perovskita ao revesti-los com ácido oleico”, resume Yassitepe. “Esse aumento da estabilidade viabilizou a remoção do excesso de conteúdo orgânico nos filmes finos, o qual atua como isolante entre os pontos quânticos, reduzindo seu desempenho. Ao reduzir os ligantes que estavam em excesso, conseguimos fazer LEDs mais eficientes e processáveis em solução”, conclui o pós-doc.

O trabalho foi realizado com financiamento de agências canadenses, da FAPESP (Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo) e da Universidade de Ciência e Tecnologia King Abdullah (Arábia Saudita).  Na Unicamp, foram realizados os experimentos de absorção transiente ultrarrápida e análises por microscopia eletrônica de transmissão para caracterizar os pontos quânticos. A síntese dos nanocristais e a fabricação dos LEDs foi realizada na Universidade de Toronto, no grupo do professor Edward H. Sargent, onde Yassitepe realizou um estágio de um ano dentro de seu pós-doutorado na Unicamp. “Agradeço à FAPESP- Bolsa Estágio de Pesquisa no Exterior for ter me dado esta oportunidade”, diz Yassitepe.