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Boletim da SBPMat – edição especial sobre o XV B-MRS Meeting.
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XV B-MRS Meeting/ XV Encontro da SBPMat: relato multimídia.
O amplo e variado leque de atividades do programa foi sem dúvida um dos destaques da décima quinta edição do evento anual da Sociedade Brasileira de Pesquisa em Materiais, o XV B-MRS Meeting. O comitê organizador do evento, liderado pelas professoras Ana Flávia Nogueira (IQ-Unicamp) e Mônica Alonso Cotta (IFGW-Unicamp), imaginou e viabilizou um programa técnico composto por tutoriais, visita a laboratórios, palestras plenárias, painéis de discussão, apresentações orais, sessões de pôsteres, palestras de empresas e exposição de estandes.
Chairlady do evento Mônica Cotta: diversidade de temas e formatos ao longo de jornadas de 11 horas.
A proposta foi aceita maciçamente e com entusiasmo pelos participantes do evento, que lotaram auditórios, corredores e área de expositores do centro de convenções Expo D. Pedro, na cidade de Campinas (SP), para conhecer, apresentar e discutir recentes avanços e perspectivas da Ciência e Engenharia de Materiais entre 25 e 29 de setembro deste ano. O número de inscritos (cerca de 1.800) superou as expectativas da organização, dado o atual contexto brasileiro de escassez de recursos.
Ana Flávia Nogueira, chairlady: agradecimentos e satisfação com os resultados obtidos num contexto difícil.
As diversas apresentações e as interações ao longo do evento ocorreram principalmente em idioma inglês, porém os mais diversos sotaques puderam ser ouvidos. De fato, o evento contou com participantes de 23 países dos continentes americano, europeu e asiático. A internacionalização também esteve presente na organização do encontro, por meio de coordenadores de simpósios da Alemanha, Canadá, Espanha, Estados Unidos, Finlândia, França, Portugal e Suécia, além, é claro, do Brasil.
Nas diversas sessões, foram abordados avanços e perspectivas relativos a diversos tipos de materiais (nanomateriais, biomateriais, materiais bidimensionais, superfícies e interfaces, materiais orgânicos eletrônicos, eletrocerâmicas, metais avançados, nanocelulose, semicondutores e supercondutores, entre outros). Não apenas pesquisa, mas também tecnologia e inovação em Materiais estiveram presentes ao longo das apresentações e discussões, abrangendo métodos para descoberta de novos materiais, processos de fabricação, estudos sobre estrutura e propriedades dos materiais e técnicas experimentais e teóricas para realizá-los. Abundaram também as referências às aplicações dos materiais em segmentos como energia, saúde, transporte, embalagens, eletrônica e fotônica, entre outros, inclusive mediante apresentação de casos em que a pesquisa e o desenvolvimento geraram inovação. Nesses momentos, ficou evidenciada a forte relação da pesquisa em Materiais com o crescimento econômico dos países, com a melhoria da qualidade de vida das pessoas e com a preservação dos recursos naturais do planeta.
Osvaldo N. de Oliveira Jr, presidente da SBPMat: conexão da pesquisa em Materiais com a sociedade está mais forte que nunca.
Aliás, a sustentabilidade orientou os organizadores do evento na opção por não imprimir os livros programas nesta edição do encontro. Em vez disso, os participantes contaram com uma boa conexão à Internet e um aplicativo que podia ser baixado em dispositivos móveis a partir de um código QR na entrada do centro de convenções ou, ainda, nas lojas virtuais de Google e Apple. O app também incluiu um leitor de código QR por meio do qual os participantes podiam obter rapidamente os resumos dos trabalhos apresentados nas sessões de pôsteres.
O XV B-MRS Meeting contou com apoio das agências de financiamento Capes, CNPq e Fapesp, além de outras entidades, e com patrocínio das empresas expositoras.
TUTORIAIS E VISITA AO CNPEM NO DOMINGO À TARDE
A intensiva programação começou no domingo 25 de setembro à tarde, antes mesmo da abertura do evento, com dois tutoriais. Durante cerca de 3 horas, mais de 200 participantes aprenderam sobre pesquisa de alto impacto, em particular, publicação de artigos científicos, com as dicas do professor Valtencir Zucolotto (IFSC-USP). Autor de mais de 140 papers publicados em periódicos internacionais, com mais de 4.000 citações segundo o Google Scholar, Zucolotto desenvolveu e ministra cursos nesse tema no Brasil e no exterior.
Em paralelo, em outra sala do centro de convenções, cerca de 30 participantes debruçados sobre seus laptops recebiam um treinamento teórico-prático em simulações computacionais, guiados pelos professores Pedro Autreto (UFABC) e Ricardo Paupitz (UNESP).
Enquanto os tutoriais ocorriam no Expo D. Pedro, a uns 10 quilômetros dali, um terceiro grupo de participantes do XV B-MRS Meeting, composto por pesquisadores seniores do Brasil e do exterior, visitou os laboratórios multiusuário de luz síncrotron, nanotecnologia e biociências, abertos à comunidade científica mundial, que compõem o Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM). O grupo também percorreu as obras do Sirius, que será a segunda fonte de luz síncrotron de quarta geração do mundo quando for inaugurada, antes do final da década.
ABERTURA, HOMENAGENS E COQUETEL NO DOMINGO À NOITE
No fim da tarde, às 19:30 horas, cerca de 700 pessoas ocupavam a sala maior do centro de convenções para participar da sessão de abertura oficial do evento. “Encontros como este são comemorações daquilo que cientistas e tecnólogos podem fazer pelo mundo, pela humanidade”, disse o presidente da SBPMat, abrindo formalmente o XV B-MRS Meeting, pouco depois das 19:30 horas desse mesmo domingo. No palco, além do professor Novais de Oliveira, compunham a mesa as chairladies do evento, e, representando a International Union of Materials Research Societies (IUMRS) enquanto segundo vice-presidente, o professor Roberto Mendonça Faria (IFSC-USP). Os membros da mesa agradeceram os organizadores e apoiadores, desejaram um bom evento aos participantes e deram algumas informações sobre o evento.
Na sequência, na mesma sala, ocorreram homenagens a dois cientistas que, além de terem participado ativamente da história da SBPMat, desenvolveram trabalhos de impacto internacional no campo dos Materiais. O primeiro homenageado foi o professor José Arana Varela, falecido em maio passado aos 72 anos. Varela, que deixou importantes contribuições na área de materiais cerâmicos (eletrocerâmicas, filmes finos, cerâmicas nanoestruturadas, aplicações como sensores e varístores, entre outras), foi um dos fundadores e presidentes da SBPMat. Um ex-aluno e amigo de Varela, o professor Edson Roberto Leite (UFSCar) proferiu uma apresentação sobre a carreira científica do ex-orientador, destacando seu pioneirismo, sua articulação e reconhecimento internacional e seu sucesso na colaboração com empresas. Com ajuda de slides recheados de fotografias, Leite destacou também “o maior legado de Varela: os amigos e ex-alunos que continuam seu trabalho”. De fato, no dia seguinte, vários desses ex-alunos – amigos reunidos em um dos simpósios do evento (“X Brazilian Electroceramics Symposium – In Honor to Prof. Dr. Jose Arana Varela”) também fizeram uma homenagem ao mestre, que foi professor da UNESP.
Antes de passar à outra homenagem da abertura do evento, o professor Novais de Oliveira Junior tomou a palavra para anunciar que a SBPMat lançaria em breve seu novo site e mostrou uma versão demo do mesmo. Uma das propostas do site é dar destaque a imagens científicas produzidas pela comunidade de Materiais, colocando-as como plano de fundo em todas suas páginas, explicou o presidente da sociedade, que logo convidou os presentes a enviarem suas imagens.
A segunda homenagem da noite foi uma distinção que a SBPMat outorga anualmente a cientistas de trajetória destacada, aos quais se solicita que profiram uma palestra (a Palestra Memorial “Joaquim da Costa Ribeiro”). Nesta oportunidade, o cientista eleito foi o professor Aldo Craievich (IF-USP). Argentino, Craievich desenvolveu sua carreira de pesquisador principalmente no Brasil e na França. Além de ter feito relevantes contribuições ao estudo de estruturas e transformações estruturais de sólidos, o cientista foi um dos protagonistas do projeto, construção e funcionamento do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS), localizado no CNPEM, cujos recursos para pesquisa têm impactado a comunidade de Materiais internacional – principalmente a latino-americana. Craievich também participou do processo de criação da SBPMat desde o início.
Na sua palestra memorial sobre caracterização avançada de materiais, o professor Craievich chamou a atenção para uma limitação de uma das técnicas mais utilizadas para determinar a estrutura dos materiais, a difração de raios X. Numa perspectiva histórica, o homenageado comentou as importantes descobertas conseguidas ao longo de mais de 100 anos de uso da difração de raios X. Entretanto, os resultados obtidos por meio dessa técnica, explicou Craievich, mostram apenas a média de muitos dados captados em diversos locais da amostra e em momentos sucessivos. Por isso, a difração de raios X não consegue descrever situações que estão fora da média, mas têm grande influência nas propriedades dos materiais: os defeitos do material e as configurações formadas por átomos em movimento por curtíssimos instantes. Essas limitações, comentou Craievich, começaram a ser superadas com o uso de fontes de raios X de quarta geração (por exemplo, fontes sincrotron como o Sirius) e de quinta geração (como o laser de elétrons livres). No final de uma apresentação muito abundante em referências científicas, o professor utilizou uma história em quadrinhos do famoso autor argentino Quino para instigar os futuros usuários de fontes avançadas de raios X a inovarem nos experimentos, e compartilhou por meio de fotos algumas lembranças pessoais. Veja aqui a apresentação de Aldo Craievich.
Por volta das 20:45 horas, finalizadas as homenagens e as apresentações, do outro lado das portas da grande sala, música, comida e bebida aguardavam o público. A música ficou por conta do grupo Bate Lata, composto por crianças e adolescentes ligados a um programa de inclusão sociocultural por meio da música. Os jovens músicos cantaram e tocaram versões de músicas brasileiras populares muito conhecidas, usando alguns instrumentos tradicionais e outros fabricados por eles mesmos a partir de sucata (varal de roupa, tambor de óleo). O cardápio do coquetel (caldo de feijão, coxinhas, croquetes, cerveja gelada e refrigerantes) completou o clima de bar paulista. A confraternização propiciou muitos encontros e reencontros, que prenunciaram o clima de interação e camaradagem que reinaria até o final do evento.
SESSÕES ORAIS E PÔSTERES (SIMPÓSIOS) E EXPOSITORES.
Entre e a segunda e a quinta-feira, mais de 2.000 trabalhos foram apresentados por seus autores (desde estudantes de graduação até pesquisadores seniores), dentro dos 20 simpósios temáticos, em forma de pôsteres, apresentações orais e palestras convidadas. Público numeroso e muita discussão caracterizaram tanto as sessões orais quanto as de pôsteres.
A programação do evento incluiu também 2 workshops, compostos principalmente por palestras convidadas. Um deles foi totalmente organizado por estudantes dos University Chapters da SBPMat. No outro, discutiu-se desenvolvimento sustentável de materiais com aplicações em áreas de impacto social.
A presença de expositores foi recorde na história dos encontros da sociedade: foram 43 empresas e instituições divulgando seus produtos e serviços (a maioria, instrumentos científicos) em estandes e em 12 palestras técnicas.
PAINEIS DE DISCUSSÃO NO HORÁRIO DO ALMOÇO
No horário habitualmente destinado ao almoço, das 12:00 às 14:00 horas, foi possível, nesta edição do evento, alimentar o corpo e, ao mesmo tempo, nutrir o intelecto com as discussões que ocorreram nos painéis de discussão.
Na segunda-feira, a sessão, organizada pela campanha “Research in Germany” do governo alemão, que também patrocinou os lanches, foi voltada à apresentação de oportunidades de pesquisa na Alemanha. Cerca de 80 participantes, sentados ao redor de mesas redondas, assistiram a apresentações da agência alemã de intercâmbio acadêmico (DAAD), do Research in Germany e de pesquisadores que trabalham ou trabalharam em instituições da Alemanha. Inicialmente, foi apresentado o panorama do robusto sistema de ensino e pesquisa da Alemanha (milhares de instituições diversas para fazer pesquisa, cerca de 2,5 a 2,8% do PIB investido em P&D, 600 mil pessoas trabalhando nesse segmento), no qual vem crescendo o número de pesquisadores estrangeiros na última década – número que já supera os 50 mil. Também foram mostradas diversas opções de bolsas e outros recursos que podem ser utilizados por acadêmicos do Brasil de todos os níveis de formação para desenvolver projetos de pesquisa na Alemanha, bem como links onde encontrar mais informações. Finalmente, pesquisadores da Alemanha falaram brevemente sobre suas instituições e grupos de pesquisa (em materiais avançados, materiais para eletrônica e optoeletrônica e medicina/biomateriais). O “Science Lunch”, como se denominou esta sessão, finalizou num formato muito participativo: público e oradores conversando, quiçá sobre possíveis colaborações, sentados às mesas redondas. Seis arquivos das apresentações desta sessão estão disponíveis no Slideshare da SBPMat.
A questão da escrita e publicação científica, que tinha sido abordada no domingo à tarde, foi retomada na terça-feira, no horário do almoço. A sessão, chamada “Meet the editors” consistiu num painel de discussão que reuniu editores-chefes e um diretor de revistas científicas da área para falar sobre publicação de artigos científicos. Os painelistas foram: Ifor Samuel (editor-chefe da Synthetic Metals, da editora Elsevier, primeiro periódico dedicado à eletrônica orgânica), Paul Weiss (editor-chefe da ACS Nano, da editora da American Chemical Society, fator de impacto 13,334), Susan Sinnott (editora-chefe da Computational Materials Science, da Elsevier) e Tim Smith (diretor na editora do Institute of Physics, IOP). Enquanto o público, formado por cerca de 80 pessoas, degustava os salgados, doces, sucos e frutas oferecidos pelo IOP, os editores apresentaram brevemente os periódicos que chefiam e Tim Smith falava sobre o conjunto de publicações da IOP Publishing na área de Materiais. Smith comentou que esse grupo de revistas registrou um aumento de 560% nos downloads de artigos feitos a partir do Brasil nos últimos 10 anos. Ele também anunciou que a IOP Publishing realizará um projeto-piloto (experimental) de revisão por pares em modo duplo cego de janeiro a dezembro de 2017, como opção para autores da revista Materials Research Express. Nessa modalidade, os nomes e filiações dos autores são retirados dos artigos antes de enviá-los aos revisores. O projeto, contou Smith, será realizado em resposta a demandas de setores das comunidades de Materiais e Biociências. Um dos temas centrais das falas dos painelistas foi o das dicas para autores que desejam ter seus artigos publicados (veja no box abaixo). No final da sessão, os painelistas responderam às diversas indagações do público.
Na discussão da quarta-feira, o assunto foi a contribuição da pesquisa em Materiais à geração de inovações tecnológicas e de competitividade nas empresas. O tema foi abordado por meio da apresentação de casos brasileiros em que inovações são geradas a partir de projetos de pesquisa e desenvolvimento realizados em colaboração por universidade e empresas industriais. O painel foi coordenado por um estudioso da inovação tecnológica, o professor Ruy Quadros (Instituto de Geociências, Departamento de Política Científica e Tecnológica, Unicamp). Quadros abriu a sessão comentando que, nos últimos 15 anos, num processo lento e contínuo, as empresas no Brasil têm ficado mais inovadoras. Porém, disse o professor, os recursos para inovação (inclusive os culturais) nas empresas ainda são incipientes, daí o importante papel da pesquisa pública no processo. Em seguida, o líder de gestão da inovação da Mahle, André Ferrarese, mestre em Engenharia Mecânica pela USP, apresentou a empresa: uma multinacional fornecedora de sistemas do segmento automotivo, que possui 11 centros de tecnologia no mundo (com 1.950 funcionários), dos quais, um se encontra no Brasil, na cidade de Jundiaí (SP). Para lançar uma média de 4 novos produtos por ano, a empresa inicia o processo de inovação com cerca de 130 novas ideias, as quais se transformam em 23 projetos. Ao longo do processo, a Mahle colabora com diversos atores internacionais: institutos de pesquisa, universidades, fornecedores… Ferrarese apresentou, em particular, o caso brasileiro de um consórcio no qual a Mahle participa, dedicado à pesquisa pré-competitiva (fase de geração de conhecimento e desenvolvimento de tecnologia, anterior ao desenvolvimento de produtos). O Tribo-Flex (nome do consórcio que alude a seu tema de estudo, a Tribologia dos motores flex) reúne empresas do ramo automotivo, inclusive concorrentes diretas como Fiat, Renault e Volkswagen, instituições de pesquisa e a Fapesp. O objetivo é gerar e disseminar conhecimento científico sobre temas de interesse das empresas. No contexto do consórcio, foram realizados estudos experimentais e teóricos, testes, cursos, apresentações em eventos científicos, publicação de artigos… As origens do consórcio, contou Ferrarese, remontam ao ano 2009, quando, num contexto de crise internacional, alguns funcionários da Mahle aproveitaram a redução de jornada que lhes foi imposta para frequentarem uma vez por semana a universidade. A convivência entre pessoas da indústria e da academia transformou-se em troca de desafios, depois em propostas e finalmente em projetos que já apresentam resultados significativos na redução do atrito entre componentes dos motores, além de estarem formando mestres e doutores que poderão fazer a ponte entre indústria e academia com eficiência. Veja aqui a apresentação.
A segunda empresa representada no painel foi a Braskem, também multinacional, porém nascida no Brasil em 2002. Maior petroquímica das Américas e líder mundial na produção de biopolímeros, a empresa conta com mais de 300 pessoas trabalhando na área de inovação, orientadas por um conselho internacional de cientistas especialistas em áreas relevantes para a empresa, e já gerou mais de 900 patentes. Vinícius Galhard Grassi, líder de Ciência de Polímeros na empresa, com mestrado em Engenharia de Materiais e doutorado em Química pela UFRGS, defendeu no painel do XV B-MRS Meeting que tanto a universidade quanto a empresa são necessárias para que aconteça a inovação. “Cada um faz sua parte”, disse ele, mostrando num slide a participação de cada ator nos diversos estágios dentro das etapas do processo de inovação (descoberta, pesquisa básica e aplicada, desenvolvimento de produto e produção). Empresas precisam visar ao lucro e não podem, apenas, fomentar a ciência, acrescentou Grassi. Assim, competências e recursos que seria muito oneroso ter internamente, como serviços de caracterização avançada e conhecimento de fronteira, são contratados da universidade, onde já existem. Grassi também apresentou uma série de projetos de inovações da Braskem em diversos estágios de desenvolvimento: plásticos que se autoconsertam, embalagens poliméricas inteligentes e uma nova resina de polipropileno para produção de espumas, que acaba de ser lançada após 10 anos de projeto.
A terceira e última apresentação do painel de discussão foi a do professor Milton Mori, diretor executivo da agência Inova Unicamp. Mori contou um pouco da história e dos resultados da agência, que se dedica a identificar e promover oportunidades de estímulo à inovação e ao empreendedorismo. A agência oferece auxílio a pesquisadores nas parcerias com empresas, apoio no processo de patenteamento de invenções e na sua divulgação e licenciamento, cursos, premiações e competições, e administra o Parque Científico e Tecnológico da Unicamp. Fundada em 2003, a Inova conta com um portfólio de mais de mil patentes (sendo 13% das tecnologias de coautores da Unicamp e de empresas). Mori também destacou as empresas filhas da Unicamp (como outra maneira de transformar conhecimento gerado na universidade em inovação), as quais, atualmente, geram cerca de 22 mil empregos, segundo os cálculos da Inova.
FESTA
Na noite da quarta-feira, cerca de 200 participantes do encontro congregaram num contexto diferente: a festa do evento. O local escolhido foi o Rudá, um bar e casa de dança que costuma ser frequentado por estudantes – tribo que abunda em Campinas e, particularmente, em Barão Geraldo, que sedia várias instituições de ensino superior.
Os participantes do encontro começaram a chegar pouco depois das 21:00 horas, mas a festa começou mesmo só depois da chegada do presidente da SBPMat, pouco antes das 23:00 horas. De fato, o professor Osvaldo Novais de Oliveira Junior mostrou que sua expertise não é apenas em ciência, mas também em festas. Assim que o professor conversou com o DJ, a festa se animou e várias pessoas “caíram no forró”.
A festa foi prestigiada principalmente por estudantes do encontro, mas alguns professores, inclusive palestrantes de plenárias, também marcaram presença.
PALESTRAS PLENÁRIAS
Um dos destaques do evento foram suas sete palestras plenárias, nas quais cientistas que são expoentes internacionais em seus temas de pesquisa discorreram sobre temas que estão na fronteira do conhecimento, abrangendo desde pesquisa básica até produtos que já estão no mercado. Para satisfação de plenaristas e organizadores do evento, todas as plenárias foram assistidas por auditórios cheios, compostos por cerca de 600 pessoas.
A primeira plenária do evento foi proferida na segunda-feira a partir das 8:30 horas pela professora Elvira Fortunato, diretora do Centro de Investigação de Materiais (CENIMAT) da Universidade de Nova Lisboa (Portugal). Entre muitos prêmios importantes, a professora recebeu, neste ano, o prêmio Blaise Pascal Medal for Materials Science a Academia Europeia das Ciências (EURASC). A palestra da pesquisadora portuguesa se centrou em dois materiais para transístores, alternativos ao silício (normalmente usado tanto como semicondutor quanto como isolante), mais amigáveis com o meio ambiente e com algumas vantagens adicionais. Em primeiro lugar, Fortunato referiu-se aos óxidos metálicos, como o IGZO e o ZTO. Além de apresentarem um excelente desempenho como semicondutores, explicou a pesquisadora, esses materiais oferecem alta transparência – muito almejada para uso em displays -, entre outras vantagens. Óxidos metálicos já fazem parte de protótipos de telas que estão no mercado e, ao mesmo tempo, continuam sendo objeto de estudo para diminuir seu custo de fabricação. O segundo material alternativo apresentado pela palestrante foi nada menos do que o papel, com o qual ela desenvolveu o premiado transístor de papel, onde a celulose funciona não apenas como suporte, mas também como isolante. Flexível, leve, reciclável e barato, o Paper-e® abre inúmeras possibilidades de aplicação, desde biossensores fabricados numa impressora comum até embalagens eletrônicas inteligentes que, conectadas à chamada “internet das coisas”, atualizam automaticamente as informações que exibem. Para tornar o processo de fabricação do papel mais verde e mais rápido, o grupo do CENIMAT conta com a ajuda de bactérias. Trabalhando em vinagre durante dois ou três dias, elas produzem uma nanocelulose que pode ter propriedades diferenciadas com relação à celulose vegetal, como a almejada transparência. Veja aqui a apresentação de Elvira Fortunato.
A plenária da tarde da segunda-feira, proferida pelo professor Lei Jiang (do Instituto Técnico de Física e Química da Academia Chinesa de Ciências), versou principalmente sobre estados extremos de molhabilidade, como a superhidrofobicidade, uma área em que o número de publicações cresceu radicalmente na última década. Jiang começou sua fala com uma introdução sobre seu modo de fazer pesquisa, que pode se resumir a aprender da natureza, observando-a e extraindo dela princípios simples (descoberta) para depois imitá-la (invenção) e, finalmente, transferir esse conhecimento à indústria. Com ajuda de microscópios e outros equipamentos relativamente simples, Jiang e seus colaboradores têm analisado a estrutura, em diversas resoluções micro e nanoscópicas, de superfícies de plantas e animais naturais que, em contato com água ou óleo, apresentam propriedades interessantes para o ser humano. Exemplos: os olhos antinévoa dos mosquitos, as folhas de arroz e de lótus que não se molham nem sujam, as asas da borboleta nas quais a água flui apenas em determinadas direções, as teias de aranha e os cactos que coletam e armazenam água com eficiência, as escamas de peixes com comportamento superoleofóbico debaixo da água. Inspirado nessas estruturas, Jiang projeta e desenvolve materiais (polímeros, filmes finos cerâmicos, hidrogéis, cristais fotônicos, entre outros) e dispositivos muito úteis (sistemas para coleta de água, para purificação de água ou para geração de eletricidade, entre muitos outros). Essas descobertas e invenções já renderam à Jiang e equipe uma coleção de patentes e de publicações em periódicos com alto fator de impacto, como Nature, Nature Materials, Angewandte Chemie, Advanced Materials, Accounts of Chemical Research, Small e Journal of the American Chemical Society, entre outros. Além disso, várias das invenções já circulam na sociedade, fora dos laboratórios, como as gravatas e lenços chineses hidro e oleofóbicos, que permanecem sempre limpos; os vidros instalados em prédios públicos de Pequim que se limpam sozinhos graças a sua superfície superhidrofílica; sistemas de separação água-óleo que percorrem os mares do mundo em mais de 700 navios, e até um sistema de impressão inovador, já utilizado para imprimir jornais, baseado em materiais com molhabilidade especial. Nos países em desenvolvimento, a pesquisa, inclusive a básica, deve cumprir um papel no crescimento econômico, disse Jiang na palestra, referenciando um artigo sobre o assunto do físico brasileiro José Goldemberg, publicado na Science em 1998. Durante a palestra, o cientista chinês se referiu ainda a um princípio observado na natureza em diversas obras filosóficas orientais e ocidentais ao longo da história da humanidade (dialética, ying yang, i ching), o dos sistemas binários cujos elementos cooperam entre si. Para que essa interação ocorra, dando lugar a um novo fenômeno, disse Jiang, os elementos devem se encontrar a uma distância determinada, a distância de cooperação, a qual deve ser considerada no design de materiais inteligentes.
Na terça-feira, o programa do evento começou com a palestra plenária sobre modelagem computacional em escalas nano e atômica da professora Susan Sinnot, chefe do departamento de Ciência e Engenharia de Materiais da Penn State University (EUA) e editora-chefe do periódico Computational Materials Science (Elsevier). Ao longo da apresentação, Sinnott relacionou os métodos disponíveis e compartilhou exemplos de seu uso em pesquisas sobre fases MAX, superligas baseadas em níquel, interfaces cobre-óxido de silício e deformação de metais. A palestra mostrou que os métodos computacionais ajudam a explicar o comportamento experimental dos materiais, conseguem fazer predições sobre suas propriedades, auxiliam na descoberta de novos materiais, são fundamentais para projetar materiais “sob medida” para determinadas aplicações e, ainda, indicam os melhores caminhos para fabricá-los. No final da palestra, a professora Sinnott relacionou algumas limitações a superar para aprimorar a ciência computacional de materiais e ampliar seu uso, não apenas no meio acadêmico, como também na indústria. Por exemplo, tornar as barras de erro mais precisas e mais padronizadas, e conseguir uma maior integração de processamento, caracterização e simulação de materiais. Veja aqui a apresentação de Susan Sinnott.
Um cientista brasileiro, professor da UFMG e dono de um dos índices H mais altos do Brasil (75) foi o plenarista da tarde da terça-feira. Ado Jorio falou sobre uma das suas especialidades, a caracterização de nanoestruturas de carbono por técnicas ópticas (principalmente espectroscopia Raman), as quais, simplificou Jorio, consistem em jogar luz na matéria e medir o que acontece nessa interação. Nessas técnicas, a luz seria a sonda que, em contato com a matéria, a investiga. Porém, o comprimento de onda da luz é de, no mínimo, centenas de nanômetros maior do que o objeto de estudo. Essa característica limita a pesquisa… ou apresenta oportunidades para ir além. Ao longo da apresentação, o professor Jorio mostrou uma série de resultados obtidos, a partir do início deste século, no estudo de nanoestruturas de carbono, muitos deles conseguidos mediante o aprimoramento da instrumentação. Depois de compartilhar dicas para poder espionar a minúscula intimidade das estruturas de carbono por meio de técnicas ópticas, Jorio comentou uma interessante ramificação de seu trabalho de pesquisa. Ele tem participado de estudos sobre a “terra preta de índio”, encontrado na Amazônia brasileira, cuja terra é geralmente muito pobre. Esse solo, porém, apresenta altíssima fertilidade, graças à presença de materiais de carbono, que permaneceram estáveis por centenas de anos. Usando técnicas de caracterização do campo da nanociência, Jorio e seus colaboradores encontraram particularidades no tamanho dos grãos desses materiais de carbono. Esses resultados podem ajudar a desenvolver em laboratório uma nova terra preta que pode ser usada não apenas na agricultura, mas também como forma de armazenar carbono sequestrado da atmosfera, onde seu excesso é responsável pelo aquecimento global. Veja aqui a apresentação de Ado Jorio.
Na manhã da quarta-feira, a sala das plenárias recebeu o público com uma bela fotografia de uma aurora boreal no céu de St. Andrews (Escócia) projetada nos telões. A imagem antecipava, de alguma maneira, que o palestrante, Ifor Samuel, era professor da antiquíssima Universidade de St. Andrews (fundada em 1.413) e que a palestra teria bastante a ver com luz, especificamente com o uso que o ser humano faz dela por meio de dispositivos optoeletrônicos. A Optoeletrônica, disse Samuel, é uma área que aproveita a capacidade de alguns materiais de converter elétrons em luz e luz em eletricidade, para criar dispositivos. Na Optoeletrônica Orgânica, a base desses dispositivos são os polímeros conjugados, materiais orgânicos que podem conduzir eletricidade. A descoberta e desenvolvimento desses polímeros, comentou Samuel, foi objeto do Prêmio Nobel de Química do ano 2000. Semicondutores orgânicos apresentam interessantes características comparados com os convencionais. São flexíveis e leves, são fabricados por meio de processos simples e baratos, suas propriedades podem ser ajustadas mudando sua estrutura e, além disso, emitem luz. Com essas características, encontram numerosas aplicações, algumas das quais já estão no mercado. Uma das mais conhecidas é a tela flexível de OLED, mas muitas outras existem ou mais ainda estão por vir. Na plenária, Samuel apresentou algumas novas aplicações desses materiais, desenvolvidas no Centro de Semicondutores Orgânicos da Universidade de St. Andrews, que ele mesmo dirige. Na área de Biologia e Medicina, o professor Samuel mostrou, por exemplo, um pequeno dispositivo emissor de luz, fino, vestível e descartável, que permite o tratamento ambulatorial de câncer de pele por terapia fotodinâmica. O dispositivo já foi testado em pacientes, com excelentes resultados tanto em termos da cura das lesões quanto no conforto do tratamento. No segmento das comunicações, Samuel enumerou uma série de dispositivos para transmissão de dados por LiFi (um tipo de WiFi que utiliza a parte da luz visível do espectro eletromagnético para transmitir informação a alta velocidade). No campo dos sensores, mostrou lasers poliméricos que detectam explosivos com eficiência. Muitos dos desenvolvimentos de Samuel e seus colaboradores geram patentes, as quais são majoritariamente licenciadas a empresas. Veja aqui a apresentação de Ifor Samuel.
O palestrante da quarta-feira à tarde foi Paul Weiss, Distinguished Professor dos departamentos de Química e Bioquímica e de Materiais da UCLA (EUA) e editor-chefe e fundador da revista científica ACS Nano. Durante a palestra, foi possível apreciar as habilidades desenvolvidas por Weiss, seu grupo de pesquisa e colaboradores para fazer pesquisa experimental com moléculas, visando tanto a compreender sua estrutura e função quanto a controlá-las. Paul Weiss, químico por formação, compartilhou com a audiência uma série de experimentos, nos quais moléculas foram isoladas individualmente, deslocadas, colocadas em ambientes controlados, estimuladas com luz, modificadas, medidas e incentivadas a formarem estruturas automontadas com funções específicas. Essas conquistas científicas ocorreram graças ao conhecimento e à expertise desenvolvidos ao longo de anos de trabalho e de centenas ou milhares de medições realizadas em instrumentos aprimorados pelo grupo. Conhecimento e expertise que também estão auxiliando Paul Weiss a levar adiante um projeto de estudo das funções e disfunções do cérebro junto a uma série de colaboradores – inclusive sua esposa Anne Andrews, responsável por convencê-lo a dedicar esforços a uma abordagem nano e química da neurociência.
Assim como em todas as outras, na última palestra plenária do evento ficou claramente exposta a conexão da pesquisa em Materiais com as necessidades da sociedade. Neste caso, o tema da plenária foram as células solares, dispositivos que produzem eletricidade a partir da luz solar, que é uma fonte de energia renovável, limpa, segura e praticamente inesgotável. O palestrante foi Anders Hagfeldt (um dos cientistas mais citados do mundo, com um índice H de 103), professor da EPFL (Suíça). Existem diversas tecnologias em diferentes estágios de desenvolvimento na área de células solares, e elas se diferenciam, principalmente, pelo material responsável por liberar elétrons em resposta à absorção de fótons. Na plenária, Hagfeldt se referiu a duas tecnologias que ainda estão em fase de pesquisa: as células solares de perovskita (PSCs) e as sensibilizadas por corante (DSSCs). O cientista falou um pouco sobre a história do desenvolvimento de ambas as tecnologias. No caso da DSSCs, a primeira célula solar com boa eficiência na conversão de luz em eletricidade foi realizada em 1991 e atingiu a marca de 7,1%. Hoje, 15 anos mais tarde, a tinta usada ainda é a mesma (não se conseguiu substituí-la) e a eficiência alcançou 14,3%. Esse valor é similar ao do ponto de partida, 4 anos atrás, das PSCs, que hoje alcançam 22,1% de eficiência, porém ainda não apresentam estabilidade. Se, por um lado, as DSSCs não podem substituir tecnologias concorrentes devido a sua baixa eficiência, por outro, sugeriu Hagfeldt, elas poderão se apropriar de alguns nichos onde fazem diferença devido a suas cores, baixo custo e fácil fabricação. De fato, essa foi a tecnologia escolhida para compor kits para fabricação caseira de células solares, distribuídos em escolas secundárias da Suécia, país de origem de Hagfeldt. O palestrante mostrou ainda uma série de tentativas, algumas delas, muito bem-sucedidas, de aumentar eficiência e estabilidade das células solares a partir de inovações na fabricação e composição dos materiais, na estrutura do dispositivo e na combinação de diversos materiais. Veja aqui a apresentação de Anders Hagfeldt.
ENCERRAMENTO NA QUINTA-FEIRA AO MEIO-DIA
A sessão de encerramento da décima quinta edição do encontro anual da SBPMat começou no dia 29 por volta do meio-dia com algumas palavras e slides da professora Mônica Cotta. A chairlady destacou as salas cheias de público, a programação em tempo integral, a alta participação e interação do público e o bom número de participantes – apesar de Campinas não ser um lugar turístico, brincou. Depois de agradecer a todos que colaboraram na organização (equipe da SBPMat, estudantes voluntários) e a todos que participaram do evento, ela lembrou que o próximo encontro da SBPMat será em Gramado (RS) e anunciou que o chairman será o professor Daniel Weibel, da UFRGS.
Na sequência, o professor Osvaldo Novais de Oliveira Junior, representando a SBPMat, e o professor Rodrigo Martins, representando a European Materials Research Society (E-MRS) enquanto ex-presidente, firmaram um acordo de cooperação entre ambas as sociedades, destinado a promover a colaboração científica entre pesquisadores do Brasil e da Europa e, em particular, incentivar a participação de membros da SBPMat nos eventos da E-MRS e de membros das E-MRS nos encontros da SBPMat, tanto como participantes quanto como coordenadores de simpósio.
O evento finalizou em clima de celebração, com a entrega dos prêmios para estudantes autores dos melhores trabalhos do evento. A professora Ana Flavia Nogueira entregou treze prêmios Bernhard Gross, outorgados pela SBPMat à melhor contribuição de cada simpósio. Depois, a professora Cátia Ornelas (Unicamp), chair da divisão brasileira (Brazil chapter) da American Chemical Society (ACS), entregou as distinções da ACS aos cinco melhores trabalhos dentre os vencedores do prêmio Bernhard Gross. Esses estudantes ganharam um prêmio em dinheiro, patrocinado pela ACS, além do certificado. Em seguida, a professora Elvira Fortunato, representando a E-MRS, anunciou os vencedores do prêmio oferecido por essa sociedade aos melhores trabalhos do simpósio B (materiais de nanocelulose). Finalmente, os professores Roberto Faria e Rodrigo Martins, representando a IUMRS enquanto segundo vice-presidente e coordenador de comissão, respectivamente, entregaram os prêmios outorgados por essa entidade aos autores dos melhores pôsteres do evento relacionados ao uso sustentável de matérias primas do Brasil. Além de receberem troféu e certificado, os três ganhadores foram premiados com isenção na inscrição do próximo evento da IUMRS, e o primeiro colocado receberá ainda auxílio para financiar a estadia. Veja aqui a lista completa dos ganhadores dos prêmios.
ATÉ GRAMADO NO XVI B-MRS MEETING! (10 A 14 DE SETEMBRO DE 2017)
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Edgar Zanotto (UFSCar), cofundador da SBPMat, ministra palestra memorial no centenário da Society of Glass Technology.
Há 100 anos, o pioneiro da tecnologia de vidros Willian Ernest Stephens Turner (1881 – 1963) fundou o Department of Glass Technology na Universidade de Sheffield (Reino Unido) e a Society of Glass Technology (SGT). Esse centenário foi comemorado em Sheffield de 4 a 8 de setembro com um evento internacional denominado SGT100.
Um dos destaques da programação do evento foi a Turner Memorial Lecture, instituída há quase 50 anos pela Universidade de Sheffield, que figura entre as 100 “top universities” em alguns rankings e possui 5 prêmios Nobel entre seus ex-alunos e professores. Dentre os palestrantes anteriores da Turner Memorial Lecture, listam-se Sir Harry Kroto, ex-aluno de Sheffield e Prêmio Nobel de química pela descoberta dos fullerenos; Sir Alastair Pilkinton, inventor do processo float, que é utilizado mundialmente, inclusive no Brasil, na fabricação de vidro plano; Larry L. Hench, inventor dos biovidros; John D. Machenzie, fundador do Journal of Non-Crystalline Solids, entre outros. Neste ano, a Turner Memorial Lecture, em sua 19ª edição, foi proferida pela primeira vez por um brasileiro, o professor Edgar Dutra Zanotto (DEMa-UFSCar), que foi um dos fundadores da SBPMat.
Zanotto foi convidado devido a suas inovadoras pesquisas sobre nucleação e cristalização de vidros. Ele ocupa o topo no ranking mundial da base de dados Scopus com as palavras-chave principais de sua linha de pesquisa: “crystal and nucleation and glass” com cerca de 80 artigos científicos indexados na Scopus nesse tema publicados nos últimos 35 anos.
Em sua aula, intitulada “Glass myths and marvels“, Zanotto discorreu durante 60 minutos para uma eclética plateia de aproximadamente 350 participantes, incluindo autoridades da Universidade de Sheffield e também muitos especialistas em vidros de 28 nacionalidades, participantes do SGT100. Nessa palestra ele abordou questões polêmicas, tais como: o que é o vidro, formas criativas de reciclar o vidro, propriedades inusitadas de vidros, se as vidraças das catedrais medievais estão escorrendo, se é possível trincar um vidro no grito, e o que originou a famosa imagem da Virgem Maria numa janela em Ferraz de Vasconcelos (SP). No final houve uma animada sessão de perguntas e respostas que durou mais 30 minutos.
SBPMat e-newsletter – Special issue: XV B-MRS Meeting.
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Interviews with plenary speakers of the XV Brazil-MRS Meeting: Paul S. Weiss (UCLA, USA).
Taking precise measurements of atoms and molecules. Accurately control molecules so that they form specific nanostructures or work together to achieve desired results. The nanoscientist Paul Weiss will address this and much more at the XV Brazil-MRS Meeting. Weiss is Professor at the University of California, Los Angeles (UCLA) and editor-in-chief of ACS Nano journal. At the annual SBPMat event, in addition to delivering the plenary lecture, Weiss will also participate in a roundtable to discuss scientific publication along with the public and editors of other journals.
Paul Weiss received his S.B and S.M degrees in Chemistry from the Massachusetts Institute of Technology in 1980, after conducting research in high-resolution laser spectroscopy. His doctoral research, also in Chemistry at the University of California at Berkeley, was about excited atom reactions in crossed molecular beams.
In 1986, the year he concluded his PhD, his advisor, Yuan T. Lee, was awarded the Nobel Prize in Chemistry for his contribution to the study of the dynamics of chemical elementary processes. Soon after his doctorate, Weiss began working at Bell Laboratories as a post-doc studying the effects of surface chemistry and gas-surface collisions on semiconductor surface electronic properties. In 1988, he worked at IBM Almaden Research Center, where he remained as a visiting scientist until the following year. There his work was on scanning tunneling microscopy (STM) with one of the STM pioneers, Donald Eigler. STM, which lead to a major breakthrough in nanotechnology by enabling the manipulation of individual atoms and molecules, would become one of Weiss’s favorite techniques.
In 1989, Weiss joined the faculty of Pennsylvania State University (PennState), where he continued his work with STM, expanding the technique and studying atoms and molecules. From 2001 to 2002 he was the director of the Center for Molecular Nanofabrication and Devices of PennState. In 2005 he was designated Distinguished Professor of Chemistry and Physics departments at the university.
It was also at PennState that Weiss met the scientist Anne Andrews, with whom he is married to this day. Andrews was responsible for convincing Weiss to apply his expertise and knowledge on nanoscience in the study of the human brain. In this field, and in collaboration with Andrews and other scientists, Weiss has been committed to developing tools to study the interactions between neurons, which take place through electrical and chemical signals in nanometric spaces.
Concomitantly, Paul Weiss participated in the creation of the scientific journal ACS Nano (2015 impact factor of 13,334) and has been editor in chief since the journal’s first edition, published in August 2007. In 2008, the journal received a major distinction, the PROSE Award for Best New Journal in Science, Technology, and Medicine from the Association of American Publishers.
In 2009, he joined the University of California, Los Angeles (UCLA), where he was named Distinguished Professor of Chemistry & Biochemistry. Furthermore, he received, until 2014, the Fred Kavli Chair in Nanosystems Sciences and the directorship of the California NanoSystems Institute, a multidisciplinary institute of research and innovation in nanoscience and nanotechnology. Weiss has also been leading at UCLA a research group that gathers together chemists, physicists, biologists, materials scientists, electrical and mechanical engineers and computer scientists.
Paul Weiss was a visiting professor at the University of Washington (1996 – 1997) and at Kyoto University (1998 and 2000). In 2015, he was Distinguished Visiting Professor at the California Institute of Technology, and Visiting Scholar at Harvard University.
Paul Weiss has published over 300 papers and has approximately 20 patents. According to Google Scholar he has an h-index of 60 and more than 16,000 citations. He has given over 600 invited, plenary, keynote, and named lectures. Weiss has received many awards and distinctions for his research, teaching and scientific publishing. He is an elected senior fellow of IEEE, an elected fellow of the American Chemical Society, the American Physical Society, the American Association for the Advancement of Science, and the American Vacuum Society, and an honorary fellow of the Chinese Chemical Society.
He is currently Distinguished Professor in the Department of Chemistry & Biochemistry and the Department of Materials Science & Engineering at UCLA. He is also Visiting Professor at Nanyang Technological University and continues to work as editor in chief of ACS Nano. Paul S. Weiss also holds a UC Presidential Chair at UCLA.
Here is a brief interview with this speaker of the XV Brazil-MRS Meeting:
SBPMat newsletter: – In your opinion, what are your main contributions on the themes of your plenary lecture? Could you also share with us a couple of references pertaining to publications on these subjects?
Paul Weiss: – In our work, we explore the ultimate limits of miniaturization. We have assembled and operated the smallest switches and motors in the world. To do that, we have put together two sets of capabilities. First, we designed and applied new microscopes and microscopies that can simultaneously measure structure, function, and spectra, with submolecular resolution. In the other, we have developed the ability to place individual molecules into precisely controlled environments. We combine these to understand functional mechanisms and to design new molecules and assemblies to test our ideas.
Try these papers:
Controlling Motion at the Nanoscale: Rise of the Molecular Machines, J. M. Abendroth, O. S. Bushuyev, P. S. Weiss, and C. J. Barrett, ACS Nano 9, 7746 (2015). (Abstract or Article or PDF)
Molecular Switches and Motors on Surfaces, B. K. Pathem, S. A. Claridge, Y. B. Zheng, and P. S. Weiss, Annual Review of Physical Chemistry 64, 605 (2013). (Abstract or PDF)
From the Bottom Up: Dimensional Control and Characterization in Molecular Monolayers, S. A. Claridge, W.-S. Liao, J. C. Thomas, Y. Zhao, H. Cao, S. Cheunkar, A. C. Serino, A. M. Andrews, and P. S. Weiss, Chemical Society Reviews 42, 2725 (2013). (Abstract or Article or PDF)
SBPMat newsletter: – You are part of the team that created ACS Nano, launched in 2007, right? Could you tell us which elements you attribute to the success of the journal, reflected in its impact factor and the awards received
Paul Weiss: – Yes, I was the founding editor-in-chief and continue in that role.
We decided to create a forward-looking journal in which we would lay out the challenges and opportunities for the field, in order to guide and to accelerate advances. We felt that while there are many journals that published communications in nanoscience and nanotechnology, there was not a strong journal that published comprehensive work, on which others could build. This situation, we decided, was holding back our field. We set out to find the most diverse set of curious editors from different fields and we set the journal up to be extremely fast and fair to all authors. Only scientists make decisions and it takes at least two scientists to make decisions to decline manuscripts. Our editors have conversations every day on where the field is going and what are true advances. We have made it intellectually stimulating for ourselves and we believe also for our readers. The result is that we can see the real impact on the worlds of science, engineering, medicine, and beyond. We published the technology roadmaps proposing the BRAIN Initiative in the US and beyond and the new Microbiome Initiative. Stay tuned for more!
Nanotools for Neuroscience and Brain Activity Mapping, A. P. Alivisatos, A. M. Andrews, E. S. Boyden, M. Chun, G. M. Church, K. Deisseroth, J. P. Donoghue, S. E. Fraser, J. Lippincott-Schwartz, L. L. Looger, S. Masmanidis, P. L. McEuen, A. V. Nurmikko, H. Park, D. S. Peterka, C. Reid, M. L. Roukes, A. Scherer, T. J. Sejnowski, K. L. Shepard, D. Tsao, G. Turrigiano, P. S. Weiss, C. Xu, R. Yuste, and X. Zhuang, ACS Nano 7, 1850 (2013). (Abstract or Article or PDF)
Tools for the Microbiome: Nano and Beyond, J. S. Biteen, P. C. Blainey, M. Chun, G. M. Church, P. C. Dorrestein, S. E. Fraser, J. A. Gilbert, J. K. Jansson, R. Knight, J. F. Miller, A. Ozcan, K. A. Prather, E. G. Ruby, P. A. Silver, S. Taha, G. van den Engh, P. S. Weiss, G. C. L. Wong, A. T. Wright, and T. D. Young, ACS Nano 10, 6 (2016). (Abstract or Article orPDF)
SBPMat newsletter: – Please leave an invitation to our readers to attend your plenary lecture “Cooperative Function in Atomically Precise Nanoscale Assemblies” in the XV Brazil-MRS Meeting.
Paul Weiss: – I hope you will join me at the XV Brazil-MRS Meeting for a discussion of how we can explore and understand function at the nanoscale and what it teaches us about the world around us.
Link to the abstract of the XV B-MRS Meeting plenary talk “Cooperative Function in Atomically Precise Nanoscale Assemblies”: http://sbpmat.org.br/15encontro/speakers/abstracts/3.pdf
Atividades especiais do XV Encontro da SBPMat/ XV Brazil-MRS Meeting: reserve sua vaga.
Tutoriais: Dois tutoriais serão oferecidos no dia 25/09 das 14h00 às 17h00 aos inscritos no evento, sem custo adicional. Um deles é sobre simulações computacionais de sistemas de átomos usando Reactive Force Fields (teoria e prática). O segundo, organizado pelo prof. Valtencir Zucolotto, abordará capacidades necessárias para fazer ciência de alto impacto, inclusive escrita científica. Reserve sua vaga no momento da inscrição. Se você já efetuou a inscrição ao evento e deseja participar de um dos tutoriais, clique em “alterar atividades” e selecione o tutorial.
Science Lunch “Research in Germany”, 26/09, das 12h00 às 14h00. Reunirá cientistas e agências de fomento da Alemanha para falar com o público sobre oportunidades de pesquisa desse país. Vagas limitadas. Saiba mais e faça sua inscrição gratuita.
Meet the Editors, 27/09, das 12h00 às 14h00. A mesa redonda “Meet the editors” reunirá Paul Weiss (editor-chefe da ACS Nano), Susan Sinnott (editora-chefe da Computational Materials Science), Ifor Samuel (editor-chefe da Synthetic Metals) e Tim Smith (diretor na IOP Publishing) para falar com o público sobre publicação científica. Vagas limitadas. Inscrições gratuitas no ato da inscrição ao encontro. Aqueles que já efetuaram a inscrição ao evento e desejam participar desta atividade devem clicar em “alterar atividades” e selecioná-la.
Materials Research and Innovation, 28/09, das 12h00 às 14h00. Este painel reunirá representantes da Mahle, Braskem e Inova-Unicamp, que apresentarão casos de colaboração universidade – empresa para P&D no Brasil e discutirão o papel da pesquisa em materiais na inovação. Vagas limitadas. Inscrições gratuitas no ato da inscrição ao encontro. Aqueles que já efetuaram a inscrição ao evento e desejam participar desta atividade devem clicar em “alterar atividades” e selecioná-la.
Boletim da SBPMat – edição 47.
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Artigo em destaque. Nanopartículas super eficientes para catalisar a produção de hidrogênio, um combustível alternativo.
O artigo científico com participação de membros da comunidade brasileira de pesquisa em Materiais em destaque neste mês é: Hybrid tantalum oxide nanoparticles from the hydrolysis of imidazolium tantalate ionic liquids: efficient catalysts for hydrogen generation from ethanol/water solutions. Virgínia S. Souza, Jackson D. Scholten, Daniel E. Weibel, Dario Eberhardt, Daniel L. Baptista, Sérgio R. Teixeira and Jairton Dupont. J. Mater. Chem. A, 2016, 4, 7469-7475. DOI: 10.1039/C6TA02114J.
Nanopartículas super eficientes para catalisar a produção de hidrogênio, um combustível alternativo
Enquanto algumas unidades de carros que usam hidrogênio como combustível começam a ser comercializadas, cientistas de diversos lugares do mundo continuam trabalhando para encontrar as formas mais limpas, sustentáveis, seguras e econômicas de gerar e armazenar hidrogênio. De fato, apesar de ser o elemento mais abundante do universo e estar presente na água e em uma infinidade de outros compostos, o hidrogênio não pode ser encontrado em estado puro em nosso planeta, e precisa, portanto, ser obtido a partir de outros compostos.
Um dos melhores métodos, dos pontos de vista ecológico e econômico, para se produzir hidrogênio é o water splitting, que consiste na separação de moléculas de água em seus dois elementos primários, gerando os gases hidrogênio (H2) e oxigênio (O2). Essa divisão pode ser realizada utilizando a energia abundante da luz solar, a temperatura ambiente. Porém, para que, na prática, a luz consiga dividir uma molécula de água, é necessário contar com a ajuda de nanopartículas feitas de determinados materiais semicondutores que funcionam como catalisadores ou, mais precisamente, fotocatalisadores.
Em um estudo totalmente realizado no Brasil, uma equipe de cientistas desenvolveu um novo método, simples e eficiente, para fabricar nanopartículas de óxido de tântalo (Ta2O5) com ótimo desempenho como catalisadores na geração de hidrogênio. A pesquisa foi reportada em um artigo recentemente publicado no periódico Journal of Materials Chemistry A (fator de impacto: 8,262).
O trabalho foi desenvolvido com financiamento da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) e do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), dentro da pesquisa de doutorado de Virgínia Serra Souza no Instituto de Química da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (IQ-UFRGS), sob orientação do professor Jairton Dupont.
“A ideia desta pesquisa surgiu quando buscávamos uma rota alternativa e eficiente para a síntese de nanopartículas de Ta2O5 e, então, após alguns experimentos, decidimos testar a possibilidade de utilizar líquidos iônicos como fontes e agentes estabilizantes dos nanomateriais”, conta o professor Jackson Damiani Scholten, um dos autores correspondentes do artigo e membro do grupo de pesquisa do IQ-UFRGS. Esse grupo tem ampla experiência no estudo e desenvolvimento de líquidos iônicos (sais que se apresentam em estado líquido a temperatura ambiente). Devido às suas propriedades físico-químicas, os líquidos iônicos podem ser usados durante a fabricação de nanopartículas como agentes estabilizantes, para manter as partículas na escala nanométrica.
Souza, Scholten e Dupont prepararam dois tipos de líquidos iônicos contendo tântalo e geraram as condições para que acontecesse a hidrólise (quebra de ligações químicas de um composto por efeito da adição de água). Os elementos resultantes da hidrólise, provenientes da água e do líquido iônico, se recombinaram formando as nanopartículas de óxido de tântalo.
A equipe pôde verificar que tinha produzido nanopartículas de óxido de tântalo de tamanho entre 1,5 e 22 nm, sendo que as menores tinham sido geradas a partir de um dos líquidos iônicos e as maiores, do outro. Com auxílio do professor Daniel E. Weibel, também do IQ-UFRGS, a composição superficial das nanopartículas foi estudada. Os cientistas propuseram que as nanopartículas obtidas eram híbridas: em volta do óxido de tântalo havia restos de líquido iônico.
Para ver como as nanopartículas se desempenhavam como catalisadores na separação de moléculas de água para geração de hidrogênio, a equipe realizou os testes fotocatalíticos em equipamentos do Instituto de Física da UFRGS, disponibilizados pelo professor Sérgio R. Teixeira. Os testes foram feitos numa solução contendo, além da água, etanol – composto que contribui ao aumento da taxa de produção de hidrogênio.
“Para nossa satisfação, as nanopartículas de Ta2O5 apresentaram um dos melhores resultados já publicados para a produção de H2 a partir de uma solução água/etanol”, lembra o professor Scholten. Esse resultado excepcional foi atribuído no artigo à presença de líquido iônico nas nanopartículas. “Acredita-se que o líquido iônico residual propicie a formação de uma região hidrofílica na superfície do Ta2O5 favorecendo a aproximação das moléculas polares (água e etanol)”, explica Scholten. Para terem mais certeza a respeito, os cientistas retiraram o líquido iônico das nanopartículas mediante um tratamento térmico e comprovaram que sua atividade fotocatalítica era muito baixa.
Em outra etapa da pesquisa, Dario Eberhardt, então professor da Universidade de Caxias do Sul (UCS), colaborou com a equipe na deposição de nanopartículas de platina de cerca de 1 nm na superfície das nanopartículas híbridas de óxido de tântalo pela técnica de sputtering, realizada no IF-UFRGS. O material foi caracterizado com o auxílio do professor Daniel L. Baptista, do IF-UFRGS. Com a adição da platina, o desempenho das nanopartículas de óxido de tântalo com líquido iônico nos testes fotocatalíticos foi ainda melhor.
Desta maneira, este trabalho desenvolvido na região Sul do Brasil apresentou um novo método de fabricação de catalisadores super eficientes para uso na produção de hidrogênio, um combustível alternativo promissor, a partir de água e etanol, dois recursos renováveis e abundantes.
Interviews with plenary speakers of the XV Brazil-MRS Meeting: Ifor Samuel (University of S. Andrews, UK).
Organic semiconductors are materials that combine useful properties of plastics (easy shaping, flexibility, low weight, low-cost processing) with the possibility of conducting electricity and emitting light. At the University of St Andrews, which lies since 1413 in a beautiful seaside location in Scotland (UK), Prof. Ifor Samuel converts his fascination for organic semiconductors into new materials, devices and applications.
Ifor Samuel received his MA and PhD diplomas from the University of Cambridge (England, UK), after working on optical spectroscopy of organic semiconductors. After his PhD, Samuel moved to Paris for two years to perform postdoctoral work at CNET-France Telecom, investigating the non-linear optical properties of organic materials. Back to England, he carried out research at Cambridge for a year, as research fellow at Christ’s College. After that, he set his own research group on light-emitting polymers at the University of Durham where he also held a Royal Society University Research Fellowship. In 2000 he joined the University of St Andrews, where he founded, in 2001, the Organic Semiconductor Centre, dedicated to interdisciplinary research on understanding and improving organic semiconductors and exploring their applications in the semiconductor, electronics and optoelectronics industries. In 2004 he founded the company Ambicare Health Ltd that produces wearable light sources for healthcare applications.
Ifor Samuel holds an H-index of 58. He has published more than 400 journal papers. His publications have more than 12,000 citations. He is a Fellow of the Royal Society of Edinburgh, the Institute of Physics, the International Society for Optics and Photonics (SPIE) and the Royal Society of Chemistry. Among other prizes, he won the Chemical Dynamics Award for 2016 of the Royal Society of Chemistry for his contributions to understanding light emission and fundamental photophysical processes in organic semiconductors.
At the University of St Andrews, Ifor Samuel is Professor of Physics, Director of the Organic Semiconductor Centre and head of the Organic Semiconductor Optoelectronics group. He is a member of the editorial board of the Journal of Photonics for Energy, and Editor-in-Chief of Synthetic Metals, a journal of electronic polymers and electronic molecular metals.
Here follows a short interview with Professor Ifor Samuel, who will be in Campinas (Brazil) at the end of September to talk about Organic Semiconductor Optoelectronics in a plenary lecture of the XV Brazil-MRS Meeting.
SBPMat newsletter: – In your opinion, what are your most significant scientific contributions to the organic semiconductors field? Explain them very briefly and, if possible, share references of resulting publications.
Ifor Samuel: – There have been two main themes to my research. One is understanding organic semiconductors with the aim of using that understanding to improve them. In this direction, I have studied the light emission process in conjugated polymers which is very important for organic light-emitting diodes (OLEDs) [1,2], developed as a new class of OLED material (with P.L. Burn) [3], and measured exciton diffusion which is very important in polymer solar cells [4].
The other major theme has been pushing the boundaries of devices and applications. Here, instead of developing new materials, I have been exploring what new things can be done with existing materials. For example, whilst nearly everybody was working on OLEDs for displays, I had a very interesting discussion with James Ferguson, head of dermatology at Ninewells Hospital in Dundee, leading to the development of wearable light sources for treatment of non-melanoma skin cancer [5]. More recently my team developed a wearable organic optoelectronic sensor for muscle contraction [6]. We have also been working with the Belgian Royal Military Academy on using conjugated polymer fluorescence and lasing for explosive detection for humanitarian demining. Recently we demonstrated (as part of a large project with collaborators in Edinburgh, Strathclyde and Oxford) the use of organic semiconductors for visible light communication, achieving record data rates for white visible light communication [7].
- Measurement of Absolute Photoluminescence Quantum Efficiencies in Conjugated Polymers. N.C. Greenham, I.D.W. Samuel, G.R. Hayes, R.T. Phillips, Y.A.R.R. Kessener, S.C. Moratti, and A.B. Holmes. Chem. Phys. Lett. 241, 89 (1995).
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Fluorescent receiver for visible light communications. Efficient interchain photoluminescence in a high-electron-affinity conjugated polymer. I.D.W. Samuel, G. Rumbles and C.J. Collison. Physical Review B. 52, 11573 (1995).
- A green phosphorescent dendrimer for light-emitting diodes. S.C. Lo, N.A.H. Male, J.P.J. Markham, S.W. Magennis, P.L. Burn, O.V. Salata and I.D.W. Samuel. Adv. Mater. 14, 975 (2002).
- Determining the optimum morphology in high-performance polymer-fullerene organic photovoltaic cells. G.J. Hedley, A.J. Ward, A. Alekseev, C.T. Howells, E.R. Martins, L.A. Serrano, G. Cooke, A. Ruseckas and I.D.W. Samuel. Nature Comm. 4, 2867 (2013).
- An open pilot study of ambulatory photodynamic therapy using a wearable low-irradiance organic light-emitting diode light source in the treatment of nonmelanoma skin cancer. S.K. Attili, A. Lesar, A. McNeill, M. Camacho-Lopez, H. Moseley, S. Ibbotson, I.D.W. Samuel and J. Ferguson. Brit. J. Derm. 161, 170 (2009).
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Conjugated polymer laser. Wearable organic optoelectronic sensors for medicine. A.K. Bansal, S.B. Hou, O. Kulyk, E.M. Bowman and I.D.W. Samuel. Adv. Mater. 27, 7638 (2015).
- Visible light communication using a blue GaN µLED and fluorescent polymer color converter. Chun, P.P. Manousiadis, S. Rajbhandari, D.A. Vithanage, G. Faulkner, D. Tsonev, J.J.D. McKendry, S. Videv, E.Y. Xie, E.D. Gu, M.D. Dawson, H. Haas, G.A. Turnbull, I.D.W. Samuel and D.C. O’Brien. IEEE Photonics Technology Letters 26, 2035 (2014).
SBPMat newsletter: – You have authored many patents. Are there products in the market based on our inventions?
Ifor Samuel: – The majority of my patents are licensed to companies that are developing them. There are several patents relating to light-emitting dendrimers as highly efficient solution-processed OLED materials. These were initially licensed to Opsys Ltd in Oxford, who were later acquired by Cambridge Display Technology, who in turn are now wholly owned by Sumitomo Chemical and incorporate aspects of the technology in their products. For the skin cancer treatment, the patents were licensed to the spin-out company Ambicare Health Ltd. Ambicare have brought two related products to market – one is a wearable red light source for skin cancer treatment, and the other is a wearable blue light source for acne treatment.
SBPMat newsletter: – The properties of organic semiconductors are different from those of inorganic semiconductors, leading to creation of novel devices. Could you give some examples of existing and not-yet invented devices based on organic semiconductors?
Ifor Samuel: – The advantages of organic semiconductors come from how they combine novel semiconducting optoelectronic properties with simple fabrication and the scope to tune properties by changing their structure. An existing organic semiconductor device is an OLED mobile phone display or television. They give very vivid images, together with outstanding contrast and viewing angle. However, in contrast to inorganic semiconductors which are rigid and brittle, organic semiconductors can be used to make flexible devices – such as light-emitting bandages for medicine. The flexibility has not yet been fully exploited, but also simplifies manufacture which could be by simple roll to roll processes. This would be an excellent way to make solar cells in Brazil. The laser explosive sensors are completely different from inorganic lasers because the explosive vapour binds to the gain medium and modifies its light emission.
SBPMat newsletter: – If you desire, leave an invitation for our readers to go to your plenary lecture at the XV Brazil-MRS Meeting.
Ifor Samuel: – I have really enjoyed my previous visits to the Brazil MRS meeting and look forward to visiting Campinas. Do come to my lecture to hear about the remarkable world of organic semiconductors and their applications.
Link to the abstract of Ifor Samuel´s plenary lecture at the XV Brazil-MRS Meeting: http://sbpmat.org.br/15encontro/speakers/abstracts/6.pdf